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SMT 表面组装技术

SMT 表面组装技术. 讲师：刘卫 2008 年 9 月. 一、什么是 SMT ？. SMT 就是表面组装技术（ Surface  Mounted  Technology 的缩写） ，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。 SMT 有何 特点 ： 1 、组装密度高、电子产品体积小、重量轻、贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的 1/10 左右，一般采用 SMT 之后，电子产品体积缩小 40% ～ 60% ，重量减轻 60% ～ 80% 。 2 、可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。 3 、高频特性好。减少了电磁和射频干扰。

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SMT 表面组装技术

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  1. SMT表面组装技术 讲师：刘卫 2008年9月

  2. 一、什么是SMT？ SMT就是表面组装技术（Surface  Mounted  Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。 SMT有何特点： 1、组装密度高、电子产品体积小、重量轻、贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%～60%，重量减轻60%～80%。 2、可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。 3、高频特性好。减少了电磁和射频干扰。 4、易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。

  3. 二、为什么要用SMT： 1、电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法再缩小2、电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件。3、产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力。4、电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用。5、电子科技革命势在必行，追逐国际潮流。

  4. 三、SMT有关的技术组成 1、电子元件、集成电路的设计制造技术。  2、电子产品的电路设计技术。  3、电路板的制造技术。  4、自动贴装设备的设计制造技术。  5、电路装配制造工艺技术。  6、装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术。

  5. 四、人员要求           1、 SMT工程与维护人员。 2、ICT/ATE测试工程人员。 3、品管人员。 4、一般操作员。

  6. 五、SMT基本工艺构成： 基本工艺构成要素： 丝印（或点胶）--> 贴装 -->（固化）--> 回流焊接 --> 清洗 --> 检测 --> 返修      丝印：其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做准备。 所用设备为丝印机（丝网印刷机），位于SMT生产线的最前端。  点胶：它是将胶水滴到PCB的的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到PCB板上。 所用设备为点胶机，位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。  贴装：其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机，位于SMT生产线中丝印机的后面。  固化：其作用是将贴片胶融化，从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。 所用设备为固化炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。  回流焊接：其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。 所用设备为回流焊炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。  清洗：其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。 所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。  检测：其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪（ICT）、飞针测试仪、自动光学 检测（AOI）、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。  返修：其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。

  7. 六、SMT工艺流程简介 1、SMT工艺流程------单面组装工艺来料检测 --> 丝印焊膏（点贴片胶）-->贴片--> 烘干（固化） --> 回流焊接 --> 清洗 --> 检测 --> 返修 2、SMT工艺流程-----单面混装工艺来料检测--> PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）--> 贴片--> 烘 干（固化）--> 回流焊接--> 清洗 --> 插件--> 波峰焊--> 清洗--> 检测-->返修   3、SMT工艺流程 ----- 双面组装工艺3.A：来料检测 --> PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶） --> 贴片-->  烘干（固化）--> A面回流焊接--> 清洗  --> 翻板  --> PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶）--> 贴片--> 烘干--> 回流焊接（最好仅对B面--> 清洗-->检测-->返修）  此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用。  3.B：来料检测 --> PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）--> 贴片  --> 烘干（固化）--> A面回流焊接 --> 清洗 --> 翻板 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> B面波峰焊 --> 清洗 --> 检测 --> 返修）  此工艺适用于在PCB的A面回流焊，B面波峰焊。在PCB的B面组装的SMD中，只有SOT或SOIC（28）引脚以下时，宜采用此工艺。

  8. 4、SMT工艺流程------双面混装工艺4.A：来料检测 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> 翻板 --> PCB的A面插件 --> 波峰焊 --> 清洗 --> 检测 --> 返修  先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况  4.B：来料检测 --> PCB的A面插件（引脚打弯） --> 翻板 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> 翻板 --> 波峰焊 --> 清洗 --> 检测 --> 返修  先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况  4.C：来料检测 --> PCB的A面丝印焊膏 --> 贴片 --> 烘干 --> 回流焊接 --> 插件，引脚打弯 --> 翻板 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> 翻板-->波峰焊-->清洗-->检测-->返修  A面混装，B面贴装。  4.D：来料检测 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> 翻板 --> PCB的A面丝印焊膏 --> 贴片 --> A面回流焊接 --> 插件 --> B面波峰焊 --> 清洗 --> 检测 --> 返修  A面混装，B面贴装。先贴两面SMD，回流焊接，后插装，波峰焊  4.E：来料检测 --> PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶）--> 贴片 --> 烘干（固化）--> 回流焊接 --> 翻板 --> PCB的A面丝印焊膏 --> 贴片 --> 烘干 --> 回流焊接1（可采用局部焊接） --> 插件 --> 波峰焊2（如插装元件少，可使用手工焊接） --> 清洗 --> 检测 --> 返修  A面贴装、B面混装。4、SMT工艺流程------双面混装工艺4.A：来料检测 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> 翻板 --> PCB的A面插件 --> 波峰焊 --> 清洗 --> 检测 --> 返修  先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况  4.B：来料检测 --> PCB的A面插件（引脚打弯） --> 翻板 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> 翻板 --> 波峰焊 --> 清洗 --> 检测 --> 返修  先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况  4.C：来料检测 --> PCB的A面丝印焊膏 --> 贴片 --> 烘干 --> 回流焊接 --> 插件，引脚打弯 --> 翻板 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> 翻板-->波峰焊-->清洗-->检测-->返修  A面混装，B面贴装。  4.D：来料检测 --> PCB的B面点贴片胶 --> 贴片 --> 固化 --> 翻板 --> PCB的A面丝印焊膏 --> 贴片 --> A面回流焊接 --> 插件 --> B面波峰焊 --> 清洗 --> 检测 --> 返修  A面混装，B面贴装。先贴两面SMD，回流焊接，后插装，波峰焊  4.E：来料检测 --> PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶）--> 贴片 --> 烘干（固化）--> 回流焊接 --> 翻板 --> PCB的A面丝印焊膏 --> 贴片 --> 烘干 --> 回流焊接1（可采用局部焊接） --> 插件 --> 波峰焊2（如插装元件少，可使用手工焊接） --> 清洗 --> 检测 --> 返修  A面贴装、B面混装。

  9. 七、SMT相关设备 SMT生产设备: 点胶机、丝印机、贴片机、贴片工具、台式回流焊、回流焊机、波峰焊机 SMT检测工具：放大台灯、工业显微镜、生物显微镜、视频显微镜 SMT维修系统：BGA维修系统、PCB补线机 SMT电装工具：防静电烙铁、吸锡烙铁、熔锡炉、留屑钳、发泡炉 SMT清洗设备：超声波清洗机 防静电产品：防静电人体防护、防静电工具、防静电周转箱、防静电包装、防静电检测仪表 SMT检测设备：炉温曲线测试仪、小型光学检测系统、ICT在线测试仪、 AOI检测系统、X-RAY检测系统、ATE测试系统 SMT备品配件：热电偶/热电阻、加热管、刮刀/模板、吸嘴、点胶针头、点胶机料筒配件、波峰焊发炮管 SMT辅助设备：锡膏搅拌机、接驳台/上下料机 SMT焊接耗材：焊锡膏/焊锡条、贴片胶、助焊剂

  10. 八、SMT元器件简介 SMC:表面组装元件（Surface  Mounted  commponents）  主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式 元件。SMD:表面组装器件（Surface  Mounted  Devices）主要有片式晶体管和集成电路，集成电路封装又包括SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA、CSP  、FC、MCM等举例如下：1、连接件(Interconnect)：提供机械与电气连接/断开，由连接插头和插座组成，将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来；可是与板的实际连接必须是通过表面贴装型接触。2、有源电子元件(Active)：在模拟或数字电路中，可以自己控制电压和电流，以产生增益或开关作用，即对施加信号有反应，可以改变自己的基本特性。无源电子元件(Inactive)：当施以电信号时不改变本身特性，即提供简单的、可重复的反应。

  11. 3、异型电子元件(Odd-form)：其几何形状因素是奇特的，但不必是独特的。因此必须用手工贴装，其外壳(与其基本功能成对比)形状是不标准的，例如：许多变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块等。Chip片电阻，电容等,尺寸规格：0201，0402，0603，0805，1206 等。 钽电容封装：TANA，TANB，TANC，TANDSOT 晶体管:SOT23,  SOT143,  SOT89等melf圆柱形元件:二极管,  电阻等SOIC集成电路,尺寸规格：SOIC08，14，16，18，20，24，28，32 QFP密脚距集成电路PLCC集成电路:PLCC20，28，32，44，52，68，84 BGA球栅列阵包装集成电路:列阵间距规格：1.27 1.00 0.80 CSP集成电路:元件边长不超过里面芯片边长的1.2倍,列阵间距<0.50的microBGA

  12. 九、表面组装元器件，基板等工艺材料的基本要求：九、表面组装元器件，基板等工艺材料的基本要求： 1、元器件要求： ①元件具有可焊性，具体要求符合IPC-A-610C 二级标准要求具有良好的浸润性。 ②元器件具有良好的引脚共面性，偏差不能大于0.1mm特殊情况下可以放宽至引脚厚度相同。 ③元器件引脚或焊端的焊料厚度满足工艺要求，建议大于80%厚度吃锡量。 ④元器件尺寸要求公差满足相关标准的规定，能够满足焊盘设计，贴装，焊接等工序的要求。 ⑤元器件必须在215℃下承受至少10个焊接周期加热，一般情况下，热风回流焊时230℃ 20-40S，波峰焊时260℃，10S。 元器件满足清洗条件中标记不脱落，且不影响元器件的性能和可靠性（在频率为40KHZ，功率为20W/L的超声波清洗器中停留1分钟以上）。

  13. 基 板 板 边 2、板材料：选用于SMT的材料有：有机基材、金属芯基材、陶瓷基材。选材时考虑基材的热膨胀系数，热传导性，抗强温，介电常数，表面电阻率，吸温性等因素，一般选取用环氧树脂制成的印制板（PCB）。 3、基板定位孔设计： ①沿印制板的长边相对 角的位置、应至少有1个定位孔 ② 定位孔的尺寸公差应在±0.075mm之内( ±0.025mm) 4、基板元件焊盘图形和尺寸： 焊盘宽度：A=Wmax-K(元件最大宽度-常数 6.25mm) 焊盘长度(电阻)B=元件可焊端最大高度+元件可焊端宽最大宽度+常数10.25mm). 5、基板（PCB）曲度要求： 印刷或贴装时，对PCB翘曲度的要求，一般对1.6mm厚的PCB,在90mm长度的翘曲不得超过1.5mm.

  14. 金属成分 熔点 性质和用途 环保材料 Sn63pb37 183℃ 普通焊锡膏不适用于含Ag Ag/Pa电极的元器件 非环保 Sn60pb40 183℃-188℃ 普通焊锡膏不适用于含Ag Ag/Pa电极的元器 非环保 Sn62pb36Ag2 179℃ 适用于含Ag Ag/Pa电极元件（不适用于含金） 非环保 Sn10Pb88Ag2 268-290℃ 高温焊料，适用于双面板的第一面 非环保 Sn96.5Ag3.5 221℃ 高温焊料,适用于环保,无铅 环保 Sn42Bi58 138℃ 低温焊料，适用于双面焊锡的二次面过炉 环保 6、工艺材料： 锡膏：

  15. ②助焊剂类型： 有三种类型RMA（中等活性）助焊剂，RA（全活性助焊剂）和免清洗型助焊剂，现从SMT发展方向来看基本向免清洗型助焊剂。 ③锡膏中金属含量: 在印刷锡膏条件下达到85%-92%金属含量。 ④锡膏质量的检验允清： 用厚度为0.15-0.2mm,中间直径为5.5mm的双面不干 胶作为印刷板,将锡膏印刷于面积为50*50mm,厚度0.8 -0.8mm的陶瓷板或铅板加热（温度为250℃ 时间为 5-10S） 后形成锡球，以下几种情况进行判断： a、在陶瓷成铅板上形成一个大锡球，则判断为优良。 b、形成一个大锡球，但在周围有些小锡球，直经不大于 50nm为合格。 c、形成一个或多个大锡球，周围还有大量小锡球，为不合格。

  16. ⑤胶水满足以下几个条件： a、常温或低温保存时间长久。（满足使用寿命） b、有一定粘度，点胶后不拉胶丝，有轮廓，形成足够的高度 c、固化时无收缩，拉扭时无气泡产生。 d、固化后有一是的强度，在过波峰焊时无一个不掉落。 ⑥清洗剂要求： a、化学和热稳定性好 b、对接触材料弱腐蚀或无腐蚀。 c、非燃性（无毒性、操作安全、消耗量少）。 d、可清洗PCB也可清洗钢网。

  17. 十:SMT生产工艺的基本要求（锡膏） ①印刷工艺：采用接触式印刷钢网开口和焊盘相比内缩0.05mm,钢网采用激光切割高度在0.01~0.30 mm.单位面积需焊膏量0.8mg左右。 ②SMT安装：元件的焊接引脚全部在焊盘，但元件允许有少许偏移，偏移量满足IPC-A-610C 二级标准要求。 ③回流焊接：焊接条件满足锡膏的温度曲线，一般情况下温度曲线和基板上元件多少，使用何种锡膏，使用何种板材有关系。 ④清洗：一般使用免清洗材料，焊接后无需清洗如有清洗可采用以下几种方式： 煮 沸：40-80℃ 4min 超声波：45℃ 2min ：80℃ 30S 喷 淋 ：45℃ 1.6个大气压

  18. 十一、SMT焊接缺焰 ①不润湿：焊锡和被焊金属表面形成的焊接面接触角大于90℃ ②开路：焊接后焊接端面和基板表面分离。 ③墓碑：元件一端离开焊盘向上斜立或直立。 ④桥接：两个或以上不应相连的焊点焊接在一起或焊接时和附近的导体连接在一起。 ⑤少锡：焊点上的焊锡点低于最小需求量。 ⑥虚焊：焊接后，焊端或引脚与焊盘之间有时出现电隔离现象。 ⑦ 拉尖：焊料有突出向外的毛刺，但没有与其它导体或焊点相接触。 ⑧焊料球：焊接时，粘附在印刷板（PCB）或导线上的焊料小圆球，清洗后不允许有此类现象存在。 ⑨孔洞：这类不良现象允许部分存在，其最大直经不得大于焊点直径的1/5，且同一焊点的这类缺陷不得超过2个。 ⑩位置偏移在平面内横向或纵向偏移，在保证导电性能的前提下，允许存在有限的偏移。

  19. 谢谢！

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