在SMT行业应该学哪些东西

在SMT行业应该学哪些东西
我在跟很多同行聊天时，发现某些朋友有这么一个误解，很多人都认为SMT这个行业，就是搞贴片机，认为只有搞贴片机才算是做SMT，其实SMT（表面组装技术）包括很多方面：
表面组装元件，表面组装电路板及图形设计，表面组装专用辅料--锡膏，贴片胶，表面贴装设备，表面组装料焊接技术(包括波峰焊，回流焊等)，表面测试技术，清洗技术以及质量管理，表面组装大生产管理等多方面的内容。

以上内容可以归纳为三个方面：
1，设备，也就是指SMT硬件方面。

我在跟很多论坛的朋友聊天交流时，很多朋友认为只有搞设备，
更细的一点就是只有搞贴片机才是搞SMT，这是错误的理解，这只是一个方面。

2，工艺，及SMT工艺技术，也就是指软件方面。

3，电子元件及封装技术，它是SMT的基础，也是SMT发展的动力，它推动了SMT专用设备和工艺
技术的不断发展。

比如元件封装到0201，设备以及工艺也得相应跟上。

表面组装技术是一组技术密集，知道密集的技术群，涉及到元件封装，PCB技术，印刷技术，自动控制技术，焊接技术，物理，化工，新型材料等多种专业和学科。

比如贴片机涉及到计算机，图像识别系统，传感器，伺服系统等，专业涉及机，电，光等学科。

大家以后就不要以为只有搞贴片机才算是搞SMT，多搞搞工艺，材料方面都一样重要，生产管理方面的东西也可涉及，以后的路才会越走越宽
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：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%。

可靠性高、抗振能力强。

焊点缺陷率低。

高频特性好。

减少了电磁和射频干扰。

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。

为什么要用SMT：电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小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电子科技革命势在必行，追逐国际潮流 SMT工艺流程------双面组装工艺
A：来料检测èPCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）è贴片è烘干（固化）èA面回流焊接è清洗è翻板èP
CB的B面丝印焊膏（点贴片胶）è贴片è烘干è回流焊接（最好仅对B面è清洗è检测è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。

B：来料检测èPCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）è贴片è烘干（固化）èA面回流焊接è清洗è翻板èP CB的B面点贴片胶è贴片è固化èB面波峰焊è清洗è检测è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。

助焊剂产品的基本知识一.表面贴装用助焊剂的要求具一定的化学活性具有良好的热稳定性具有良好的润湿性
对焊料的扩展具有促进作用留存于基板的焊剂残渣,对基板无腐蚀性具有良好的清洗性氯的含有量在0. 2%(W/W)以下. 二.助焊剂的作用焊接工序:预热/焊料开始熔化/焊料合金形成/焊点形成/焊料固化作用:辅助热传异/去除氧化物/降低表面张力/防止再氧化说明:溶剂蒸发/受热,焊剂覆盖在基材和焊料表面,使传热均匀/放出活化剂与基材表面的离子状态的氧化物反应,去除氧化膜/使熔融焊料表面张力小,润湿良好/覆盖在高温焊料表面,控制氧化改善焊点质量. 三.助焊剂的物理特性助焊剂的物理特性主要是指与焊接
性能相关的溶点,沸点,软化点,玻化温度,蒸气压, 表面张力,粘度,混合性等. 四.助焊剂残渣产生的不良与对策助焊剂残渣会造成的问题对基板有一定的腐蚀性降低电导性,产生迁移或短路非导电性的固形物如侵入元件接触部会引起接合不良树脂残留过多,粘连灰尘及杂物影响产品的使用可靠性使用理由及对策选用合适的助焊剂,其活化剂活性适中使用焊后可形成保护膜的助焊剂使用焊后无树脂残留的助焊剂使用低固含量免清洗助焊剂焊接后清洗五.QQ-S-571E规定的焊剂分类代号代号焊剂类型 S 固体适度(无焊剂) R 松香焊剂 RMA 弱活性松香焊剂 RA 活性松香或树脂焊剂 AC 不含松香或树脂的焊剂美国的合成树脂焊剂分类: SR 非活性合成树脂,松香类 SMAR 中度活性合成树脂,松香类 SAR 活性合成树脂,松香类 SSAR 极活性合成树脂,松香类六.助焊剂喷涂方式和工艺因素喷涂方式有以下三种: 1.超声喷涂: 将频率大于20KHz的振荡电能通过压电陶瓷换能器转换成机械能,把焊剂雾化,经压力喷嘴到PCB上. 2.丝网封方式:由微细,高密度小孔丝网的鼓旋转空气刀将焊剂喷出,由产生的喷雾,喷到PCB上. 3.压力喷嘴喷涂:直接用压力和空气带焊剂从喷嘴喷出喷涂工艺因素: 设定喷嘴的孔径,烽量,形状,喷嘴间距,避免重叠影响喷涂的均匀性. 设定超声雾化器电压,以获取正常的雾化量. 喷嘴运动速度的选择 PCB传送带速度的设定焊剂的固含量要稳定设定相应的喷涂宽度七.免清洗助焊剂的主要特性可焊性好,焊点饱满,无焊珠,桥连等不良产生无毒,不污染环境,操作安全焊后板面干燥,无腐蚀性,不粘板焊后具有在线测试能力与SMD和PCB板有相应材料匹配性焊后有符合规定的表面绝缘电阻值(SIR) 适应焊接工艺(浸焊,发泡,喷雾,涂敷等
助焊剂常见状况与分析
一、焊后PCB板面残留多板子脏:
1.焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时，时间太短)。

2.走板速度太快(FLUX未能充分挥发)。

3.锡炉温度不够。

4.锡液中加了防氧化剂或防氧化油造成的。

5.助焊剂涂布太多。

6.元件脚和板孔不成比例（孔太大）使助焊剂上升。

9．FLUX使用过程中，较长时间未添加稀释剂。

二、着火：
1.波峰炉本身没有风刀,造成助焊剂涂布量过多,预热时滴到加热管上。

2.风刀的角度不对(使助焊剂在PCB上涂布不均匀)。

3.PCB上胶条太多,把胶条引燃了。

4.走板速度太快(FLUX未完全挥发,FLUX滴下)或太慢(造成板面热温度太高)。

5.工艺问题(PCB板材不好同时发热管与PCB距离太近)。

三、腐蚀（元器件发绿，焊点发黑）
1\预热不充分（预热温度低，走板速度快）造成FLUX残留多，有害物残留太多）。

2\使用需要清洗的助焊剂，焊完后未清洗或未及时清洗。

四、连电，漏电（绝缘性不好） PCB设计不合理，布线太近等。

PCB阻焊膜质量不好，容易导电。

五、漏焊，虚焊，连焊 FLUX涂布的量太少或不均匀。

部分焊盘或焊脚氧化严重。

PCB布线不合理（元零件分布不合理）。

发泡管堵塞，发泡不均匀，造成FLUX在PCB上涂布不均匀。

手浸锡时操作方法不当。

链条倾角不合理。

波峰不平。

六、焊点太亮或焊点不亮
1．可通过选择光亮型或消光型的FLUX来解决此问题）；
2．所用锡不好（如：锡含量太低等）。

七、短路 1）锡液造成短路：
A、发生了连焊但未检出。

B、锡液未达到正常工作温度，焊点间有“锡丝”搭桥。

C、焊点间有细微锡珠搭桥。

D、发生了连焊即架桥。

2） PCB的问题：如：PCB本身阻焊膜脱落造成短路
八、烟大，味大：
1.FLUX本身的问题
A、树脂：如果用普通树脂烟气较大
B、溶剂：这里指FLUX所用溶剂的气味或刺激性气味可能较大
C、活化剂：烟雾大、且有刺激性气味
2.排风系统不完善九、飞溅、锡珠：
1）工艺
A、预热温度低（FLUX溶剂未完全挥发）
B、走板速度快未达到预热效果
C、链条倾角不好，锡液与PCB间有气泡，气泡爆裂后产生锡珠
D、手浸锡时操作方法不当
E、工作环境潮湿
2）P C B板的问题
A、板面潮湿，未经完全预热，或有水分产生
B、PCB跑气的孔设计不合理，造成PCB与锡液间窝气
C、PCB设计不合理，零件脚太密集造成窝气
十、上锡不好,焊点不饱满使用的是双波峰工艺，一次过锡时FLUX中的有效分已完全挥发走板速度过慢，使预热温度过高 FLUX涂布的不均匀。

焊盘,元器件脚氧化严重，造成吃锡不良 FLUX涂布太少；未能使P CB焊盘及元件脚完全浸润 PCB设计不合理；造成元器件在PCB上的排布不合理，影响了部分元器件的上锡
十一、FLUX发泡不好 FLUX的选型不对发泡管孔过大或发泡槽的发泡区域过大气泵气压太低发泡管有管孔漏气或堵塞气孔的状况,造成发泡不均匀稀释剂添加过多
十二、发泡太好气压太高发泡区域太小助焊槽中FLUX添加过多未及时添加稀释剂,造成FLUX浓度过高
十三、FLUX的颜色有些无透明的FLUX中添加了少许感光型添加剂，此类添加剂遇光后变色，但不影响FLUX的焊接效果及性能；十四、PCB阻焊膜脱落、剥离或起泡 1、80%以上的原因是PCB制造过程中出的问题 A、清洗不干净 B、劣质阻焊膜 C、PCB板材与阻焊膜不匹配 D、钻孔中有脏东西进入阻焊膜 E、热风整平时过锡次数太多 2、锡液温度或预热温度过高 3、焊接时次数过多 4、手浸锡操作时，PCB在锡液表面停留时间过锡膏印刷
电阻的SMT
电阻封装尺寸与功率的关系：
0201 1/20W
0402 1/16W
0603 1/10W
0805 1/8W
1206 1/4W
电容电阻外形尺寸与封装的对应关系
0402=1.0x0.5
0603=1.6x0.8
0805=2.0x1.2
1206=3.2x1.6
1210=3.2x2.5
1812=4.5x3.2
2225=5.6x6.5
SMT之测试技术
要在当今竞争激烈的市场中立足，电子产品的生产厂家就必需确保产品质量。

为了保证产品质量，在生产过程中就需要采用各类测试技术进行检测，及时发现缺陷和故障并修复。

根据测试方式的不同，测试技术可分为非接触式测试和接触式测试。

非接触式测试已从人工目测发展到自动光学检查（Automatic Optics Inspector 简称AOI）、自动射线检测（AutomaticX-rayInspector 简称AXI）而接触式测试则可分为在线测试和功能测试两大类。

本文将对各类测试技术及未来发展趋势作一初步探讨。

一、几种测试技术介绍
1、在线测试仪ICT（ln-CircuitTester)
电气测试使用的最基本仪器是在线测试仪(ICT)，传统的在线测试仪测量时使用专门的针床与已焊接好的线路板上的元器件接触，并用数百毫伏电压和10毫安以内电流进行分立隔离测试，从而精确地测出所装电阻、电感、电容、二极管、三极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障是哪个元件或开短路位于哪个点准确告诉用户。

针床式在线测试仪优点是测试速度快，适合于单一品种民用型家电线路板及大规模生产的测试，而且主机价格较便宜。

但是随着线路板组装密度的提高，特别是细间距SMT组装以及新产品开发生产周期越来越短，线路板品种越来越多，针床式在线测试仪存在一些难以克服的问题：测试用针床夹具的制作、调试周期长、价格贵；对于一些高密度SMT线路板由于测试精度问题无法进行测试。

基本的ICT近年来随着克服先进技术技术局限的技术而改善。

例如，当集成电路变得太大以至于不可能为相当的电路覆盖率提供探测目标时，ASIC工程师开发了边界扫描技术。

边界扫描(boundary scan)提供一个工业标准方法来确认在不允许探针的地方的元件连接。

额外的电路设计到IC内面，允许元件以简单的方式与周围的元件通信，以一个容易检查的格式显示测试结果。

另一个无矢量技术(Vectorless technique)将交流(AC)信号通过针床施加到测试中的元件。

一个传感器板靠住测试中的元件表面压住，与元件引脚框形成一个电容，将信号偶合到传感器板。

没有偶合信号表示焊点开路。

用于大型复杂板的测试程序人工生成很费时费力，但自动测试程序产生(ATPG，automated testprogr amgeneration)软件的出现解决了这一问题，该软件基于PCBA和CAD数据和装配于板上的元件规格库，自动地设计所要求的夹具和测试程序。

虽然这些技术有助于缩短简单程序的生成时间，但高节点数测试程序的论证还是费时和具有技术挑战性。

飞针式测试仪是对针床在线测试仪的一种改进，它用探针来代替针床，在X-Y机构上装有可分别高速移动的4个头共8根测试探针，最小测试间隙为0．2mm。

工作时根据预先编排的坐标位置程序移动测试探针到测试点处，与之接触，各测试探针根据测试程序对装配的元器件进行开路／短路或元件测试。

与针床式在线测试仪相比，在测试精度、最小测试间隙等方面均有较大幅度提高，并且无需制作专门的针床夹具，测试程序可直接由线路板的CAD软件得到，但测试速度相对较慢是其最大不足。

2、功能测试(Functional Tester)
ICT能够有效地查找在SMT组装过程中发生的各种缺陷和故障，但是它不能够评估整个线路板所组成的系统在时钟速度时的性能。

而功能测试就可以测试整个系统是否能够实现设计目标，它将线路板上的被测单元作为一个功能体，对其提供输人信号，按照功能体的设计要求检测输出信号。

这种测试是为了确保线路板能否按照设计要求正常工作。

所以功能测试最简单的方法，是将组装好的某电子设备上的专用线路板连接到该设备的适当电路上，然后加电压，如果设备正常工作，就表明线路板合格。

这种方法简单、投资少，但不能自动诊断故障。

3、自动光学检查AOI (Automatic Optical Inspection)
随着线路板上元器件组装密度的提高，给电气接触测试增加了困难，将AOI技术引入到SMT生产线的测试领域也是大势所趋。

AOl不但可对焊接质量进行检验，还可对光板、焊膏印刷质量、贴片质量等进行检查。

各工序AOI的出现几乎完全替代人工操作，对提高产品质量、生产效率都是大有作为的。

当自动检测(A01)时，AOI通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。

现在的AOI系统采用了高级的视觉系统、新型的给光方式、增加的放大倍数和复杂的算法，从而能够以高测试速度获得高缺陷捕捉率。

AOI系统能够检测下面错误；元器件漏贴、钽电容的极性错误、焊脚定位错误或者偏斜、引脚弯曲或者折起、焊料过量或者不足、焊点桥接或者虚焊等。

AOI除了能检查出目检无法查出的缺陷外，AOI还能把生产过程中各工序的工作质量以及出现缺陷的类型等情况收集、反馈回来，供工艺控制人员分析和管理。

但AOI系统也存在不足，如不能检测电路错误，同时对不可见焊点的检测也无能为力。

4、自动X射线检查AXI(AutomaticX-raylnspection)
AXI是近几年才兴起的一种新型测试技术。

当组装好的线路板(PCBA)沿导轨进入机器内部后，位于线路板上方有一X-Ray发射管，其发射的X射线穿过线路板后被置于下方的探测器(一般为摄像机)接受，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅，因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比，照射在焊点上的X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图像，使得对焊点的分析变得相当直观，故简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。

AXI技术已从以往的2D检验法发展到目前的3D检验法。

前者为透射X射线检验法，对于单面板上的元件焊点可产生清晰的视像，但对于目前广泛使用的双面贴装线路板，效果就会很差，会使两面焊点的视像重叠而极难分辨。

而3D检验法采用分层技术，即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰，而其它层上的图像则被消除，故3D检验法上的图像则被消除，故3D检验法可对线路板两面的焊点独立成像。

3DX-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外，还可对那些不可见焊点如BGA（BallGridArry 焊球陈列）等进行多层图像"切片"检测，即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。

同进利用此方法还可测通孔（PTH）焊点，检查通孔中焊料是否充实，从而极大地提高焊点连接质量。

二、未来SMT测试技术展望
预测今后二十年里那一种测试技术会取得成功或者被淘汰不是一件简单的工作，因为这不仅需要总结过去，还需要清楚地了解未来的应用情况。

从近几年的发展趋势来看，使用多种测试技术，特别是AXI与ICT组合测试会很快成为这一领域的测试首选。

由于目前线路板越来越复杂，传统的电路接触式测试受到了极大限制，通过ICT测试和功能测试很难诊断出缺陷。

随着大多数复杂线路板的密度不断增大，传统的测试手段只能不断增加在线测试仪的测试接点数。

然而随着接点数的增多，测试编程和针床夹具的成本也呈指数倍上升。

开发测试程序和夹具通常需要几个星期的时间，更复杂的线路板可能还要一个多月。

另外，增加ICT接点数量会导致ICT测试出错和重测次数的增多。

AXI技术则不受上述因素的影响，其对工艺缺陷的覆盖率很高，通常达97％。

而工艺缺陷一般要占总缺陷的80％-90％，并可对不可见焊点进行检查，但AXI技术不能测试电路电气性能方面的缺陷和故障。

将AXI检测技术和传统的ICT在线测试方法相结合，则可以取长补短，使SMT检测技术达到完美的结合，因为每一个技术都补偿另一技术的缺点。

X射线主要集中在焊点的质量。

它也可确认元件是否存在，但不能确认元件是否正确，方向和数值是否正确。

另一方面，ICT可决定元件的方向和数值但不能决定焊接点是否可接受，特别是焊点在封装体底部的元件，如BGA、CSP等。

需要特别指出的是随着AXI技术的发展，目前AXI系统和ICT系统可以"互相对话"，这种被称为"AwareTest"，的技术能消除两者之间的重复测试部分。

通过减小ICT／AXI多余的测试覆盖面可大大减小ICT的接点数量。

这种简化的ICT测试只需原来测试接点数的30％就可以保持目前的高测试覆盖范围，而减少ICT测试接点数可缩短ICT测试时间、加快ICT编程并降低ICT夹具和编程费用。

三、结束语
以上详细说明了在高度复杂线路板测试中采用组合式AXI/ICT测试方法的优点，而这项技术本身也在不断改进使它愈加引人注目，比如AwareTest。

在过去的两三年里，应用AXI/ICT组合测试复杂线路板的情况出现了惊人的增长，而且增长速度还在加快，因为有更多的待业领先生产厂家意识到了这项技术的优点并将其投入使用。

理解锡膏的回流过程
当锡膏至于一个加热的环境中，锡膏回流分为五个阶段，
首先，用于达到所需粘度和丝印性能的溶剂开始蒸发，温度上升必需慢(大约每秒3°C)，以限制沸腾和飞溅，防止形成小锡珠，还有，一些元件对内部应力比较敏感，如果元件外部温度上升太快，会造成断裂。

助焊剂活跃，化学清洗行动开始，水溶性助焊剂和免洗型助焊剂都会发生同样的清洗行动，只不过温度稍微不同。

将金属氧化物和某些污染从即将结合的金属和焊锡颗粒上清除。

好的冶金学上的锡焊点要求“清洁”的表面。

当温度继续上升，焊锡颗粒首先单独熔化，并开始液化和表面吸锡的“灯草”过程。

这样在所有可能的表面上覆盖，并开始形成锡焊点。

这个阶段最为重要，当单个的焊锡颗粒全部熔化后，结合一起形成液态锡，这时表面张力作用开始形成焊脚表面，如果元件引脚与PCB焊盘的间隙超过4mil，则极可能由于表面张力使引脚和焊盘分开，即造成锡点开路。

冷却阶段，如果冷却快，锡点强度会稍微大一点，但不可以太快而引起元件内部的温度应力。

回流焊接要求总结：
重要的是有充分的缓慢加热来安全地蒸发溶剂，防止锡珠形成和限制由于温度膨胀引起的元件内部应力，造成断裂痕可靠性问题。

其次，助焊剂活跃阶段必须有适当的时间和温度，允许清洁阶段在焊锡颗粒刚刚开始熔化时完成。

时间温度曲线中焊锡熔化的阶段是最重要的，必须充分地让焊锡颗粒完全熔化，液化形成冶金焊接，剩余溶剂和助焊剂残余的蒸发，形成焊脚表面。

此阶段如果太热或太长，可能对元件和PCB造成伤害。

锡膏回流温度曲线的设定，最好是根据锡膏供应商提供的数据进行，同时把握元件内部温度应力变化原则，即加热温升速度小于每秒3°C，和冷却温降速度小于5° C。

PCB装配如果尺寸和重量很相似的话，可用同一个温度曲线。

重要的是要经常甚至每天检测温度曲线是否正确。