SMT表面安装技术(ppt 65)

Surface Mount Device 表面安装器件
Surface Mount Technology 表面安装技术
DIP: Dual In-line Package
SMT工艺流程
SMT: Surface Mount Technology
表面安装工艺
制造SMA的关键工艺为： 涂膏、点胶、固化、贴片、焊接、清洗、检测。
(1)贴装头： 贴装头也叫做吸/放头，它的工作由移动/定位、 拾取/释放两种模式组成:
第一，贴装头通过程序控制完成三维的往复运动， 实现从供料系统取料后移动到SMB的指定位置上。
第二，贴装头的端部有一个用真空泵控制的吸盘， 当换向阀打开时，吸盘上的负压把元器件从供料系 统中吸上来；当换向阀门关闭时吸盘把元器件释放 到SMB上
能适应从片状元件直至BGA、 CSP及0.3mm细
间隙QPF等精密器件的贴放；
精度达到 0.03mm； 贴片速度达到0.04s/片甚至更高。 所以，SMA的装联效率之高是通孔插装组件所无 法比拟的。
五 SMT 再流焊
1. 預热区 – 助焊剂降低金属氧化 – 預热升溫太快易形成塌锡、短路、锡球。 2. 恒溫区 – 锡膏逐渐溶解,灯丝效应产生 – 受热不均，时间太短易成立碑、空焊。 3. 再流焊区 – 锡膏完全溶解 – 表面张力结束 – 时间长，板子易变黃，时间短，不熔锡。 4. 冷却区 – 溫度降太快，零件易破裂。
(2)点胶量：C 2(A+B)
。
5.不良点胶现象
(1)拉丝(又称拖尾)
(2)过量
(3)塌落
(4)失准
(5)空点
三 固化
固化方法是根据所使用的胶粘剂的类型而确定。 1.常用固化方法 (1)热固化 适用于环氧胶粘剂的固化，热固化可以在红外炉内 通过红外辐射加热完成。 (2)紫外光加热固化
适用于聚丙烯的胶粘剂固化，先用紫外光照射几 秒钟，然后再加热固化，它较单一的热固化更快。
印刷工艺方面：
丝网印刷时丝网与SMB必须保持阶跃距离，称为非
接触印刷，
模板印刷时模板与SMB之间可以没有距离，可以采
用接触（金属板）和非接触（柔性板）两种印刷方式

优缺点分析： 从使用角度看：
模板印精度优于丝网印，它印刷时可直接看 清焊盘，因此定位方便； 模板印刷可使用的粘度范围大，开口不会堵塞， 容易清洗。 从制造角度看： 丝网制作成本低、制造周期短，适于快速周 转
丝网印刷的原理： 利用了流体动力学的原理。 静态时，丝网与SMB之间保持“阶跃距离”，
刮刀刷动时，向下的压力使丝网与SMB接触，当刮 刀向前移动，在它后方的丝网即回弹脱离SMB表面， 结果在SMB焊盘上就产生一低压区，由于残留在丝网 孔中焊膏上的大气压与这
一低压区存在压差， 所以就将焊膏从网孔 中推向SMB表面， 形
• SMT特点： • 组装密度高，产品体积小，重量轻。通 常体积缩小40%-60%，重量减轻60%80%。 • 可靠性高，抗振能力强。 • 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。 基本工艺流程：焊膏印刷，贴片，再流焊
Plated Through Hole 通孔器件
速度： 注射法的速度不及丝网/模板印刷快，注射法是逐 点进行；印刷法是一次完成。 适应性：
注射法非常灵活，可应用在丝网/模板不能采用的 场合(基板表面已装入其它元器件时)，
而且通用性强，转产时不需调换注射器，适用于 小批量、多品种的生产模式。 印刷法适用于大批量、单一品种的生产。
4.涂膏质量标准
采用再流焊焊接双面板前,为防止先焊好的A面上的 大型器件B面再流焊时脱落,需要在先焊的A面大型器 件下点胶,将其粘接在SMB上。
2.常用胶粘剂种类
SMT使用的胶粘剂,又称贴片胶,它是 一种红色的膏状体,其主要成分为：胶粘
剂、固化剂、颜料、溶剂。
常用的表面安装胶粘剂主要有两类，
即:环氧树脂和聚炳烯类。
助焊剂的活性
采用活性为RMA级的弱活性松香助焊剂
助焊剂的作用
1. 2. 3. 4. 5. 6. 去氧化 去除少许污染 减少热冲击 由热产生活化作用 与稀释剂混合减少锡球及锡珠 預防吃锡后板翘
3.常用涂膏方法 (1)印刷法：就是将焊膏以印刷的方法通过丝网板 或模板的开口孔涂敷在焊盘上。
丝网印刷法 丝网板的结构:它是将丝网(单根聚脂丝或不锈钢 丝)紧绷在铝制框架上， 获得一个平坦而有柔性的 丝网表面，丝网上粘有光敏乳胶，用光刻法制作出 开口图形。开口部分与印制板上的焊盘相对应。
表面安装技术
SMT: Surface Mount Technology
• SMT是Surface Mount Technology的缩写， 即表面安装技术。这是一种将微型化的 引线或短引线的元器件，直接贴焊到印 制板上的电子装接技术。由于适应了电 子产品高可靠，高性能，小型化的潮流， 成为当前主流的电子装接技术。
2.固化的质量标准
(1)胶粘剂应达到一定的固化程度,既能承受波峰
焊时的应力,不致造成元器件脱落,又满足元器件在
焊接时的自我调整要求;
(2)固化后的胶粘剂内部应无孔洞。
3.不良固化现象
(1)由于固化时间和温度不足，使胶粘剂固化程度不 够，导致波峰焊时元器件脱落； (2)固化时温度上升速率太快,使固化后的胶粘剂内 部出现孔洞,这是危害性很大的缺陷,因为若胶粘剂 内存在孔洞,会使焊剂残留在孔中而无法清洗干净, 造成对电路及元器件的腐蚀。
吃锡过程須知
零件脚溫度
1. 2. 3. 4. 5.
松香 浸锡 热 吃锡表面 时间
锡桥的产生过程
不正常
免洗SMT溫度曲线
(oC) 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 0.5 -0.6 oC / sec < 2.5 oC / sec 1.3 – 1.6 oC / sec 最高溫度. 210-236 oC
2.自动贴片 在规模生产中，由于贴片的准确度要求，几乎迫
使人们必须采用自动化的设备，它是SMT的关键设
备。在中等产量的表面安装生产线中，贴片设备的 费用约占总投资的50%左右。自动贴片机主要由下
列五个部分组成：
Full vision Mounter pick and place machine
贴片机的组成:
环氧树脂类 它属于热固型、高粘度的胶粘剂,耐腐蚀的能力最 强, 但易脆裂。 它有单组分和双组分两种, 可以做成液体、膏剂、 薄膜和粉剂等形式供使用,它是用途最为广泛的胶粘 剂。 聚炳烯类 它在紫外线照射及适当加热下几秒钟内能固化，其 粘度特性非常适合于高速点胶机， 但粘结强度略低，是比较新型 的胶粘剂。
模板印刷过程
进 板子定位 真空 板子/模板 定位 光学点 板子/模板 接触 速度 距离 水平
刮刀下压
速度 距离 水平 压力 角度
出
板子/模板 分开 速度 距离 水平
刮刀上升 速度 距离 水平
开始印刷
手动印刷机
激 光 刻 模 板
模板与丝网印的比较： 结构方面： 模板的图形开口处没有丝网网格，对于被印刷的焊 膏提供了完全的开口面积； 丝网的图形开口处只提供大约1/2的开口面积。
印刷时焊膏是暴露在空气中,容易被污染。
• Screen printer
手 动 丝 网 印 机
全 自 动 丝 网 机
(2)注射法
将焊膏置于注射器内部并借助于气动、液压或 电驱动方式加压，使焊膏经针孔排出点在SMB焊盘 表面。 形状由注射针尺寸、点胶时间和压力大小来控制。
注射法与印刷法的比较：
总的来说，涂膏质量标准是“适量”、“准确” 四个字，具体要求如下：
(1)形貌：良好涂膏的形貌如图所示，均匀覆盖在 焊盘上，无凸峰、边缘不清、拉丝、搭接等不良现 象；
(2)印刷面积： 焊膏图形与焊盘对准，两者尺寸和形状相符， 焊膏图形在焊盘的覆盖面积必须大于焊盘面积的 75%，小于焊盘面积的两倍； (3)印刷厚度： 印刷厚度决定了焊点处的焊料体积，一般漏印 焊膏的厚度要求在100-300m，间距越细要求印刷 厚度越薄。
3.常用点胶方法 印刷法 与焊膏的印刷方法相仿。 针孔转印法： 在硬件系统控制下，针 板网格在胶粘剂托盘中 吸收胶粘剂后转移到 SMB上。它的优点是简 便高效，适用于单一品 种的大批量生产 注射法 与焊膏的印刷方法相仿
Dispenser
4.点胶质量标准
(1)胶点轮廓:
不应出现塌落、拉丝、沾污焊盘等不良现象。
成焊膏图形。
利用了焊膏的流变特性。 静态时，焊膏的粘性较高； 在刮刀刷动时,焊膏在作用力下粘度下降,则顺利 的从丝网孔中流出, 一旦沉淀在焊盘上后,又恢复至高粘度状态。
模板印刷法： 模板的结构:它是在金属模板上通过激光切割、电 镀或蚀刻的方法制作出开口图形。 模板类型： • 全金属模板:不锈钢板或黄铜板(变形量小的材料) • 柔性金属模板: 将金属模板粘接 在丝网上，实际 上是丝网板与金 属模板的结合
一 涂膏 作用： 提供焊接所需的助焊剂和焊料， 在再流焊前将SMC初步粘合在规定位置。
1.SMT焊膏组分 它是由作为焊料的金属合金粉末与糊状助焊剂均匀 混合而形成的膏状焊料,
合金粉末成分
常用焊料合金有：
锡-铅(63%Sn-37%Pb)、
锡-铅(60%Sn-40%Pb)、
锡-铅-银(62%Sn-36%Pb-2%Ag)，
(5) 视觉检测系统： 它也是以计算机为主体的图像观察、识别和分析 系统。 视觉检测系统的主要功能通常有： SMB的精确定位、 元器件定心和对准、 元器件有/无、 机械性能及电器性能的检测等。
随着SMT技术的发展，全自动贴片机的功能、效 率、精度及灵活性越来越强，全视觉、多功能、
模块式、高速度的贴片机不断推出，
印刷效果
5.不良涂膏现象 常见的不良涂膏现象及产生的主要原因。 (1)漏印或空洞
(2)失准
(3)塌陷
(4)轮廓模糊
• (5)尖峰
• (6)过量
二 点胶
是指在SMC/SMD主体的 下方（非焊接部位）点上 胶粘剂的方法及过程， 作用:
是在焊接前固定它们
的位置。
SMT在实际生产时，有两种情况需要点胶： 采用波峰焊焊接前，需先将片状元件用胶粘剂粘 贴在SMB的规定位置，然后才能进入波峰焊焊接;
但在试生产时往往还需采用这种方式。
元件的贴放主要是拾取和贴放下去 两个动作。手
工贴放时，最简单的工具是小镊子，但最好是采用
手工贴放机的真空吸管拾取元件进行贴放。
手工贴放元件时主要应掌握下列原则： 必须避免元件相混。 应避免元件上有不适当的张力和压力。 不应使用可能损坏元件的镊子或其他工具。 应夹住元件的外壳，而不应夹住它们的引脚和 端接头。 工具头部不应沾带胶粘剂和焊膏。 没有贴放准确的元件应予抛弃，或清洗后使用
四 贴片
是指在涂膏或点胶完成后，将SMC/SMD贴放到 SMB的规定位置的方法及过程。 贴片可以采用手工、半自动、全自动的方
式，贴片设备通常叫做贴片机。由于片状元器件
的微小化、安装的高密度的特点，贴片作业基本 上均需采用贴片机，手工贴放只是在数量很少的 情况下才使用。
1．手工贴放 虽然，手工贴放片状元器件既不可靠、也不经济，
(2)供料系统： 供料系统由元器件包装容器及机械供料器组成。 供料系统的工作方式根据元器件的包装形式和贴 片机的类型而确定。 元器件的包装形式有散装、编带、棒式、托盘四 种。
元器件为散装时，随着贴装进程，装载着各种不 同元器件的散装料的料仓水平旋转，把即将贴装的 那种元器件转到料仓门下方，便于贴装头拾取； 元器件为编带包装时，盘装编带随编带架垂直旋 转供料; 而棒式包装时，管 状定位料斗在水平面上 二维移动可采用各种类型（手动、全自动）； 丝网印刷因定位困难(透过丝网很难看清SMB的焊 盘)，只能采用全自动印刷机， 在全自动印刷机上设有视觉处理系统，用以保证 漏印的准确性。 它们的共同特点是： 高效快速，可一次性完成对SMB的涂膏；
但通用性差，丝网/模板均是专用的, 换产品必须 重新制作，
(3) SMB定位系统： 是一个固定的二维平面移动的工作台，在计算机控 制系统的操纵下，随工作台移动到工作区域内，并 被精确定位，使贴装头能把元器件准确地释放到需 要的位置上。
(4)计算机控制系统： 贴片机能够准确有序地工作，其核心机构是微型 计算机。它是通过计算机程序，控制贴片机的自动
工作步骤。