文档SMT焊接工艺流程

SMT焊接工艺流程
一、概述：
1、SMT（表面贴装）的特点
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。

2、为什么要用表面贴装技术(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、为什么在表面贴装技术中应用免清洗流程？
1）、生产过程中产品清洗后排出的废水，带来水质、大地以至动植物的污染。

2）、除了水清洗外，应用含有氯氟氢的有机溶剂(CFC&HCFC)作清洗，亦对空气、大气层进行污染、破坏。

3）、清洗剂残留在机板上带来腐蚀现象，严重影响产品质素。

4）、减低清洗工序操作及机器保养成本。

5）、免清洗可减少组板(PCBA)在移动与清洗过程中造成的伤害。

仍有部分元件不堪清洗。

6）、助焊剂残留量已受控制，能配合产品外观要求使用，避免目视检查清洁状态的问题。

7）、残留的助焊剂已不断改良其电气性能，以避免成品产生漏电，导致任何伤害。

8）、免洗流程已通过国际上多项安全测试，证明助焊剂中的化学物质是稳定的、无腐蚀性的
5、回流焊缺陷分析：
1）、锡珠(Solder Balls)：
原因：
（1）、丝印孔与焊盘不对位，印刷不精确，使锡膏弄脏PCB。

（2）、锡膏在氧化环境中暴露过多、吸空气中水份太多。

（3）、加热不精确，太慢并不均匀。

（4）、加热速率太快并预热区间太长。

（5）、锡膏干得太快。

（6）、助焊剂活性不够。

（7）、太多颗粒小的锡粉。

（8）、回流过程中助焊剂挥发性不适当。

锡球的工艺认可标准是：当焊盘或印制导线的之间距离为0.13mm时，锡珠直径不能超过0.13mm，或者在600mm平方范围内
不能出现超过五个锡珠。

2）、锡桥(Bridging)：
一般来说，造成锡桥的因素就是由于锡膏太稀；包括：
（1）、锡膏内金属或固体含量低、摇溶性低、锡膏容易炸开，锡膏颗粒太大；
（2）、助焊剂表面张力太小；
（3）、焊盘上太多锡膏，回流温度峰值太高等。

3）、开路(Open)：
原因：
1、锡膏量不够。

2、元件引脚的共面性不够。

3、锡湿不够(不够熔化、流动性不好)，锡膏太稀引起锡流失。

4、引脚吸锡(象灯芯草一样)或附近有连线孔。

引脚的共面性对密间距和超密间距引脚元
件特别重要。

解决方法：是在焊盘上预先上锡。

引脚吸锡可以通过放慢加热速度和底面加热多、上面加热少来防止。

也可以用一种浸湿速度较慢、活性温度高的助焊剂或者用一种Sn/Pb不同比例的阻滞熔化的锡膏来减少引脚吸锡。

二、SMT几种工艺流程
1、SMT工艺流程------单面组装工艺及说明
2、SMT工艺流程------单面混装工
3、SMT工艺流程------双面组装工艺
1）、适用于在PCB两面均贴装有PLC C等较大的SMD时采用的工艺
2）、适用于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SO IC（28）引脚以下时，宜采用此工艺。

4、SMT 工艺流程—双面混装工艺
1）、适用于SMD 元件多于分离元件、先贴后插情况
2）、适用于分离元件多于SMD 元件、先插后贴情况
3
4）、适用于A 面混装，B 面贴装。

先贴两面SMD
，回流焊接，后插装，波峰焊
5）、适用于插装元件少，插装元件可使用波峰焊或手工焊接
三、回流焊流程
焊接过程是组装中热处理的主要部分。

其过程包括了“升温”、“预热/浸泡”、“回流”和“冷却”几个步骤。

所有这些工序，如果没有适当的处理，都可能造成对焊点可靠性的破坏或威胁
1、回流焊接要求总结：
1）、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组件内部应力，造成断裂痕可靠性问题。

2）、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，可能对组件和PCB造成伤害。

3）、锡膏回流温度曲线的设定，最好是根据锡膏供货商提供的资料进行，同时把握组件内部温度应力变化原则，即加热温升速度小于每秒2-3° C，和冷却温降速度小于5°
C。

4）、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。

2、当锡膏至于一个加热的环境中，锡膏回流分为五个阶段：
1）、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2-3°
C)，以限制沸腾和飞溅，防止形成小锡珠。

还有，一些组件对内部应力比较敏感，如果
组件外部温度上升太快，会造成断裂。

2、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。

3、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过程。

这样在所有
可能的表面上覆盖，并开始形成锡焊点。

4、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，如果组件引脚与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。

5、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组件内部的温度
应力。

四、不同焊料的可靠性比较
1、焊料、熔点和疲劳寿命
认识到不同的焊料、器件焊端、以及焊盘镀层材料的组合会提供相当不同的可靠性表现。

2、无铅焊料实例
与传统的含铅焊料相比，无铅焊料的原理就是由一些合金混合物来替代原有的铅，其特点就是这种合金的熔融温度要略高于含铅焊料。

以Sn/Ag合金为例，其熔融温度为221摄氏度，高于含铅焊料的熔融温度183摄氏度，而另一些无铅焊料Sn/Ag/Cu熔点为218摄氏度、Sn/Ag/Cu/Sb熔点为217摄氏度。

五、器件封装的吸潮和热损坏
1、塑胶封装器件的吸潮问题：
许多塑胶封装的器件，对吸潮问题都有一定的敏感性。

吸潮将可能演变成类似“爆米花现象”之类的故障问题，从而影响器件的短期或长期寿命。

虽然这不是个新的技术问题，但无铅技术带来的较高热能（温度和时间）却加重了这问题的程度。

在业界还没有找出表现良好的新材料取代传统塑料之前，一个过渡的简单做法是加强防潮和处理的管制，把现有的防潮能力等级提高了1到2级。

也就是说，同一塑料封装器件，在锡铅应用中如果是被定为第3级的话，在无铅应用中就必须被定为4或5级能力来管理和使用。

IPC/JEDEC 机构对其原有的防潮标准已经进行了无铅应对的修改，而发布了
J-STD-020C参考标准(图1). 建议所有被称为无铅器件都应该承受得起这标准中的热曲线。

需要注意的一点，是该标准提供了一个范围值（图1中的蓝色部分）。

这就允许供应之间存在一定的性能差异。

这在临界情况下可能会给用户带来一致性不足的问题。

所以用户和供应商之间在使用这标准时应该有仔细和足够的沟通。

2、无铅的较高热能处理下对器件的破坏性和风险
1）、‘烘烤’工艺对无铅焊接的缺陷
在过去，当器件发现超出防潮规范时，一个常用的做法就是对器件按照标准或供应商推荐的参数（温度和时间）进行‘烘烤’处理。

这种做法在无铅技术中有必要进行重新评估。

因为无铅对可焊性以及润湿性的要求较严格，而‘烘烤’工艺是对可焊性和润湿性不利的。

2）、三方面的特性指标：
在无铅的较高热能处理下，由于对目前器件的破坏性和风险提高了，所以用户可能有必要对于其可能出现的破坏模式和原理进行更详细精确的了解。

一种较好的做法是和供应商一起合作制定下列三方面的特性指标：
（1）.可以承受的最高温度（以及时间-一般时间较短，例如3秒钟）；
（2）.能承受的最高升温或降温速率；
（3）.能承受的总热能（整个焊接曲线的面积）。

需要分析以上三个特性的原因，是因为它们的破坏模式不同，处理方法不同，以及它们之间并没有固定和明确的关系。

也就是说，一个能承受很高温度的器件，未必能承受较高的升降温速率。

目前市场上多数的测温器（Profiler）能够自动测量到上述前两项参数。

例如
“Reflow Peak Temperature” （焊接峰值温度）和“Slope”（斜率）。

但一般不能自动测量第三项参数。

这就需要测温器能够提供其所有测量的原始数据，有了原始数据群，用户就可以通过积分计算来获得第三项参数的值了。