引线键合及SMT表面贴装实验报告

一、实验目的及内容

1、熟练掌握铝丝引线键合技术，并找到键合强度最大时的参数

2、掌握金丝键合技术，能够进行稳定的键合操作

3、掌握焊料印刷技术，能够通过漏印技术得到对准精确且均匀的焊料凸点

4、通过贴片机进行元件表面贴装，将元件准确贴装到刷涂焊料的基板上，熟

练操作并掌握基本流程

5、使用再流焊设备将贴装元件与基板形成永久性焊接，并得到再流焊曲线

二、实验原理

1、引线键合是用金属细丝将裸芯片的电极焊区与对应的封装外壳的输入与

输出或者基板上金属布线焊区连接起来。连接过程中，一般通过加热、加压、超声等能量，破坏表面氧化层和污染，产生塑性变形，使界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点。键合时，使用键合工具（劈刀）实现。

试验中铝丝键合采用超声波键合，在常温下，利用超声机振动带动丝与膜进行摩擦，使氧化膜破碎，纯净的金属表面相互接触，通过摩擦产生

的热量使金属之间发生扩散，实现连接。

金丝键合采用热压焊金属丝通过预热至300到400摄氏度的氧化铝或碳化钨等耐火材料所制成的毛细管状键合头，再以电火花或氢焰将金属丝

末端融化，熔化金属丝在表面张力的作用下在末端成球状。键合头再将金

属球下压至已经预热到150到250摄氏度的第一金属焊盘上进行球形结合。

结合时，球因受压力而略变形，此压力变形的目的在于增加结合面积、减

低结合面粗糙度对结合的影响、穿破表面氧化层及其他可能阻碍结合的因

素，以形成紧密的结合。

2、焊膏印刷：在印刷焊膏的过程中，基板被放置在工作台上，通过真空或机

械方式紧的夹持住，并在工具或目检设备的帮助下进行对齐。通过丝网或者漏印版刷涂焊膏。本次试验中采用机械方式加持，目测对准，漏印版进行焊膏涂刷。

3、元器件贴装：贴片机是采用计算机控制的自动贴片设备，在贴片之前编制

好贴片程序，通过程序控制贴片机将元器件准确的贴放到印刷好焊膏或贴片胶的PCB表面相对应的位置上。元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。

4、再流焊：再流焊过程是利用钎料膏暂时将一个或多个电子元件与焊盘连接，

整个组装结构经过可控热源后，钎料融化，而永久的连接成接头。加热可由组装结构通过再回流炉、红外灯或通过热风钎焊笔形成单个接头而完成。同时测定再回流过程中的温度曲线。

三、实验设备

超声引线键合机、热压金丝球焊机、强度测试仪、焊膏印刷机、SMT贴片机、再流焊设备

四、实验步骤

1、铝丝键合：①打开超声引线键合机，调整观察透镜可以看到清晰的图像，

穿线，进行复位②将操作面板上自动\手动拨到手动挡，高度\跨度拨到高度，按下操作键合按键，转动调节按钮调节第一个焊点高度，释放键合按键，此时第一键合点完成③再次按下键合按钮，调节第二焊点高度，然后将高度\跨度拨到跨度，调节两焊点之间的跨度，释放按键，第二焊点完成④调节功

率，时间，压力等参数，每次确定两个参数调节另一个参数，找到能够键合上的参数，对不同参数的键合引线进行强度测定，找到强度最大且稳定的组合

2、金丝键合：①打开热压球焊机，穿线，预热，参数由指导老师设定②调节

电火花放电器与毛细管状键合头的距离，使之可以放电将金丝末端熔成小球

③与铝丝键合类似调节两个焊点的高度和跨度，进行五组金丝键合

3、焊膏印刷：①打开供气管道阀门，开机初始化②PCB板定位并固定，安装

模板，并进行图形对准③放下刮刀，涂抹调匀的焊膏④采用点动工作模式进行刷印⑤目视检验，观察焊膏是否偏移焊点或连接，同时检验厚度是否均匀

⑥转到贴装工序，结束

4、电阻及芯片贴装：①检查气压表示数是否符合要求，然后开机②检查吸嘴

显示是否与当前机器上吸嘴一直，然后回初始点③添加供料架，将原有供料架删除，重新添加（将吸嘴移至相应元器件位置，添加供料架，设置参数，然后提取上视镜头，保存图像，丢弃，通过video2将提取的图像保存进去，重复进行该过程即可空缺的供料架直接添加）④添加芯片（添加供料架，吸取上视镜头，将坐标调节到芯片中央，设置中心点，将坐标移动到芯片右下角，提取图像，设置偏移量，点击移至，供料架设置中找吸嘴移至，然后添加video2将提取的图像保存进去）⑤回初始点，找到PCB板，提取mark 点并保存，在定位设置中将其保存进去⑥检测定位点，成功后添加元件，并对元件与芯片进行编号⑦贴装元器件⑧出板并检查

5、再流焊及测定温度曲线：①开机，设置温度和速度等参数，此次试验已经

设定好，不需调整②打开控制面板，等到温度升到设定值③放置贴有元器件

的PCB板进行再流焊，同时用热偶丝测定温度曲线④取出PCB板并保存温度曲线⑤关机结束

五、实验记录及数据处理

1、铝丝键合实验数据：功率每格0.3W，时间每格20ms，压力每格6g力。

通过比较，选取第四组参数为最终参数，功率1.05W，时间70ms，压力18g力（其中两个焊点的参数选取相同）

2、再流焊温度曲线进行保存，通过分析可得出，升温阶段分为三个区，其升

温速率有所不同，从曲线左侧到右侧依次为预热、浸透和再流区，之后是冷却降温区

六、试验中出现的问题及分析，注意事项

1、铝丝键合机中铝丝不可用手触碰

2、每次操作前需要复位

3、金丝球焊机中毛细管键合头被金丝堵住要用王水浸泡

4、金丝球焊机键合底座加热，应注意避免烫伤

5、贴片设备操作前后要打开或关闭空气压缩机

6、操作焊膏印刷机时要注意安全，不要靠近围观

7、焊膏印刷前后将设备清洗干净

8、贴片机操作前检查各个压力表示数是否在规定范围内

9、贴片机操作前检查当前吸嘴是否与显示一致

10、调整坐标时Z方向坐标不要调

11、设备运行过程中不要进行鼠标操作，同时人要远离设备移动区域

12、温度曲线测定时注意不要烫伤

七、心得体会

电子技术是当前迅速发展的技术之一，表面组装技术作为电子组装技术的重要部分已经应用到了许多的领域。引线键合技术也有着广泛的应用。随着技术的发展，半自动和自动化的设备大大提高了生产效率和产品可靠性。

通过此次试验，我们可以更清晰的感受到引线键合技术和表面组装技术的特点和过程，加深了对课堂所学内容的认知。通过实验，了解试验参数对引线键合强度的影响。实际操作再流焊的全过程，使我们对电子组装技术有了更深刻的了解。