基于焊点形态理论的SMT焊点质量模糊故障诊断技术研究
基于焊点形态理论的SMT 焊点质量
模糊故障诊断技术研究
李春泉 讲师李春泉1,2 周德俭1 吴兆华1
1.桂林电子工业学院机电与交通工程系,桂林,541004
2.上海大学CIMS 中心,上海,200072
摘要:根据SMT 焊点质量与焊点的三维几何形态直接相关的特点,提
出了SMT 焊点形态理论。以该理论为支持,提出了SMT 焊点质量模糊诊
断技术。将实际焊点几何形态与合理焊点几何形态对应比较,作为模糊输入向量,以焊点的故障缺陷发生可能度作为模糊输出向量。通过可信度约
束的模糊规则与正反向模糊推理,进行焊点质量模糊故障诊断。以四边扁
平封装器件(QFP )为例,进行了实例验证。
关键词:表面组装技术;焊点形态理论;焊点质量;故障诊断中图分类号:TG456;TP203 文章编号:1004—132Ⅹ(2004)21—1967—04StudyonSMTSolderJoint Qualit yFuzz yDia gnosisTechnolo gy
BasedontheTheor yofSolderJointSha pe LiChun quan 1,2 ZhouDe jian 1 WuZhaohua 1
1.GuilinUniversit yofElectronicTechnolo gy,Guilin,541004
2.Shan ghaiUniversit y,Shan ghai,200072
Abstract :Accordin gtothecharacteristicsthatSMTsolder joint qualityisrelatedtoits3-D geomet 2ricalsha pedirectl y,theor yofsolder jointsha pewas putforward.Onthebasisofthistheor y,SMTsolder joint qualityfuzz ydia gnosistechnolo gywasstudied.Firstl y,theactualsolder joint geometricalsha peswere comparedwiththereasonabledata,thentheresultsweretakenasthefuzz yin putvectorsand possibilit yof solder jointdisfi gurementwastakenasthefuzz yout putvector.Thesolder joint qualitycanbedia gnosed throu ghfuzz y principleandfuzz yinferenceforwardandback.Finall y,anexam pleof quadflat pack (QFP )isanal yzedtotestif yitscorrectness.
Ke ywords :SMT;theor yofsolder jointsha pe;solder joint quality;faultdia gnosis
收稿日期:2003—12—16
基金项目:广西壮族自治区自然科学基金资助项目(桂教科研
[2002]316号)
0 引言
表面组装技术(surfacemounttechnolo gy,SMT )作为一种新兴的组装技术,以其高密度、细间距、高精度、高可靠性等特点得到了广泛的应用与迅猛的发展。SMT 产品的焊点质量直接关系着电子产品的稳定性、寿命及整机质量,而焊点缺陷是影响焊点质量的一个决定性因素[1]。焊点缺陷包括虚焊、桥接、焊珠、立碑、塌陷等种种现象。
近年来,围绕焊点缺陷的故障诊断,国内外进行了不少的研究工作[2,3]。但是,这些研究都有一定的局限性,在适应短周期产品焊点实时检测方面,均有明显不足。
基于此,本文提出了基于SMT 焊点形态理论的SMT 焊点质量模糊故障诊断技术。通过电
荷耦合器件(CCD )摄像可以快速获取实际焊点三维几何形态,与合理形态比较,通过模糊规则与推理,可以准确、实时地对焊点故障进行诊断。
1 SMT 焊点形态理论
1.1 焊点形态
SMT 焊点质量依赖于包括焊点外观几何形
态在内的诸多因素,如焊点的内部质量、材料的匹配性、焊接材料的力学性能等。国外焊点质量研究表明,焊点形态与焊点质量直接相关。
所谓焊点形态,一般是指元器件焊脚与印刷电路板焊盘焊接结合处熔融钎料沿金属表面湿润铺展所能达到的几何尺寸,以及与金属表面接触角和钎料圆角形态。简言之,是焊点成形后的外观结构形状。它与焊接引脚和焊盘的几何尺寸及几何形状、焊料性质、焊接温度、焊料量等诸多因素紧密相关。
?
7691?
1.2 焊点形态理论
从理论上说,当影响焊点三维形态的各主要参数确定后,与之对应的合理焊点形态也将唯一确定。若主要参数中有一个或若干个参数有一定的容许范围,则相应的合格焊点形态也将在相应的容许范围内变化。若某一焊点形态超出这一范围,则其焊点质量必然不符合要求,其组装焊接过程必然存在着不合理或者故障环节。根据不同的焊点形态,可以获得焊点的缺陷,进而能分析出对应的焊点质量问题产生故障源,此即为焊点形态与焊点质量的对应关系,也即SMT 焊点形态理论[4]。
2 SMT 焊点质量模糊故障诊断
2.1 故障诊断整体框架
图1
所示为焊点质量模糊故障诊断的整体框架。将实际焊点几何形态与合理焊点几何形态对应比较,作为模糊输入向量。以焊点的故障缺陷发生可能度作为模糊输出向量。通过模糊规则与正反向模糊推理,推理合成后得到焊点质量模糊故障诊断。
图1 SMT 焊点质量故障诊断整体框架
2.2 模糊知识的表示2.2.1 输入向量
焊点三维几何形态参数与焊点缺陷的对应关
系是进行模糊知识表达的前提,是确定输入向量的基础。我们可以根据焊点的缺陷,分别选择与确定可以表征此焊点缺陷的相关几何形态参数作为输入变量,如对应桥接的几何参数有焊点在引脚垂直方向的最大宽度等。
焊点故障诊断的精度与输入向量的选取密切相关,选取参数越多越能表征缺陷,所进行的故障诊断越精确,但同时也往往会带来运算复杂度的问题。
模糊处理的输入向量为实际焊点几何形态向量与合理焊点几何形态向量相比较。设
A ={x 1,x 2,…,x n }
B ={
x ′1,
x ′2,
…,x ′
n }
式中,A 为合理焊点的几何参数集合;x n 为合理焊点的第
n 个几何参数;B 为实际焊点的几何参数集合;x ′
n 为实际
焊点的第n 个几何参数。
将实际焊点与合理焊点的几何参数进行差比
较,有
Δx i =|x i -x ′i | i =1,2,…,n
可得
I ={Δx 1,Δx 2,…,Δx n }
式中,I 为焊点几何形态的数量差,也即模糊控制器的输入向量;Δx n 为第n 个几何形态参数的变化,即第n 个输入变量。
2.2.2 输出向量
设
O ={y 1,y 2,…,y m }
式中,O 为焊点实际缺陷可能度集合,也即为输出向量;
y m 为第m 个缺陷的可能度,即第m 个输出变量。
2.2.3 变量的模糊处理过程
根据输入变量的值域,取极限值之差的绝对值作为变量的变化范围为[c ,d ]。
对变量进行模糊化处理,目前常用的方法是玛达尼方法,其论域的范围为[-6,6]。在实际设计中,考虑到不同输入变量的特殊性,可以采用多种论域,设论域为[a ,b ],其映射关系为
k n =Δx n (a -b )/(c -d )
式中,k n 为第n 个输入变量的论域下的映射值。
隶属函数将输入变量转换成模糊集合,将输入变量定义成离散的若干级,定义的级数多少决定了模糊处理的分辨率
。可以采用三角形隶属函数的曲线,变量采用7个语言值描述:用NL 、NM 、NS 、Z 、PS 、PM 、PL 依次表示。图2所示为论域为[0,12]的三角隶属函数。
图2 变量隶属函数
输出变量与输入变量模糊处理过程相似,不
再赘述。
2.2.4 模糊规则
SMT 焊点质量故障的诊断是多输入多输出的
匹配与推理过程[5],所以采用下述规则表示法:
〈规则号〉IF 〈前提1〉and 〈前提2〉and …and 〈前提
n 〉THEN 〈规则结论1〉and 〈规则结论2〉and …and 〈规
则结论m 〉,(规则可信度)
其中,
〈规则号〉:=整数〈前提1〉:=〈表达式〉〈规则结论〉:=〈表达式〉
?
8691?
(规则可信度):=实型∈[0,1]
只有事实与规则的前提相匹配,才激活该规则,同时,对该规则的结论按规则可信度进行处理,规则可信度由专家提出。2.3 模糊推理策略
图3所示为模糊推理逻辑图,模糊推理是融合正反向推理的混合推理过程,通过合成推理规则,最终获得准确的推理结论
。
图3 模糊推理逻辑图
(1)正向推理 通过遍历匹配算法,从正向(由前提到结论)对规则库的每条规则都进行匹
配分析。
(2)反向推理 在正向推理完成后,按诊断精度阀值λ,从反向(由结论到事实)对事实进行匹配与判定。
(3)合成 通过玛达尼合成推理规则,获得
模糊输出。
(4)推理结论 以λ为阀值,取小于阀值的输出变量作为焊点缺陷故障。
3 实例
不同的焊点类型其几何形态参数是不同的,
我们以四边扁平封装器件(QFP )类型为例,其几何形态参数示意图见图4。图中,θ1为钎料在焊端金属表面的接触角;θ2为钎料在焊盘金属表面的接触角;x 1、y 1分别为元器件引脚的中心与焊盘图形的中心在X 方向和Y 方向上的偏差;θ3为元器件引脚的轴线与焊盘引脚的轴线的夹角;L 、B 、H 分别为焊点的长、宽、高;W 为焊点在引脚
垂直方向的最大宽度;L 1、B 1、H 1、θ4、θ5为焊点
在引脚跟部形成的焊点形状
。
(a )
引脚前部焊点几何形态
(b )引脚跟部焊点几何形态
图4 QFP 三维几何形态
某实际焊点的三维形态几何参数见表1,将
该参数与合理焊点的相应参数进行比较后,得到模糊故障诊断的输入变量,进行模糊推理后,可得到实际焊点的故障发生可能度d i ,也即模糊输出变量,见表2,其中d i 是经过归一化处理的,取值范围在[0,1]之间。
表1 实际焊点三维形态几何参数
θ1
(°)
θ2
(°)
θ3
(°)
X 1(mm )
Y 1(mm )
L (mm )
B (mm )
000
0.4
0.4
H (mm )
θ4
(°)
θ5
(°)
L 1(mm )
B 1(mm )
H 1(mm )
W (mm )
0.2000.20.40.20.4
表2 实际焊点故障发生可能度
故障
桥接
虚焊
立片
偏移
焊锡多
d i
0.4034
0.5207
0.9161
0.9200
0.6994
取阀值λ=0145,若d i <0145,则可确定该缺陷发生。所以,此实际焊点对应的缺陷主要为桥接,与生产实际相符合。
4 结论
本文是基于SMT 焊点形态理论,利用模糊原理,进行焊点的质量模糊故障诊断。通过以实际焊点几何形态与合理焊点几何形态对应比较为输入向量,以焊点的故障缺陷发生可能度为模糊输出向量。在可信度约束的模糊规则与正反向模糊推理的模糊分析后,合成得到焊点的缺陷。通过实例可以得出,本文所给的方法具有一定的工程实用价值。
参考文献:
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(编辑 卢湘帆)
作者简介:李春泉,男,1975年生。桂林电子工业学院机电与交
通工程系讲师,上海大学CIMS 中心博士研究生。主要研究方向为SMT 制造系统、网络化制造技术。发表论文10余篇。周德俭,男,1954年生。桂林电子工业学院机电与交通工程系教授、博士研究生导师。吴兆华,女,1959年生。桂林电子工业学院机电与交通工程系副教授。
双曲度扁壳拉深件面畸变的实验研究
孙振忠 副教授
孙振忠1,2 杨玉英1
1.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001
2.哈尔滨理工大学机械动力工程学院,哈尔滨,150080
摘要:以矩形双曲度扁壳为模型,研究了其拉深件面畸变分布、评价方
法及形成机制,得到了压边力、型面曲率半径(凸模弦高)、板料厚度、材料性能、拉深筋对面畸变的影响规律,为面畸变的工程控制提供了基本依据。
关键词:双曲度扁壳;面畸变;评价指标;拉深成形中图分类号:TG386 文章编号:1004—132Ⅹ(2004)21—1970—03
ExperimentalStud yonSurfaceDeflectionsofDouble -curvedShallowShells
SunZhenzhon g 1,2
YangYu ying 1
1.HarbinInstituteofTechnolo gy,Harbin,150001
2.HarbinUniversit yofTechnolo gy,Harbin,150080
Abstract :Thesurfacedeflectionwasstudiedthrou ghtheex perimentsofrectan gledouble-curved shallowshelldrawin g parts,andthemeasuredmethodandevaluatedcriterionofsurfacedeflectionwere presented.Themechanismofsurfacedeflectionwasanal yzed.Andtheinfluencelawsofformin gcondition
onsurfacedeflectionareachieved,suchasbinderforce,curvatureradius
(archei ghtof punch ),sheet thickness,material propertiesanddraw-beads,which giveabasicreferenceforcontrollin gsurfacedeflec 2tions.
Ke ywords :double-curvedshallowshell;surfacedeflection;evaluationcriterion;drawin gdeforma 2tion
0 引言
在当今的汽车生产中,人们对汽车的外观造型有更高的要求,因此汽车车身覆盖件的表面质量是影响整车质量的一个重要因素。面畸变是影响表面和形状精度的一大缺陷,且目前已成为汽车车身覆盖件表面质量的主要问题之一。然而以往围绕覆盖件面畸变问题的研究,针对实物定性分析较多[1～6],对面畸变形成机理及影响因素的研究较少。
收稿日期:2003—12—08
双曲度扁壳是汽车覆盖件的典型代表,如轿
车顶盖、发动机罩盖板及车门等均具有双曲度扁壳的几何特征,因此本文以双曲度扁壳为模型,研究其面畸变的分布、评价方法、形成机制及其成形条件对面畸变的影响,对于揭示这类面畸变的形成机理,促进其定量分析及解决汽车覆盖件生产实际中的面畸变问题将会起到有益的作用。
1 实验
1.1 实验材料
材料的机械性能见表1。
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0791?
焊接质量检验标准
JESMAY 培训资料 焊接质量检验标准焊接在电子产品装配过程中是一项很重要的技术，也是制造电子产品的重要环节之一。它在电子产品实验、调试、生产中应用非常广泛，而且工作量相当大，焊接质量的好坏，将直接影响到产品的质量。电子产品的故障除元器件的原因外，大多数是由于焊接质量不佳而造成的。因此，掌握熟练的焊接操作技能对产品质量是非常有必要的。（一）焊点的质量要求：保证焊点质量最关键的一点，就是必应该包括电气接触良好、机械接触牢固和外表美观三个方面，对焊点的质量要求，须避免虚焊。1．可靠的电气连接锡焊连接不是靠压力而是靠焊接过程形成牢固连接的合金层达到电焊接是电子线路从物理上实现电气连接的主要手段。气连接的目的。如果焊锡仅仅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金层，也许在最初的测试和工作中不易发现焊点存在的问题，这种焊点在短期内也能通过电流，但随着条件的改变和时间的推移，接触层氧化，脱离出现了，电路产生时通时断或者干脆不工作，而这时观察焊点外表，依然连接良好，这是电子仪器使用中最头疼的问题，也是产品制造中必须十分重视的问题。2．足够机械强度为保证被焊件在受振动或冲击时不至脱落、同时也是固定元器件，保证机械连接的手段。焊接不仅起到电气连接的作用，松动，因此，要求焊点有足够的机械强度。一般可采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法。作为焊锡材料的铅锡2。要想增加强度，就要有足够的，只有普通钢材的合金，本身强度是比较低的，常用铅锡焊料抗拉强度约为3-4.7kg/cm10% 连接面积。如果是虚焊点，焊料仅仅堆在焊盘上，那就更谈不上强度了。3．光洁整齐的外观并且不伤及导线的绝缘层及相邻元件良好桥接等现象，良好的焊点要求焊料用量恰到好处，外表有金属光泽，无拉尖、的外表是焊接质量的反映，注意：表面有金属光泽是焊接温度合适、生成合金层的标志，这不仅仅是外表美观的要求。 主焊体所示，其共同特点是：典型焊点的外观如图1①外形以焊接导线为中心，匀称成裙形拉开。 焊接薄的边缘凹形曲线焊料的连接呈半弓形凹面，焊料与焊件交界处平② 滑，接触角尽可能小。③表面有光泽且平滑。1图④无裂纹、针孔、夹渣。焊点的外观检查除用目测（或借助放大镜、显微镜观测）焊点是否合乎上述标准以外，还包括以下几个方面焊接质量的；导线及元器件绝缘的损伤；布线整形；焊料飞溅。检查时，除检查：漏焊；焊料拉尖；焊料引起导线间短路（即“桥接”）目测外，还要用指触、镊子点拨动、拉线等办法检查有无导线断线、焊盘剥离等缺陷。（二）焊接质量的检验方法：⑴目视检查目视检查就是从外观上检查焊接质量是否合格，也就是从外观上评价焊点有什么缺陷。目视检查的主要内容有： 是否有漏焊，即应该焊接的焊点没有焊上；① ②焊点的光泽好不好； ③焊点的焊料足不足；(a)(b) ④焊点的周围是否有残留的焊剂；正确焊点剖面图2图6-1 JESMAY 培训资料
焊点可靠性之焊点寿命预测
— 1 — 焊点可靠性之焊点寿命预测 在产品设计阶段对SMT 焊点的可能服役期限进行预测，是各大电子产品公司为保证电子整机的可靠性所必须进行的工作，为此提出了多种焊点寿命预测模型。 (1) 基于Manson-Coffin 方程的寿命预测模型 M-C 方程是用于预测金属材料低周疲劳失效寿命的经典经验方程[9]。其基本形式如下： C N p f =ε?β (1-1) 式中 N f — 失效循环数； ?εp — 循环塑性应变范围； β, C — 经验常数。 IBM 的Norris 和Landzberg 最早提出了用于软钎焊焊点热疲劳寿命预测的M-C 方程修正形式[2]： )/exp()(max /1kT Q Cf N n p m f -ε?= (1-2) 式中 C, m, n — 材料常数； Q — 激活能； f — 循环频率； k — Boltzmann 常数； T max — 温度循环的最高温度。 Bell 实验室的Engelmaier 针对LCCC 封装SMT 焊点的热疲劳寿命预测对M-C 方程进行了修正[10]： c f f N /1'221???? ??εγ?= (1-3) )1ln(1074.1106442.024f T c s +?+?--=-- (1-4) 式中 ?γ — 循环剪切应变范围； f 'ε— 疲劳韧性系数，2f 'ε=0.65； c — 疲劳韧性指数； T s — 温度循环的平均温度。 采用M-C 型疲劳寿命预测方程，关键在于循环塑性应变范围的确定。主要有两种方法：一种是解析法[10,11]，通过对焊点结构的力学解析分析计算出焊点在热循环过程中承受的循环应变范围，如Engelmaier 给出[10]：
焊接质量检验方法和标准
. 焊接质量检验方法和标准1目的规定焊接产品的表面质量、焊接质量、确保产品满足客户的要求，适用范围：适用于焊接产品的质量认可。2责任生产部门，品质部门可参照本准则对焊接产品进行检验。一、熔化极焊接表面质量检验方法和标准保护焊的表面质量评价主要是对焊缝外观的评价，看是否焊缝均匀，O2C是否有假焊、飞溅、焊渣、裂纹、烧穿、缩孔、咬边等缺陷，以及焊缝的数量、长度以及位置是否符合工艺要求，具体评价标准详见下表评价标准说明 缺陷类型假焊系指未熔合、未连接焊缝中断等焊接缺陷（不能 不允许保证工艺要求的焊缝长度） 焊缝表面不允许有气孔焊点表面有穿孔气孔 焊缝中出现开裂现象不允许裂纹 不允许夹渣 固体封入物允许焊缝与母材之间的过度太剧烈H≤0.5mm 咬边 不允许5mm H＞0.母材被烧透不允许烧穿 求的区域，在有功能和外观金属液滴飞出要飞溅 不允许有焊接飞溅的存在3mm 焊缝太大H值不允许超过 过高的焊缝凸起 位置偏离焊缝位置不准不允许1 / 9 . 值不允许超过2mm 板材间隙太大H 配合不良二、焊缝质量标准保证项目、焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及烘焙1记录。、焊工必须经考核合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。2级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收规范的II、I 、3规定，检验焊缝探伤报告级焊缝不得有表面级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。II焊缝表面I、II 级焊缝不得有咬边，未焊满等I气孔夹渣、弧坑、裂纹、电焊擦伤等缺陷，且缺陷基本项目焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。长度焊缝内允许直径级焊缝每50MM、II级焊缝不允许；III表面气孔：I 倍孔径≤6；气孔2个，气孔间距≤0.4t级焊缝不允许。咬边：I，且两侧咬边总≤100mm连续长度≤0.05t,且≤0.5mm, II级焊缝：咬边深度≤10%焊缝长度。长。≤1mm0.1t,III级焊缝：咬边深度≤，且为连接处较薄的板厚。t注：，三、焊缝外观质量应符合下列规定 一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级和二级焊1缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹、和电弧擦伤等缺陷2 / 9 . 二级焊缝的外观质量除应符合本条第一款的要求外，，尚应满足下表的有关2规定3 三级焊缝应符合下表有关规定 焊缝质量等级检测项目二级三级
SMT工序质量控制
电子器件产品检测示意图： 一．主流的封装方式有回流焊接和波峰焊它们的主要检测流程如图； 二．回流焊缺陷与质量检测与产品管制
（一）工艺流程图 从回流焊工艺流程可看出，一件产品回流焊接要经历至少5次检查： 1. 印刷质量检查 Inspect the printed PCB(对印刷质量进行检查，不得有漏印刷、印刷偏移等) 2. 贴装质量检查 SMT quality inspection (检查元件贴装质量，不良进行修正) 3. 首件检查 Check the components (根据工艺指导书核对所有贴装元器件的参数、规格、极性、工艺 要求等，首件确认OK后方可批量生产） 4.. AOI自动光学检测 Automated Optical Inspection (对回流焊接或固化完成的产品使用AOI采用光 学对比法检测，不良品需进行维修后再次进行AOI检测) 5. FQA抽检 Spot check (以国际标准:GB/T2828.1-2003相关规定进行抽样检查) 通过至少4次人工检测与一次机器检测才对能对产品质量保证，才能消除缺陷，达到质量检验效果，因为焊接工艺的每步都会带来缺陷与焊接不良。 （二）回流焊的缺陷和焊接质量检验
1. 回流焊的常见缺陷和可能原因 回流焊的焊接质量检验标准一般可采用IPC标准IPC-A-610，电子装联的接受标准。其中包括了SMT焊接元件的焊接检验标准。 回流焊常见的缺陷一般的原因和建议解决措施可归纳为下表
2. 回流焊后的质量检验方法与比较 回流焊的焊接质量的方法目前常用的有目检法，自动光学检查法（AOI），电测试法（ICT），X-ray 光检查法，以及超声波检测法。 1）目检法 简单，低成本。但效率低，漏检率高，还与人员的经验和认真程度有关。 2）自动光学检查法（AOI） 自动化。避免人为因素的干扰。无须模具。可检查大多数的缺陷，但对BGA，DCA等焊点不能看到的元件无法检查。 3）电测试法（ICT） 自动化。可以检查各种电气元件的正确连接。但需要复杂的针床模具，价格高，维护复杂。对焊接的工艺性能，例如焊点光亮程度，焊点质量等无法检验。另外，随着电子产品装连越来越向微型化，高密度以及BGA，CSP方向发展，ICT的测针方法受到越来越多的局限。 4）X-ray光检查法 自动化。可以检查几乎全部的工艺缺陷。通过X-Ray的透视特点，检查焊点的形状，和电脑库里标准的形状比较，来判断焊点的质量。尤其对BGA，DCA元件的焊点检查，作用不可替代。无须测试模具。但对错件的情况不能判别。缺点价格目前相当昂贵。 5）超声波检测法 自动化。通过超声波的反射信号可以探测元件尤其时QFP，BGA等IC芯片封装内部发生的空洞，分层等缺陷。它的缺点是要把PCB板放到一种液体介质才能运用超声波检验法。较适合于实验室运用。 （三）工程物资的质量管控方法 为了使产品质量合格，要对产品进行实时管控，可行方法如下：
计算机系统的焊点可靠性试验(doc 5页)
计算机系统的焊点可靠性试验(doc 5页)
焊点可靠性试验的计算机模拟 本文介绍，与实际的温度循环试验相比，计算机模拟提供速度与成本节约。 在微电子工业中，一个封装的可靠性一般是通过其焊点的完整性来评估的。锡铅共晶与近共晶焊锡合金是在电子封装中最常用的接合材料，提供电气与温度的互联，以及机械的支持。由于元件内部散热和环境温度的变化而产生的温度波动，加上焊锡与封装材料之间热膨胀系统(CTE)的不匹配，造成焊接点的热机疲劳。不断的损坏最终导致元件的失效。 在工业中，决定失效循环次数的标准方法是在一个温室内进行高度加速的应力试验。温度循环过程是昂贵和费时的，但是计算机模拟是这些问题的很好的替代方案。模拟可能对新的封装设计甚至更为有利，因为原型试验载体的制造成本非常高。本文的目的是要显示，通过在一个商业有限单元(finite element)代码中使用一种新的插入式专门用途的材料子程序，试验可以在计算机屏幕上模拟。 建模与试验 宁可通过计算程序试验来决定焊点可靠性的其中一个理由是缺乏已验证的专用材料模型和软件包。例如，市场上现有的所有主要的商业有限单元分析代码都对应力分析有效，但是都缺乏对焊点以统一的方式进行循环失效分析的能力。该过程要求一个基于损伤机制理论的专门材料模型和在实际焊点水平上的验证。可以肯定的是，所有主要的有限单元分析代码都允许用户实施其自己的用户定义的插入式材料子程序。 直到现在，还不可能测量疲劳试验期间在焊点内的应力场，这对确认材料模型是必须的。在Buffalo大学的电子封装实验室(UB-EPL)开发的一个Moiré 干涉测量系统允许在疲劳试验到失效期间的应力场测试。 基于热力学原理的疲劳寿命预测模型也已经在UB-EPL开发出来，并用于实际的BGA封装可靠性试验的计算机模拟。在焊点内的损伤，相当于在循环热机负载下材料的退化，用一个热力学构架来量化。损伤，作为一个内部状态变量，结合一个基于懦变的构造模型，用于描述焊点的反映。该模型通过其用户定义的子程序实施到一个商业有限单元包中。 预测焊点的可靠性 焊接点的疲劳寿命预测对电子封装的可靠性评估是关键的。在微电子工业中预测失效循环次数的标准方法是基于使用通过试验得出的经验关系式。如果
最新整理焊点可靠性试验的计算机模拟.doc
焊点可靠性试验的计算机模拟 本文介绍，与实际的温度循环试验相比，计算机模拟提供速度与成本节约。 在微电子工业中，一个封装的可靠性一般是通过其焊点的完整性来评估的。锡铅共晶与近共晶焊锡合金是在电子封装中最常用的接合材料，提供电气与温度的互联，以及机械的支持。由于元件内部散热和环境温度的变化而产生的温度波动，加上焊锡与封装材料之间热膨胀系统(CTE)的不匹配，造成焊接点的热机疲劳。不断的损坏最终导致元件的失效。 在工业中，决定失效循环次数的标准方法是在一个温室内进行高度加速的应力试验。温度循环过程是昂贵和费时的，但是计算机模拟是这些问题的很好的替代方案。模拟可能对新的封装设计甚至更为有利，因为原型试验载体的制造成本非常高。本文的目的是要显示，通过在一个商业有限单元(finite element)代码中使用一种新的插入式专门用途的材料子程序，试验可以在计算机屏幕上模拟。建模与试验 宁可通过计算程序试验来决定焊点可靠性的其中一个理由是缺乏已验证的专用材料模型和软件包。例如，市场上现有的所有主要的商业有限单元分析代码都对应力分析有效，但是都缺乏对焊点以统一的方式进行循环失效分析的能力。该过程要求一个基于损伤机制理论的专门材料模型和在实际焊点水平上的验证。可以肯定的是，所有主要的有限单元分析代码都允许用户实施其自己的用户定义的插入式材料子程序。 直到现在，还不可能测量疲劳试验期间在焊点内的应力场，这对确认材料模型是必须的。在Buffalo大学的电子封装实验室(UB-EPL)开发的一个Moiré干涉测量系统允许在疲劳试验到失效期间的应力场测试。 基于热力学原理的疲劳寿命预测模型也已经在UB-EPL开发出来，并用于实际的BGA封装可靠性试验的计算机模拟。在焊点内的损伤，相当于在循环热机负载下材料的退化，用一个热力学构架来量化。损伤，作为一个内部状态变量，结合一个基于懦变的构造模型，用于描述焊点的反映。该模型通过其用户定义的子程序实施到一个商业有限单元包中。 预测焊点的可靠性 焊接点的疲劳寿命预测对电子封装的可靠性评估是关键的。在微电子工业中预测失效循环次数的标准方法是基于使用通过试验得出的经验关系式。如果使用一个分析方法，通过都是使用诸如Coffin-Manson(C-M)这样的经验曲线。通常，
SMT焊点质量检测方法
SMT焊点质量检测方法 热循环为确保电子产品德量稳固性和可靠性，或对失效产品进行剖析诊断，一般需进行必要的焊点质量检测。SM T中焊点质量检测办法很多，应当依据不同元器件、不同检测项目等选择不同的检测方法。 1 焊点质量检测方式 焊点质量常用检测方法有非破坏性、破坏性和环境检测3种，见表1所示。 1.1 目视检测 目视检测是最常用的一种非破坏检测方法，可用万能投影仪或10倍放大镜进行检测。检测速度和精度与检测职员才能有关，评价可依照以下基准进行： ⑴润湿状况钎料完整笼罩焊盘及引线的钎焊部位，接触角最好小于20°，通常以小于3 0°为标准，最大不超过60°。 ⑵焊点外观钎料流动性好，表面完全且平滑光明，无针孔、砂粒、裂纹、桥连和拉尖等渺小缺点。 ⑶钎料量钎焊引线时，钎料轮廓薄且引线轮廓显明可见。 1.2 电气检测 电气检测是产品在加载条件下通电，以检测是否满足所请求的规范。它能有效地查出目视检测所不能发明的微小裂纹和桥连等。检测时可应用各种电气丈量仪，检测导通不良及在钎焊进程中引起的元器件热破坏。前者是由渺小裂纹、极细丝的锡蚀和松香粘附等引起，后者是由于过热使元器件失效或助焊剂分解气体引起元器件的腐化和变质等。 1.3 X-ray 检测 X-ray检测是应用X射线可穿透物资并在物质中有衰减的特征来发明缺陷，主要检测焊点内部缺陷，如BGA、CSP和FC焊点等。目前X射线装备的X光束斑一般在1-5μm范畴内，不能用来检测亚微米规模内的焊点微小开裂。 1.4 超声波检测 超声波检测利用超声波束能透进金属材料的深处，由一截面进入另一截面时，在界面边沿发生反射的特色来检测焊点的缺陷。来自焊点表面的超声波进入金属内部，碰到缺陷及焊点底部时就会发生反射现象，将反射波束收集到荧光屏上形成脉冲波形，根据波形的特色来断定缺陷的位置、大小和性质。超声波检验具有敏锐度高、操作便利、检验速度快、本钱低、对人体无害等长处，但是对缺陷进行定性和定量判定尚存在艰苦。 扫描超声波显微镜（ C-SAM）重要应用高频超声（一般为100MHz以上）在材料不持续的处所界面上反射产生的位相及振幅变更来成像，是用来检测元器件内部的分层、空泛和裂纹等一种有效办法。采用微声像技巧，通过超声换能器把超声脉冲发射到元件封装中，在表面和底板这一深度范畴内，超声反馈回波信号以稍微不同的时光间隔达到转化器，经过处置就得到可视的内部图像，再通过选通回波信号，将成像限制在检测区域，得到缺点图。一般采取频率从100MHz到230MHz，最高可达300MHz，检测辨别率也相应进步。 1.5 机械性损坏检测 机械性破坏检测是将焊点进行机械性破坏，从它的强度和断裂面来检讨缺陷的。常用的评价指标有拉伸强度、剥离强度和剪切强度。因为对所有的产品进行检测是不可能的，所以只能进行适量的抽检。 1.6 显微组织检测 显微组织检测是将焊点切片、研磨、抛光后用显微镜来察看其界面，是一种发明钎料杂质、熔蚀、组织结构、合金层及渺小裂纹的有效办法。焊点裂纹一般呈中心对称散布，因而应尽量可能沿对角线方向制样。显微组织检测和机械性损坏检测一样，不可能对所有的成品
SMT工艺质量控制的基本概念
SMT工艺质量控制 摘要：1 工艺质量的基本概念；2 工艺质量的评价；3 工艺质量控制体系；4 SMT 关键过程点的控制要素；5 基本能力建设——识别、预防与纠正。 1. 工艺质量控制的基本概念 1.1 什么是工艺质量？ SMT工艺质量，指SMT组装工艺的管理与控制水平。通常用焊接直通率、焊点不良率来衡量。这两个指标反映的是工艺“本身”的质量,它关注的是“焊点”及其组装的可靠性。它不全等同于“制造质量”的概念，不涉及器件本身的质量问题（主要指性能） 高的工艺质量：
意味着高的焊点质量； 意味着高的生产效率； 1.2 什么是工艺质量控制？ 工艺质量控制，就是要对影响SMT工艺质量的所有因素进行有效的管理和控制，使SMT 的焊接缺陷率处于可接受的水平和稳定状态。 没有稳定的工艺质量，不可能有稳定的制造质量，也不可能有高的生产效率。 工艺质量控制的目的： 建立稳定的工艺！ 1.3 工艺质量控制体系
现代工艺质量控制体系的建立，基于“零缺陷”和“第一次把事情做好”的原则，强调“预防”为主的做法。同时，随着SMD的越来越小，PCBA组装密度的越来越高，先前通过维修解决不合格产品的做法越来越不可行。在这样的情况下，许多企业对如何提高焊接的一次合格率进行了广泛的探索，逐步形成了一套控制体系——重视PCBA的可制造性设计、严格对物料工艺质量的控制、进行正确的的工艺试制、实施规范化的SMT工序管理、利用AOI（自动光学检查）和计算机技术进行实时工艺监控等，我们把这些行之有效的“做法”，称之为工艺质量的控制体系。 2. 工艺质量的评价 1) 直通率 直通率，也称首次通过率（First Time Yield），指在某个时间段首次通过生产线的PCBA合格率，用百分比表示。 YFT=（通过检查的PCBA数/检查的PCBA总数）×100 直通率是以测试结果进行统计的一个指标，反映了来料、工艺的综合质量。它是一个以时间段为单位、以不合格产品为缺陷单位统计的一个数据。
SMT焊点质量检测方法
SM T焊点质量检测方法 热循环为确保电子产品质量稳定性和可靠性，或对失效产品进行分析诊断，一般需进行必要的焊点质量检测。SMT中焊点质量检测方法很多，应该根据不同元器件、不同检测项目等选择不同的检测方法。 1焊点质量检测方法 焊点质量常用检测方法有非破坏性、破坏性和环境检测3种，见表1所示。 目视检测 目视检测是最常用的一种非破坏检测方法，可用万能投影仪或10倍放大镜进行检 测。检测速度和精度与检测人员能力有关，评价可按照以下基准进行： ⑴润湿状态钎料完全覆盖焊盘及引线的钎焊部位，接触角最好小于20°,通常以小于30°为标准，最大不超过60°。 表1焊点质量常用检测方法 ⑵焊点外观钎料流动性好，表面完整且平滑光亮，无针孔、砂粒、裂纹、桥连和拉尖等微小缺陷。 ⑶钎料量钎焊引线时，钎料轮廓薄且引线轮廓明显可见。 电气检测 电气检测是产品在加载条件下通电，以检测是否满足所要求的规范。它能有效地查出目视检测所不能发现的微小裂纹和桥连等。检测时可使用各种电气测量仪，检测导通不良及在钎焊过程中引起的元器件热损坏。前者是由微小裂纹、极细丝的锡蚀和松香粘附等引起，后者是由于过热使元器件失效或助焊剂分解气体引起元器件的腐蚀和变质等。 X-ray 检测 X-ray检测是利用X射线可穿透物质并在物质中有衰减的特性来发现缺陷，主要检测焊点内部缺陷，如BGACSP和FC焊点等。目前X射线设备的X光束斑一般在1-5叩范围内，不能用来检测亚微米范围内的焊点微小开裂。 超声波检测 超声波检测利用超声波束能透入金属材料的深处，由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检测焊点的缺陷。来自焊点表面的超声波进入金属内部，遇到缺陷及焊点底部时就会发生反射现象，将反射波束收集到荧光屏上形成脉冲波形，根据波形的特点来判断缺陷的位置、大小和性质。超声波检验具有灵敏度高、操作方便、检验速度快、成本低、对人体无害等优点，但是对缺陷进行定性和定量判定尚存在困难。 扫描超声波显微镜（C-SAM主要利用高频超声（一般为100MHz以上）在材料不连续的地方界面上反射产生的位相及振幅变化来成像，是用来检测元器件内部的分层、空洞和裂纹等一种有效方法。采用微声像技术，通过超声换能器把超声脉冲发射到元件封装中，在表面和底板这一深度范围内，超声反馈回波信号以稍微不同的时间间隔到达转化器，经过处理就得到可视的内部图像，再通过选通回波信号，将成像限制在检测区域，得到缺陷图。一般采用频率从100MHz到230MHz 最高可达300MHz检测分辨率也相应提高。 机械性破坏检测机械性破坏检测是将焊点进行机械性破坏，从它的强度和断裂面来检查缺陷的。常用的评价指标有拉伸强度、剥离强度和剪切强度。因为对所有的产品进行检测是不可能
焊点可靠性研究详解
SMT焊点可靠性研究 前言 近几年﹐随着支配电子产品飞速发展的高新型微电子组装技术--表面组装技术(SMT)的飞速发展﹐SMT焊点可靠性问题成为普遍关注的焦点问题。 与通孔组装技术THT(Through Hole Technology)相比﹐SMT在焊点结构特征上存在着很大的差异。THT焊点因为镀通孔内引线和导体铅焊后﹐填缝铅料为焊点提供了主要的机械强度和可靠性﹐镀通孔外缘的铅焊圆角形态不是影响焊点可靠性的主要因素﹐一般只需具有润湿良好的特征就可以被接受。但在表面组装技术中﹐铅料的填缝尺寸相对较小﹐铅料的圆角(或称边堡)部分在焊点的电气和机械连接中起主要作用﹐焊点的可靠性与THT焊点相比要低得多﹐铅料圆角的凹凸形态将对焊点的可靠性产生重要影响。 另外﹐表面组装技术中大尺寸组件(如陶瓷芯片载体)与印制线路板的热膨胀系数相差较大﹐当温度升高时﹐这种热膨胀差必须全部由焊点来吸收。如果温度超过铅料的使用温度范围﹐则在焊点处会产生很大的应力最终导致产品失效。对于小尺寸组件﹐虽然因材料的CTE 失配而引起的焊点应力水平较低﹐但由于SnPb铅料在热循环条件下的粘性行为(蠕变和应力松弛)存在着蠕变损伤失效。因此﹐焊点可靠性问题尤其是焊点的热循环失效问题是表面组装技术中丞待解决的重大课题。 80年代以来﹐随着电子产品集成水平的提高,各种形式﹑各种尺寸的电子封装器件不断推出﹐使得电子封装产品在设计﹑生产过程中,面临如何合理地选择焊盘图形﹑焊点铅料量以及如何保证焊点质量等问题。同时﹐迅速变化的市场需求要求封装工艺的设计者们能快速对新产品的性能做出判断﹑对工艺参数的设置做出决策。目前﹐在表面组装组件的封装和引线设计﹑焊盘图形设计﹑焊点铅料量的选择﹑焊点形态评定等方面尚未能形成合理统一的标准或规则﹐对工艺参数的选择﹑焊点性能的评价局限于通过大量的实验估测。因此﹐迫切需要寻找一条方便有效的分析焊点可靠性的途径﹐有效地提高表面组装技术的设计﹑工艺水平。 研究表明﹐改善焊点形态是提高SMT焊点可靠性的重要途径。90年代以来﹐关于焊点形成及焊点可靠性分析理论有大量文献报导。然而﹐这些研究工作都是专业学者们针对焊点
PE管件焊接质量检验方法
PE管件焊接质量检验方法 聚乙烯(PE)管道热熔连接、电熔连接焊口接头质量快速、实用的检测方法和合格判定也是目前PE管道施工的一个瓶颈。以热熔连接为例，目前的检测方法是以目测焊口焊环的外观来检验其质量，虽然有些问题可以通过焊环的外观发现，但有些内在的问题则无法从表面体现，比如“假焊”，“假焊”的外观与合格外观相差无几，但长期强度无法保证，某燃气公司曾发生因PE管熔口熔接形成“假焊”，其他管线施工时破坏了燃气管道地基，燃气管道在不平衡外力作用下，被挤压开裂造成重大泄漏事故。在电熔连接方面，仅靠最终电熔管件上观察孔的顶出与否来判断焊接的质量是不完全也是不确切的，观察孔仅作为判断焊接效果的一个依据，电熔焊接接头的最终质量最主要还是靠操作过程中严格的控制。所以研究出聚乙烯(PE)压力管道接头质量快速、实用检测方法，对确保工程质量具有重要意义。 就PE管道连接施工而言，虽然操作简单容易掌握，但无论热熔连接和电熔连接的操作过程都必须严格控制操作步骤，也就是操作的过程控制，而并非单一的靠最终焊口来对接头质量进行合格的判定。以热熔焊接为例，温度、时间和压力是焊接过程中最重要的三个因素，由于PE管道热熔焊接非常容易受到环境变化和人为操作因素的影响，在世界
范围内都没有统一的定值，但在一些使用PE管道较早的国家都形成了一套比较完善和成熟的操作规程和参数设定的计算方法，而在我国很多PE管道工程的施工中，三个重要因素的设定一般由聚乙烯(PE)生产企业提供，所以存在的差异较大。另外在许多地方，施工人员野蛮施工造成的质量事故也是时有发生。热熔焊接，尽管在温度、时间和压力三个重要因素上比较重视，但是整个操作过程中的其它细节往往容易被忽视。比如待焊端面的铣削，如何保持端面的清洁以及最终焊口的冷却过程及时间等细节问题，这些问题被忽视可能从最终的焊口上无法表现出来，使焊口的内在性能无法保证。因此焊接工艺和操作规程的正确有效执行至关重要，并且和焊接设备性能的稳定和操作人员的责任心紧密相关。在电熔连接方面，仅靠保证对电熔管件输放电压的稳定和焊接时间的准确是不够的，而焊接前的准备工作如：待焊管材管件端面是否清洁，如存在杂质，最终熔接的效果肯定受到影响；氧化层的刮除，不刮除或是刮除程度不够很可能会引起熔接百分之百的失败；电熔管件与待焊管材或管件的组装是否正确也会影响最终焊接的质量。此外，焊接前电熔管件的贮存条件是否符合标准以及焊接后冷却的过程是否得当等都是影响最终焊接质量的因素。而在国内这些方面进行规范和必要的施工技术配套则落后于PE管发展应用的速度，从而一定程度上制约了PE管道的推广应用。因此，对工程
SMT工艺质量控制的基本概念(doc 13页)
SMT工艺质量控制的基本概念(doc 13页)
SMT工艺质量控制 摘要： 1 工艺质量的基本概念；2 工艺质量的评价；3 工艺质量控制体系；4 SMT关键过程点的控制要素；5 基本能力建设——识别、预防与纠正。 1. 工艺质量控制的基本概念 1.1 什么是工艺质量？ SMT工艺质量，指SMT组装工艺的管理与控制水平。通常用焊接直通率、焊点不良率来衡量。这两个指标反映的是工艺“本身”的质量,它关注的是“焊点”及其组装的可靠性。它不全等同于“制造质量”的概念，不涉及器件本身的质量问题（主要指性能） 高的工艺质量： 意味着高的焊点质量； 意味着高的生产效率；
1.2 什么是工艺质量控制？ 工艺质量控制，就是要对影响SMT工艺质量的所有因素进行有效的管理和控制，使SMT的焊接缺陷率处于可接受的水平和稳定状态。 没有稳定的工艺质量，不可能有稳定的制造质量，也不可能有高的生产效率。 工艺质量控制的目的： 建立稳定的工艺！ 1.3 工艺质量控制体系 现代工艺质量控制体系的建立，基于“零缺陷”和“第一次把事情做好”的原则，强调“预防”为主的做法。同时，随着SMD的越来越小，PCBA组装密度的越来越高，先前通过维修解决不合格产品的做法越来越不可行。在这样的情况下，许多企业对如何提高焊接的一次合格率进行了广泛的探索，逐步形成了一套控制体系——重视PCBA的可制造性设计、严格对物料工艺质量的控制、进行正确的的工艺试制、实施规范化的SMT工序管理、利用AOI（自动光学检查）和计算机技术进行实时工艺监控等，我们把这些行之有效的“做法”，称之为工艺质量的控制体系。
2. 工艺质量的评价 1) 直通率 直通率，也称首次通过率（First Time Yield），指在某个时间段首次通过生产线的PCBA合格率，用百分比表示。 YFT=（通过检查的PCBA数/检查的PCBA总数）×100 直通率是以测试结果进行统计的一个指标，反映了来料、工艺的综合质量。它是一个以时间段为单位、以不合格产品为缺陷单位统计的一个数据。 需要注意的是在同一工艺条件下，不同密度和大下的板其直通率相差很大。也就是直通率与板上安装的元件多少、封装的工艺性有很大关系，元件越多，直通率越低。 2) 焊点不良率 焊点不良率，一般用百万焊点中的不良焊点数表示，单位PPM。 PPM=（∑dt/∑Ot）×106 ∑ds 为焊点缺陷数
焊接质量检验方法及标准
焊接质量检验方法和标准 1目的 规定焊接产品的表面质量、焊接质量、确保产品满足客户的要求， 适用范围：适用于焊接产品的质量认可。 2责任 生产部门，品质部门可参照本准则对焊接产品进行检验。 一、熔化极焊接表面质量检验方法和标准 C O2保护焊的表面质量评价主要是对焊缝外观的评价，看是否焊缝均 匀，是否有假焊、飞溅、焊渣、裂纹、烧穿、缩孔、咬边等缺陷，以及焊缝的数量、长度以及位置是否符合工艺要求，具体评价标准详见下表 缺陷类型说明 评价标准 假焊系指未熔合、未连接焊缝中断等焊接缺陷（不能 保证工艺要求的焊缝长度） 不允许 气孔焊点表面有穿孔 焊缝表面不允许有气孔 裂纹焊缝中出现开裂现象 不允许 夹渣固体封入物 不允许 咬边焊缝与母材之间的过度太剧烈 H≤0.5mm允许
H＞0.5m m不允许 烧穿母材被烧透 不允许 飞溅金属液滴飞出在有功能和外观要求的区域， 不允许有焊接飞溅的存在 过高的焊缝凸起焊缝太大 H值不允许超过 3mm 位置偏离焊缝位置不准 不允许 配合不良板材间隙太大 H值不允许超过2mm 二、焊缝质量标准 保证项目 1、焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及 烘焙记录。 2、焊工必须经考核合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。 3、I 、II级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收 规范的规定，检验焊缝探伤报告 焊缝表面I、II级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。II级焊缝不得有表面 气孔夹渣、弧坑、裂纹、电焊擦伤等缺陷，且I级焊缝不得有咬边，未焊满等缺陷 基本项目 焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。
SMT生产流程、注意事项及质量控制点
SMT生产流程、注意事项及质量控制点 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。表面组装技术是一种无需在印制板上钻插装孔，直接将表面组装元器件贴﹑焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术。具体的说，表面组装技术就是一定的工具将表面组装元器件引脚对准预先涂覆了了粘剂接剂和焊膏的焊盘图形上，把表面组装组件贴装元器件贴装到未钻安装孔的PCB表面上，然后经过波峰焊或再流焊使表面组装元器件和电路之间建立可靠的机械和电气连接。 一、SMT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。 5. 降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。 二、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。 三、SMT工艺流程及作用 1．单面板生产流程 供板印刷红胶(或锡浆) 贴装SMT元器件回流固化(或焊接) 检查测试包装 2．双面板生产流程 (1) 一面锡浆﹑一面红胶之双面板生产流程: 供板丝印锡浆贴装SMT元器件回流焊接检查供板(翻面) 丝印红胶贴装 SMT元器件回流固化波峰焊接检查包装 (2) 双面锡浆板生产流程 供板第一面(集成电路少,重量大的元器件少) 丝印锡浆贴装SMT元器件回流焊接检查供板第二面(集成电路多﹑重量大的元器件多)
焊接质量检验方法和标准
焊接质量检验方法和标准1目的 规定焊接产品的表面质量、焊接质量、确保产品满足客户的要求， 适用范围：适用于焊接产品的质量认可。 2责任 生产部门，品质部门可参照本准则对焊接产品进行检验。 一、熔化极焊接表面质量检验方法和标准 CO2保护焊的表面质量评价主要是对焊缝外观的评价，看是否焊缝均匀，是否有假焊、飞溅、焊渣、裂纹、烧穿、缩孔、咬边等缺陷，以及焊缝的数量、长度以及位置是否符合工艺要求，具体评价标准详见下表
二、焊缝质量标准 保证项目 1、焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及 烘焙记录。 2、焊工必须经考核合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。 3、I 、II级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收 规范的规定，检验焊缝探伤报告 焊缝表面I、II级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。II级焊缝不得有表面气孔夹渣、弧坑、裂纹、电焊擦伤等缺陷，且I级焊缝不得有咬边，未焊满等缺陷 基本项目 焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡
平滑，焊渣和飞溅物清除干净。 表面气孔：I、II级焊缝不允许；III级焊缝每50MM长度焊缝内允许直径≤0.4t；气孔2个，气孔间距≤6倍孔径 咬边：I级焊缝不允许。 II级焊缝：咬边深度≤0.05t,且≤0.5mm,连续长度≤100mm，且两侧咬边总长≤10%焊缝长度。 III级焊缝：咬边深度≤0.1t,，且≤1mm。 注：，t为连接处较薄的板厚。 三、焊缝外观质量应符合下列规定 1一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹、和电弧擦伤等缺陷 2二级焊缝的外观质量除应符合本条第一款的要求外，，尚应满足下表的有关规定 3 三级焊缝应符合下表有关规定 焊缝质量等级 检测项目二级三级 未焊满≤0．2+0．02t 且≤1mm，每 100mm 长度焊缝内未焊满累积长度≤25mm ≤0．2+0．04t 且≤2mm，每 100mm 长度焊缝内未焊满累积长度≤25mm 根部收缩≤0．2+0．02t 且≤1mm，长度不限≤0．2+0．04t 且≤2mm，长度不限 咬边≤0．05t 且≤0．5mm，连续长度≤100mm，且焊缝两侧咬边总长
外发SMT质量管控要求
外发SMT质量管控要求 一、目的： 建立我公司外发SMT 质量管控要求，识别物料管理、工艺控制、异常处理等控制项，推动品质稳定及持续提升 （一）新机种导入管控 1：安排试产前召集生产部、品质部、工艺等相关部门试产前会议，主要说明我司试产机种生产工艺流程、要求各工位之品质重点 2：制造部按生产工艺流程进行或工程人员安排排线试产过程中，各部门担当工程师（工艺）须上线进行跟进，及时处理试产过程中出现的异常并进行记录 3：品质部需对试产机种进行首件核对与各项性能与功能性测试，并填写相应的试产报告(试产报告以邮件发送至我司工程） （二）ESD管控 1.加工区要求：仓库、贴件、测试车间满足ESD控制要求，地面铺设防静电材料，加工台铺设防静电席，表面阻抗104-1011Ω，并接静电接地扣（1MΩ±10%）; 2.人员要求：进入车间需穿防静电衣、鞋、帽，接触产品需佩戴有绳静电环; 3.转板用架、包装用泡棉、气泡袋，需要符合ESD要求，表面阻抗＜1010Ω， 4.转板车架需外接链条，实现接地； 5.设备漏电压＜0.5V，对地阻抗＜6Ω，烙铁对地阻抗＜20Ω，设备需评估外引独立接地线；(三）MSD管控 1.BGA.IC.管脚封装材料，易在非真空（氮气）包装条件下受潮，SMT回流时水分受热挥发，出现焊接异常，需用100%烘烤。 2.BGA 管制规范 （1）真空包装未拆封之BGA 须储存于温度低于30°C,相对湿度小于70%的环境,使用期限为一年. （2）真空包装已拆封之BGA 须标明拆封时间,未上线之BGA,储存于防潮柜中,储存条件≤25°C、65%RH,储存期限为72hrs. （3）若已拆封之BGA但未上线使用或余料,必须储存于防潮箱内(条件≤25℃,65%R.H.)若退回大库房之BGA由大库房烘烤后,大库房改以抽真空包装方式储存 （4）超过储存期限者,须以125°C/24hrs烘烤,无法以125°C烘烤者,则以80°C/48hrs 烘烤(若多次烘烤则总烘烤时数须小于96hrs),才可上线使用 （5）若零件有特殊烘烤规范者,另订入SOP. 3.PCB存储周期＞3个月，需使用120℃2H-4H烘烤 (四）PCB管制规范 1 PCB拆封与储存 （1）PCB板密封未拆封制造日期2个月内可以直接上线使用 （2）PCB板制造日期在2个月内,拆封后必须标示拆封日期 （3）PCB板制造日期在2个月内,拆封后必须在5天内上线使用完毕. 2 PCB 烘烤 （1）PCB 于制造日期2个月内密封拆封超过5天者,请以120 ±5℃烘烤1小时 （2）PCB如超过制造日期2个月,上线前请以120 ±5℃烘烤1小时 （3）PCB如超过制造日期2至6个月,上线前请以120 ±5℃烘烤2小时 （4）PCB如超过制造日期6个月至1年,上线前请以120 ±5℃烘烤4小时 （5）烘烤过之PCB须于5天内使用完毕,位使用完毕则需再烘烤1小时才可上线使用
焊缝质量检测方法
一外观检验 用肉眼或放大镜观察是否有缺陷，如咬边、烧穿、未焊透及裂纹等，并检查焊缝外形尺寸是否符合要求。 二密封性检验 容器或压力容器如锅炉、管道等要进行焊缝的密封性试验。密封性试验有水压试验、气压试验和煤油试验几种。 1水压试验水压试验用来检查焊缝的密封性，是焊接容器中用得最多的一种密封性检验方法。 2气压试验气压试验比水压试验更灵敏迅速，多用于检查低压容器及管道的密封性。将压缩空气通入容器内，焊缝表面涂抹肥皂水，如果肥皂泡显现，即为缺陷所在。 3煤油试验在焊缝的一面涂抹白色涂料，待干燥后再在另一面涂煤油，若焊缝中有细微裂纹或穿透性气孔等缺陷，煤油会渗透过去，在涂料一面呈现明显油斑，显现出缺陷位置。 三焊缝内部缺陷的无损检测 1 渗透检验渗透检验是利用带有荧光染料或红色染料的渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕迹的无损检验法，常用的有荧光探伤和着色探伤。将擦洗干净的焊件表面喷涂渗透性良好的红色着色剂，待渗透到焊缝表面的缺陷内，将焊件表面擦净。再涂上一层白色显示液，待干燥后，渗入到焊件缺陷中的着色剂由于毛细作用被白色显示剂所吸附，在表面呈现出缺陷的红色痕迹。渗透检验可用于任何表面光洁的材料。 2 磁粉检验磁粉检验是将焊件在强磁场中磁化，使磁力线通过焊缝，遇到焊缝表面或接近表面处的缺陷时，产生漏磁而吸引撒在焊缝表面的磁性氧化铁粉。根据铁粉被吸附的痕迹就能判断缺陷的位置和大小。磁粉检验仅适用于检验铁磁性材料表面或近表面处的缺陷。 3 射线检验射线检验有X射线和Y射线检验两种。当射线透过被检验的焊缝时，如有缺陷，则通过缺陷处的射线衰减程度较小，因此在焊缝背面的底片上感光较强，底片冲洗后，会在缺陷部位显示出黑色斑点或条纹。X射线照射时间短、速度快，但设备复杂、费用大，穿透能力较Y射线小，被检测焊件厚度应小于30mm。而Y射线检验设备轻便、操作简单，穿透能力强，能照投300mm的钢板。透照时不需要电源，野外作业方便。但检测小于50mm以下焊缝时，灵敏
焊点可靠性之焊点寿命改善
焊点可靠性之焊点寿命改善 提高SMT焊点可靠性的方法主要有以下四种： (1) 研制开发新型基板材料以减小陶瓷芯片载体与树脂基板之间的热膨胀系数差。研究主要集中于印刷电路板材料，已经研制开发了42%Ni-Fe合金(CTE=5ppm/o C)、Cu-因瓦合金-Cu复合材料板(CTE=2.8～13ppm/o C)等新型基板材料，效果较好[41]。但是由于新型材料制作工艺复杂、价格昂贵，其实用性受到很大限制，90年代起极少有此类研究见于文献。 (2) 提高软钎料合金自身的力学性能，向Sn-Pb共晶合金基体中加入微量合金元素以实现合金强化。由于实际生产中需综合考虑成本、工艺性等多方面问题，对Sn-Pb基钎料合金而言，这方面的工作较少，主要是添加Ag[42]。朱颖博士开发了Sn-Pb-RE系列钎料合金，不仅提高表面组装焊点热循环寿命2-3倍，而且在成本和工艺性方面均有很好的应用前景[43]。近年来，随着环境保护呼声的日益提高，开发无铅钎料(Lead-Free Solder)成为了软钎焊材料研究的热点，HP公司的Glazer对此作了很好的综述[44]，焦点在于新型无铅钎料合金在保证润湿性的前提下，其熔点要与现有工艺条件匹配且其力学性能要优于Sn-Pb共晶合金。 (3) 焊点形态优化设计。作为承受载荷的结构件，不同的焊点形态将导致焊点内部不同的热应力-应变分布，从而导致不同的焊点热疲劳性能。焊点形态优化设计包括两方面的内容：一是焊点形态预测，即在钎料量、焊点高度、焊盘几何、软钎焊规范等工艺参数确定的条件下，借助于焊点成型的数学物理模型计算出焊点的最终形态。近年来提出了多种基于能量最小原理的焊点形态预测模型[45-47]。二是优化设计，即何种焊点形态才具有最优的热疲劳性能。优化判据的确定是一个涉及到焊点失效机制的理论问题，目前还远没有 —1 —
焊接质量检验方法和标准
焊接质量检验方法和标准 目的 ? 规定焊接产品的表面质量、焊接质量、确保产品满足客户的要求， ? 适用范围：适用于焊接产品的质量认可。 责任 ? 生产部门，品质部门可参照本准则对焊接产品进行检验。 ? 一、熔化极焊接表面质量检验方法和标准 ? ? 保护焊的表面质量评价主要是对焊缝外观的评价，看是否焊缝均匀，是否有假焊、飞溅、焊渣、裂纹、烧穿、缩孔、咬边等缺陷，以及焊缝的数量、长度以及位置是否符合工艺要求，具体评价标准详见下表 缺陷类型 说明 评价标准 ? 假焊 系指未熔合、未连接焊缝中断等焊接缺陷（不能 保证工艺要求的焊缝长度） 不允许 ? 气孔 焊点表面有穿孔
焊缝表面不允许有气孔 ?裂纹 焊缝中出现开裂现象 不允许 ?夹渣 固体封入物 不允许 ? 咬边 焊缝与母材之间的过度太剧烈 ??????? 允许 ? ?＞ ??不允许 ?烧穿 母材被烧透 不允许 ? 飞溅 金属液滴飞出 在有功能和外观要求的区域， 不允许有焊接飞溅的存在 ?过高的焊 缝凸起 焊缝太大 ?值不允许超过 ???
位置偏离 焊缝位置不准 不允许 ? 配合不良 板材间隙太大 ?值不允许超过 ??? ?二、焊缝质量标准 ? 保证项目 ? ?、焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及烘焙记录。 ??、焊工必须经考核合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。 ? ?、??、??级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收规范的规定，检验焊缝探伤报告 ?焊缝表面?、??级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。??级焊缝不得有表面 气孔夹渣、弧坑、裂纹、电焊擦伤等缺陷，且?级焊缝不得有咬边，未焊满等缺陷 基本项目 焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。 表面气孔：?、??级焊缝不允许；???级焊缝每 ???长度焊缝内允许直径 ?? ??；气孔 个，气孔间距??倍孔径 ? 咬边：?级焊缝不允许。 ? ??级焊缝：咬边深度???????且 ???????连续长度??????，且两侧咬边总长????焊缝长度。