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SMT 工艺流程基础

SMT 工艺流程基础

一.PCB

1.PCB真空包装的目的是防尘及防潮;

2.一般使用的PCB材质为FR-4;

3.PCB弯曲规格为不超过其对角线的0.7%,PCBA弯曲规格为不超过其对角线的1.5%;

4.SMT的PCB定位方式有:真空定位,机器孔定位及板边定位.

5.常见的Mark形状有:圆形,正方形,菱形,三角形,万字形;

6.用于PCB的基材大体可分为两种,即有机类基板材料和无基类基板材料;有机类基板材料是指用增强材料如玻璃纤维布.纤维纸.玻璃毡等浸以树指黏合剂,通过烘干成坯料,然后覆上铜箔,经高温高压而制成的基板,这类基板称为覆铜箔层压板(Copper Clad Laminatos=CCL)俗称覆铜板,是制造PCB的主要材料;无机类基板主要是陶瓷板和瓷釉包覆钢基板。

http://www.wendangku.net/doc/aa45106c58fafab069dc0258.htmlL的品种很多,按所用增强材料可分为纸基.玻璃纤维基.金属基和复合基,按采用的有机树脂黏合剂可分为酚醛树脂.环氧树脂.聚洗亚胺树脂.聚四氟乙烯树脂,按基材的刚柔可分为刚性CCL和桡性CCL。

8.PCB性能参数

a.剥离强度N/CM)

b.耐浸焊性(260℃)(S)

c.体积电阻率

d.绝缘电阻

e.介电常数(1MHZ)

f.介质损耗(1MHZ)

g.弯曲强度h.膨胀系数(CTE)j.吸水率

k.阻然性l.玻璃转化温度(TG)m.耐热性(250℃50S)

n.抗电强度o.抗电弧性

9. 一般纸基CCL,由于纸的疏松性,因而其在加工生产中只能冲孔不能钻孔,此外介电性能和机械性能不如环氧板,吸水性也高,所以一般纸基只适合制作单免板,但因其价格便宜,在民用电子产品中补广泛使用。

10.在SMT产品中,环氧玻璃布基CCL是制作PCB的主要基料,所用环氧玻璃布一般是E 型玻璃纤维布,既可以制作单面板也可以制作多层板。环氧玻璃纤维起增加作用,在主板弯曲时可以吸收大部分的应力,因此环氧玻璃布基CCL的机械应力是非常好的;在用它制作多层板的过程中,可以采用高速钻孔技术,所制作的通孔孔壁光滑,金属化效果好,这是其它基CCL所不能做的;环氧玻璃布基CCL具有良好的电气性能和低的吸水性能,因此环氧玻璃布基CCL具有优良的综合性能,非常适合制作中.高档电子产品中应用的PCB。

11.金属基CCL基板为底层或内芯,在金属基板上覆盖绝缘层,最外层为铜箔,三者复合而制得的,金属基板起支撑和散热作用,常见的有金属基板.金属芯基板,金属基板有三大优点:机械性能好.散热性能好.能屏蔽电磁波。

12.挠性CCL具有折弯性能好.超薄.可形成三维空间的立体线路板,所制成的挠性印制板(FPC)已在军工.航天.航空.通信等领域广泛使用,此外还应用于超小空间的电子产品中,如照相机和汽车电子产品中,应用领域越来越广泛;挠性CCL可分为聚酯薄膜型覆铜箔板和聚洗亚安薄膜型覆铜箔板,均具有阻燃性;挠性CCL在早期制作上是采用三层热压法成型,即绝缘薄膜—黏结剂—铜箔三层热压,最新制作法则是采用电镀法.真空溅射法或沉积法,在绝缘薄膜上涂覆导电层,故又称二层法,用二层法制作的挠性CCL尺寸稳定性更好。

13.陶瓷基板:无机类基板品种不多,主要是指陶瓷类基板和玻璃基板,通常又以陶瓷类基板为主,陶瓷类基板材料通常是用纯度为96%的氧化铝或氧化铍烧结而成,其中用氧化铍制作的基板具有更高的导热性能和优良的电气绝缘性能,若使用高纯度99%的原材料还可以制造出性能更好的基板,陶瓷类基板具有CTE低.耐高温性能好.高的化学稳定性。

二.Solder Paste

1. 一般常用的无铅锡膏合金成份为Sn (锡) Ag(银) Cu(铜)合金, 且合金比例为95.5:3.8:0.7;

2. 锡膏中主要成份为两大部分:“金属粉末”和“助焊剂”, 其中金属粉末为锡银铜, 助焊剂(FLUX)主要成分溶剂(VOLVENT).松香(ROSIN).活化剂(ACTIV ATOR)抗垂流剂(THIXOTROPIC AGENT).消光剂.粘度调节剂

3. 锡膏中锡粉颗粒与Flux助焊剂的体积比约为1:1 , 重量比约为9:1

4. 助焊剂的作用: A.除去焊接表面的氧化物B.防止焊接时焊料与焊接表面再度氧化C.降低焊料的表面张力D.加速热传递到焊接区

5. 以松香为主,助焊剂可分为四种: R,RA,RSA,RMA;(无活性, 中等活性, 活性, 超活性)

6. 锡膏储存时间应小于6个月,温度-10℃-5℃;

7. 24小时内不打算使用应放回冰箱冷藏;

8. 锡膏使用时温度应控制在20℃-30℃, 湿度40%-70%, 回温时间8小时以上;

9. 如60分钟不印刷应清洗钢网, 2小时内必须贴片,8小时内完成回流焊接;

10. 锡膏解冻的次数不能超过3次, 每次解冻到回冻的时间不能超过12小时, 已启封的锡膏存放时间超过1个月予以报废;

11. 锡膏搅拌圈数应在30圈以上, 在添加锡膏时应采取少量多次的原则, 约锡膏柱直径15mm,每隔10分钟应将刮刀两侧的锡膏刮到中间;

12. 锡膏的种类: <1>有铅Smle 51A 127um-178um 锡62% 铅36% 银2% 峰值210±5℃<2>无铅Smle 230 114 um-153 um 锡95.5% 银3.8% 铜0.7% 峰值235±5℃

13. 锡膏的作用: 电气导通, 机械稳固;

14. 锡膏的溶点: <1>有铅183℃<2>无铅217℃

三.STENCIL

1. STENCIL制作激光切割是可以再重工的方法;

2. .钢板的开孔形式有方形, 三角形, 圆形, 星形, 本磊形;

3. 钢板的制作方法:雷射切割, 电铸法, 化学蚀刻;

四.SMT Manufacture

1. 一般来说SMT车间的温度是19℃-27℃,湿度是40%-70%,零件干燥箱管制温湿度为温度<30,湿度<10%

2. 印刷锡膏前,所需材料&工具是: 锡膏, 钢板, 刮刀, 擦拭纸, 无尘纸, 清洗剂, 搅拌刀

3. ESD的全称是Electro Static Discharge,中文意思为静电放电。静电电荷产生的原因有摩擦, 分离, 感应, 静电传导等, 静电电荷对电子工业的影响为ESD失效,和静电污染. 静电消除的三种原理为静电中和.接地.屏蔽

4. SMT的全称是Surface Mounting Technology, 中文意思为表面贴装技术制作, SMT设备程序时, 程序中包括五大部分:PCB data , Mark data , Feeder data, Nozzle data , Part data .

5. 常见的自动放置机有三种基本形态: 持续式放置型, 连续式放置型和大量

移送式放置机;

6. ECN(Engineering Change Notice) 中文全称: 工程变更通知单; SWR(Special Working Request)中文全称为: 特殊需求工作单, 必须由各相关部分会签, 文件中心分发, 方为有效.

7. 机器文件供给模式有: 准备模式, 优先交换模式, 交换模式和速接模式.

8. 按照《PCBA检验规范》当二面角>90℃时, 表示锡膏与波焊体无附着性;

9. IC拆包后湿度显示长上湿度在大于30%的情况下表示IC受潮且吸湿;

10. SMT 设备一般使用之额定气压为5-7Kg/c㎡;

11. SMT常用之检验方法: 目视检验, X光检验, 机器视觉检验;

12. 铬铁修理零件热传导方式为传导+对流;

13. SMT零件供料方式有振动式供料器, 盘状供料器, 卷带式供料器;

14. 静电的特点: 小电流, 受湿度影响较大;

15. SMT依据零件脚有无可分为LEAD与LEADLESS两种;

17. 烘干方法可分为: 高温烘干法和低温烘干法

低温烘干法: 烘箱温度: 40±2℃相对湿度: 5<90 烘干时间: 192H

高温烘干法: 烘箱温度: 125±5℃烘干时间: 5-48 H

生产时间极限: QFP为10H, 其它(SOP, SOJ, PICC, BGA)为48H

SOP合称:Standard Operation Procedure

SOP R 要素是:1)作业活动2)作业条作3)作业说明4)清淅简洁之描述

5)Format 6)衡量

作业条件的重点是:合格性、清淅、易侦测、符合客户要求、重要性.

SOP面向的对象:生产直接作业者.

程序:是在流程基本模式中,增加附加价值的作业活动之活动串连;

SOP:是详细描述产品生产作业要求的标准动作和设备,材料参数等规范文件;

SOP的作用是什么?

1.生产的依据,

2.设定制程主要参数,

3.指导作业进行操作.

SOP制作内容一般要求什么?

1. 标准格式

2. 作业条件

3. 作业步骤

4. 作业注意及确认事项

5. 窗体记录

6. 作业相关图式或照片补充文字

五.回焊炉

1.助焊剂在恒温区开始挥发, 主要进行化学清洗动作;

2.理想的冷却区曲线和回流区曲线成镜象关系.

3.RSS曲线为升温→恒温→回流→冷却曲线;

4. 回焊炉的种类: 热风式回焊炉, 氮气回焊炉, Laser回焊炉, 红外线回焊炉;

5. 一般回焊炉Profile各区的主要工程目的:

a. 预热区: 工程目的:锡膏中熔剂挥发;

b. 均温区: 工程目的:助焊剂活化,去除氧化物,蒸发多余水份;

c. 回焊区: 工程目的:焊锡熔融;

d. 冷却区: 工程目的:合金焊点形成,零件脚与焊盘接为一体.

预热区:从室温升至120℃-160℃的区域,在这个区域整个电路板平稳的升温,锡膏中的溶剂成分开始蒸发,升温速度应在1至30℃/S,时间应在2分钟内,过快会产生热冲击,电路的组件都有可能受损;过慢则熔剂发挥的不充分,影响焊接质量;

升温区:从120℃-160℃升至焊膏熔点的区域,此时焊膏中的挥发物去除,助焊剂被激活,到保温

区结束.焊盘,焊料球及组件方脚上的氧化物被去除,整个电路板的温度达到平衡;

回流区:温度高于焊膏熔点的区域.焊膏在该区域熔化,并以液态保持一段时间,以形成稳固的焊点,回流区峰值不般温度为215℃-225℃,最高不应超过235℃,峰值温度应于焊点熔点20℃左右,时间为30-60S,最长为1.5分;若时间过长,助焊剂会产生有害的金属化合物,焊点变脆,组件和电路板也可能受损;

冷却区:从熔点降至室温的区域.电路板由高温冷却,速度不宜过快,否则内部的热应力没有完全释放,会使电路板和组件产生变形,冷却区不宜超过4℃/S.。

6. 选点原则: 1.不同无件

2.不同位置

3.敏感组件(易吸热的组件镀辛锌,减少吸热量)

五.Material(材料)

1. 常用的被动元器件有:R, C, L,D等, 主动元器有Q, IC,BGA,QFP等.

2. 丝印(符号)为272的电阻,阻值为2700欧, 阻值为4.8 MΩ的电阻的符号(丝印)为485

3. BGA本本上的丝印包含厂商, 厂商料号, 规格和Date code(日期)/(Lot No)批号等信息.

4. 208Pin QFP的Pitch为0.5mm.

5. 目前计算器主板上常被使用之BGA球径为0.76mm;

6. 100NF组件的容值与0.1uf相同;

7. SMT使用量最大的电子零件材质是陶瓷;

8. 目前BGA材料其锡球的主要成份Sn90.Pb10;

9. 常见组件的电子符号:

组件电阻电容电感二极管三极管

电子符号R C L D Q or T

开关晶振集成电路保险管

SW Y IC F us E

常见组件单位及换算关系

电阻: 1MΩ(兆欧): 10m2 KΩ(千欧)=106Ω=109mΩ(毫欧)

电容: 1F(法拉) =103MF(毫法)=106MF (微法)= 109 NF(的法)=1012 PF(皮法)

电感单位: 1H(亨)=103MH(毫亨)= 106MH(微亨)= 109 NH(的亨)= 1012 PH(皮亨)

贴片组件尺寸规定: 例: 0402组件0.04*0.02(英寸) 1英寸=25.4mm 1mils=0.001mich

IC组件封装类型: SOT小外形晶体管(二极管, 三极管)

SOP 小外形封装(IC)

PLCC塑封有引线芯片载体

QFP四边扁平封装器件(四边有脚向外张, 第一只脚在字的左下方)

BGA 球栅距阵排列

LCLC无引脚陶瓷芯片

PTH 镀通孔

FPD 细间距器件

CSP 倒装芯片

LED 发光二极管

LCD 液晶显示器

DIP 两列直插

LCR 片状元件

六.DEFECTION TYPE(缺點類型)

1. 反向:A.来料反向B.上料错误或手贴反向C. 吸嘴反向

2. 短路:A锡膏过厚B偏位贴装压力

3. 锡珠:A锡膏不良B PCB潮湿C)环境温度太高

4. 零件氧化:A来料B保存时间太长C)温度过高

5. 立碑:A锡膏印刷B贴装偏位C炉温设计不当

6. 反白:A吸度高度过高B.吸料位置不正C吸力不够D来料反白

7. 少锡:A锡膏太薄B Pad被氧化C炉温设计不当

8. 错件:A抛料加错B机台程序错误C手贴错误D来料错误

9. 冷焊:A锡膏来料过期B回焊炉温度过低

10. 空焊:A来料不良B钢网印刷时间太长而出现少锡C PCB pad上有异物

D钢网锡膏太少E贴端偏位

11. 缺件:A被碰掉B吸嘴不良C印刷偏位D程序帮障,漏打

6贴装侧立13浮高1)锡膏过厚

1)零件厚度设计不当2)零件来料不良2)印刷锡膏偏位3)零件下有异物

3)来料不良15 多件:抛料飞测造成

14 残留异物:1)来料脏污2)环境脏污

16 拒焊: 17 破损

1) 组件脚氧化或焊端氧化1)来料破损2)制程造成

3)Feeder 选择错误

4)吸取贴装高度不正确

2) PAD氧化18 偏位1)印刷偏位2)贴装偏位

3) 炉温设置不当3)贴片压力过大或不够

4)回焊炉风速高置不当

锡膏过期

16 .制程中因印刷不良造成短路的原因:

a.锡膏金属含量不够, 造成塌陷;

b.钢板开孔过大, 造成锡量过多;

c.钢板品质不佳, 下锡不良,换激光切割模板;

d.Stencil背面残有锡膏, 降低刮刀压力, 采用适当的V ACCUM和SDLVENT.

4. SMT制程中,锡珠产生的产要原因:

a. PCB PAD设计不良;

b. 钢板开孔设计不良;

c. 置件深度或置件压力过大;

d. Profile曲线上升率过大;

e. 锡膏塌,锡膏粘度过度.

潮湿敏感组件

1.去除组件的PC板应在125℃的烤箱两最少烘烤8小时;

2.所有的潮湿敏感组件都应有ESD防护, 操作时必须戴静电环,并在静电环桌上执行;

3.如果组件暴露时间超过允许的范围, 则应在125℃下烘烤8-16小时,且只允许有两次烘烤;

4.潮湿敏感组件允许过炉三次,零件本身温度不超过200℃, 否则需烘烤;

5.PCBA暴露96小时后需烘烤,在125℃下烘烤24小时;

6.如果开封时湿度掼示卡显示20%或20%以上,则该组件需烘烤;潮湿敏感组件等级划分:

一级: 无限制,但温度要≦30℃, 湿度<85%RH

二级: 一年二五级: 四个月三级:168H 四级:72H

五级:48 H 五五级:24 H 六级:使用前烘烤;

7. 防潮箱条件:湿度<10%,温度<30℃

由于潮湿敏感性组件使用的增加,诸如薄的密间距组件(fine-pitch device)和球栅数组(BGA, ball grid array),使得对这个失效机制的关注也增加了。当组件暴露在回流焊接期间升高的温度环境下,陷于塑料的表面贴装组件(SMD, surface mount device)内部的潮湿会产生足够的蒸汽压力损伤或毁坏组件。常见的失效模式包括塑料从芯片或引脚框上的内部分离(脱层)、线捆接损伤、芯片损伤、和不会延伸到组件表面的内部裂纹等。在一一些极端的情况中,裂纹会延伸到组件的表面;最严重的情况就是组件鼓胀和爆裂(叫做“爆米花”效益)。

原来的潮湿敏感性组件的文件,IPC-SM-786, 潮湿/回流敏感性IC的检定与处理程序,不再使用了。

IPC/JEDEC J-STD-020 定义了潮湿敏感性组件,即由潮湿可透材料诸如塑料所制造的非气密性包装的分类程序。该程序包括暴露在回流焊接温度接着详细的视觉检查、扫描声学显微图像、截面和电气测试等。

测试结果是基于组件的体温,因为塑料模是主要的关注。标准的回流温度是220°C+5°C/-0°C,但是回流试验发现,当这个温度设定为大量组件的电路板的时候,小量组件可达到235°C。如果可能出现更高的温度,比如可能出现小量与大量组件的情况,那么推荐用235°C的回流温度来作评估。可使用对流为主、红外为主或汽相回流设备,只要它可达到按照J-STD-020 的所希望的回流温度曲线。

下面列出了八种潮湿分级和车间寿命(floor life)。有关保温时间标准的详情,请参阅J-STD-020。

? 1 级- 小于或等于30°C/85% RH 无限车间寿命

? 2 级- 小于或等于30°C/60% RH 一年车间寿命

? 2a 级- 小于或等于30°C/60% RH 四周车间寿命

? 3 级- 小于或等于30°C/60% RH 168小时车间寿命

? 4 级- 小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命

? 5 级- 小于或等于30°C/60% RH 48小时车间寿命

? 5a 级- 小于或等于30°C/60% RH 24小时车间寿命

? 6 级- 小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命(对于6级,组件使用之前必须经过烘焙,并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。)

增重(weight-gain)分析(参阅J-STD-020)确定一个估计的车间寿命,而失重(weight-loss)分析确定需要用来去掉过多组件潮湿的烘焙时间。J-STD-033提供有关烘焙温度与时间的详细数据。

IPC/JEDEC J-STD-033提供处理、包装、装运和烘焙潮湿敏感性组件的推荐方法。重点是在包装和防止潮湿吸收上面- 烘焙或去湿应该是过多暴露发生之后使用的最终办法。

干燥包装涉及将潮湿敏感性组件与去湿剂、湿度指示卡和潮湿敏感注意标贴一起密封在防潮袋内。标贴含有有关特定温度与湿度范围内的货架寿命、包装体的峰值温度(220°C或235°C)、开袋之后的暴露时间、关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期。

1 级。装袋之前干燥是可选的,装袋与去湿剂是可选的、标贴是不要求的,除非组件分

类到235°C的回流温度。

2 级。装袋之前干燥是可选的,装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。

2a ~ 5a 级。装袋之前干燥是要求的,装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。

6 级。装袋之前干燥是可选的,装袋与去湿剂是可选的、标贴是要求的。

组件干燥使用去湿或烘焙两种方法之一。室温去湿,可用于那些暴露在30°C/85% RH 条件下少于8小时的组件,使用标准的干燥包装方法或者一个可以维持25°C±5°C、湿度低于10%RH的干燥箱。

烘焙比许多人所了解的要更复杂一点。对基于级别和包装厚度的干燥前与后的包装,有一些烘焙的推荐方法。预烘焙用于干燥包装的组件准备,而后烘焙用于在车间寿命过后重新恢复组件。请查阅并跟随J-STD-033中推荐的烘焙时间/温度。烘焙温度可能通过氧化引脚或引起过多的金属间增生(intermetallic growth)而降低引脚的可焊接性。不要将组件存储在烘焙温度下的炉子内。记住,高温托盘可以在125°C之下烘焙,而低温托盘不能高于40°C。

IPC的干燥包装之前的预烘焙推荐是:

包装厚度小于或等于1.4mm:对于2a ~5a 级别,125°C的烘焙时间范围8~28小时,或150°C烘焙4~14小时。

包装厚度小于或等于2.0mm:对于2a ~5a 级别,125°C的烘焙时间范围23~48小时,或150°C烘焙11~24小时。

包装厚度小于或等于4.0mm:对于2a ~5a 级别,125°C的烘焙时间范围48小时,或150°C烘焙24小时。

IPC的车间寿命过期之后的后烘焙推荐是:

包装厚度小于或等于1.4mm:对于2a ~5a 级别,125°C的烘焙时间范围4~14小时,或40°C烘焙5~9天。

包装厚度小于或等于2.0mm:对于2a ~5a 级别,125°C的烘焙时间范围18~48小时,或40°C烘焙21~68天。

包装厚度小于或等于4.0mm:对于2a ~5a 级别,125°C的烘焙时间范围48小时,或40°C烘焙67或68天。

通过了解IPC-M-109,潮湿敏感性组件标准与指引手册,可避免有关潮湿敏感性的问

八.SWR的使用时机:

1针对客户有特殊规格需求或做工程或质量相关评估时,主评估单位填写SWR

2 窗体须申请单位主管,品保主管(含课级)以上主管及产品交业处主管

3按特殊工作流程条件作业内容制定允拒收标准

4产品最终SWR的结论报表

5除非客户同意,否则进仓时要有完整的检验报告及质量签认,同意进仓出货

6同一种特殊作业允许使用一次SWR单,SWR单必须明确规定使用之有效期

七.常用不良中英文对照表

少件:Missing Part (MP) 锡珠:Solder Balls

多件/少件:Extra Part (XP) 锡渣:Solder Splashes

立碑:Tomb Stone (TS) 助焊剂残留物:Fliox Residaes

极性反:Polterty (PO) G/F沾锡:Solder on G/F

错件:Wrong Part (WP) PCB脏污:Contamination on PCB

偏位:Off Pad (OP) 断线:Track Open

反白/侧立:Gross Placement (GP) 线路短路:Track Short (TS) 浮高: Float PAD翘起:Lifted PAD

脚长:Lead too long 板翘: Twist Board

翘脚: Lifted Lead PAD沾绿油: Soldermask on PAD 脚拙: Lead too short PAD脱落:Missing PAD

未装Bumper: Missing Bumper PAD氧化:PAD Discoloration 螺丝松动:Loose Screw 裸鉰:Exposed Copper

未装螺丝:Missing Screw 氧泡:Blister

零件脚偏位:Part Pin Shift 组件破损:Component Damaged 压件:Excess Part 组件功能不良:Component Fail

折脚:Bent Lead (BL) 高低Pin: Ineven Pin

少锡:Insafficient Solder (IS) 缺Pin: Missing Pin

空焊:Soldering Open 组件缺陷:Defeetive Part (DFP) 多锡/包锡: Soldering Open 方脚变色:Lead Discoloration 锡桥(短路):Solder Short (SS) 歪Pin :Twisted Pin

针洞/空洞: Pinholes/V oid 弯Pin :Bent Pin

冷焊: Cold Solder 加热次数过多:Heat Cycle

锡尖:Solder Tip 锡裂:Soldering Crack

拒锡:Dewetting 虚焊:Unsoldered

焊接污染或焊接短路:Foreign Material (FM)

洗板:Washed Board (WB)