SMT基础工艺知识讲义

SMT基础工艺知识讲义

1. SMT 基本知识

SMT 是英文surface mounting technology的缩写，中文意思是：表面粘贴技术，他最早出现于 20世纪40年代，用于军事领域是相对于传统的THT技术而发展起来的一种新的组装技术   

SMT主要应用于电子高科技领域,能精确的完成电子高科技产品之线路板的贴

装制造. 如:手机主板;PC主板;VCD ;DVD主板;手提摄像机主板等都是SMT技术下的产物。

二、SMT基本工艺流程

 1、 单面SMT（锡膏）：

 锡膏印刷 → CHIP 元件贴装 → IC等异型元件贴装 → 回流焊接

2、一面SMT（锡膏），一面DIP（红胶）：

锡膏印刷 → 元件贴装 →回流焊接→反面红胶印刷（点胶）→元件贴装→回流焊接→DIP手工插件 → 波峰焊接

3、 双面SMT（锡膏）：

锡膏印刷 → 装贴元件→回流焊接 → 反面锡膏印刷→装贴元件→

回流焊接

 注：双面双面再流焊工艺A面布有大型IC器件B面以片式元件为主

充分利用 PCB空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格

常用于密集型或超小型电子产品，如： 手机、 MP3、MP4 等  

3. 各工序的介绍

  一、锡膏印刷：

1，锡膏成份：锡膏主要由金属合金颗粒；助焊剂；活化剂；粘度控制剂等四部份组成。其中金属颗粒约占锡膏总体积的90。5%。我们常用的锡膏型号有：有铅：GW-9008、GW-9018、GW-9038、GW-9058、GW-9068等，其金属成分为：63Sn/37Pb; 62Sn/36Pb/2Ag（GW-9068）；无铅：WTO-LF2000（有96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu和95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu）、WTO-LF2001（42 Sn/58Bi）、WTO-LF2002(96.5Sn/3.5Ag )等

2，锡膏的储存和使用：锡膏是一种化学特性很活跃的物质，因此它对环境的要求是很严格的。一般在温度为2℃-10℃，湿度为20%-21%的条件下有效期为6个月。在使用时要注意几点：

1. 保存的温度；   
2. 使用前应先回温（4小时以上）；
3. 使用前应先搅拌3-4分钟；
4. 尽量缩短进入回流焊的等待时间；
5. 在开瓶24小时内必须使用完，否则做报废处理。

3，锡膏印刷参数的设定调整：

1．刮刀压力，一般使用较硬的刮刀或金属刮刀。刮刀在理想的刮刀速度下及压力下正好把模板刮干净；

2、印刷厚度，主要是由模板的厚度决定的，而模板的厚度与IC脚距密切相关；

2. 贴片工艺

1, 贴片机简介：贴片机就是用来将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上的设备，贴片机贴装精度及稳定性将直接影响到所加工电路板的品质及性能。目前SMT车间内贴片机主要分为两种：

A、转塔型：SANYO的 TCM-X100、FUJI的CP系列、Panasonic的MVⅡC、MVⅡF等都属于转塔型，贴装速度快主要贴装小型Chip零件、规则外形零件及脚间距较宽（0.8mm以上）的IC零件；

B、拱架型 ：Panasonic的MPAVXL、MPAV2B，Phlips的ACM Micro、YAMAHA、JUKE所有机型等都属于拱架型，主要用于泛用机，速度比转塔型机器慢，但贴装精度优于转塔型机器，主要贴装大型、异型零件以及细间距引脚零件。

2，表面贴装对PCB的要求

第一：外观的要求,光滑平整,不可有翘曲或高低不平.否者基板会出现

裂纹，伤痕，锈斑等不良.

第二：热膨胀系数的关系.元件小于3.2*1.6mm时只遭受部分应力，元件

大于3.2*1.6mm时，必须注意。

第三：导热系数的关系.

第四：耐热性的关系.耐焊接热要达到260度10秒的实验要求，其耐热性

应符合：150度60分钟后，基板表面无气泡和损坏不良。

第五：铜铂的粘合强度一般要达到

第六：弯曲强度要达到25kg/mm以上

第七：电性能要求

第八：对清洁剂的反应，在液体中浸渍5分钟，表面不产生任何不良，

并有良好的冲载性

3表面贴装元件具备的条件

1、元件的形状适合于自动化表面贴装

2、尺寸，形状在标准化后具有互换性

3、有良好的尺寸精度

4、适应于流水或非流水作业

5、有一定的机械强度

6、可承受有机溶液的洗涤

7、可执行零散包装又适应编带包装

8、有电性能以及机械性能的互换性

9、耐焊接热应符合相应的规定

表面贴装元件SMD（Surface Mount Device）主要分类有：CHIP元件：电阻、电容一般尺寸有1206、0805、0603、0402、0201目前最小为 01005（公制0.4×0.2mm）；IC等异型元件：SOP、QFP、BGA、CSP、PLCC和最新的LLP元件等等

3. 回流焊接工艺

A、回流焊接分类：1、热风回流焊接；2、红外线焊接；3、热风+红外焊接；

4、气象焊接；5、热型芯板（很少采用）。目前行业采用最多为热风回流焊接

回流焊是SMT流程中非常关键的一环，其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起，如不能较好地对其进行控制，将对所生产产品的可靠性及使用寿命产生灾难性影响。回流焊的方式有很多，较早前比较流行的方式有红外式及气相式，现在较多厂商采用的是热风式回流焊，还有部分先进的或特定场合使用的再流方式，如：热型芯板、白光聚焦、垂直烘炉等。

B、温区分布及各温区功能

热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；助焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。一个典型的温度曲线（Profile：指通过回焊炉时，PCB上某一焊点的温度随时间变化的曲线）分为预热区、保温区、回流区及冷却区。(见附图)

    ①预热区：预热区的目的是使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。升温速率要控制在适当范围内（过快会产生热冲击，如：引起多层陶瓷电容器开裂、造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点；过慢则助焊剂Flux活性作用），一般规定最大升温速率为4℃/sec，上升速率设定为1-3℃/sec，ECS的标准为低于3℃/sec。

②保温区：指从120℃升温至160℃的区域。主要目的是使PCB上各元件的温度趋于均匀，尽量减少温差，保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，到保温区结束时，焊盘、锡膏球及元件引脚上的氧化物应被除去，整个电路板的温度达到均衡。过程时间约60-120秒，根据焊料的性质有所差异。ECS的标准为：140-170℃，MAX120sec；

③回流区：这一区域里的加热器的温度设置得最高，焊接峰值温度视所用锡膏的不同而不同，一般

推荐为锡膏的熔点温度加20-40℃。此时焊膏中的焊料开始熔化,再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的面积最小且左右对称，一般情况下超过200℃的时间范围为30-40sec。ECS的标准为Peak Temp.:210-220℃，超过200℃的时间范围：40±3sec；

④冷却区：用尽可能快的速度进行冷却，将有助于得到明亮的焊点并饱满的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致PAD的更多分解物进入锡中，产生灰暗毛糙的焊点，甚至引起沾锡不良和弱焊点结合力。降温速率一般为-4℃/sec以内，冷却至75℃左右即可，一般情况下都要用离子风扇进行强制冷却。

C、影响焊接性能的各种因素

工艺因素：焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过其他的加工方式。

焊接工艺的设计：焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙导带（布线）：形状，导热性，热容量被焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等

焊接条件：指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度焊接加热的方式，热源的载体的形式（波长，导热速度等）

焊接材料：

焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等

焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等

母材：母材的组成，组织，导热性能等

焊膏的粘度，比重，触变性能

基板的材料，种类，包层金属等

4. SMT缺陷分析