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SMT工艺总结

1、SMT用焊料合金主要有下列特性要求:(1)其熔点比被焊接母材的熔点低,而且与被焊接材料接合后不产生脆化相及脆化金属化合物,并具有良好的机械性能。

(2)与大多数金属有良好的亲和力,能润湿被焊接材料表面,焊料生成的氧化物,不会成为焊接润湿不良的原因。

(3)有良好的导电性,一定的热应力吸收能力。

(4)其供应状态适宜自动化生产等。

2、应用焊料合金时应注意以下问题:(1)正确选用温度范围。

(2)注意其机械性能的适用性。

(3)被焊金属和焊料成分组合形成多种金属间化合物。

(4)熔点问题。

(5)防止溶蚀现象的发生。

(6)防止焊料氧化和沉积。

3、在目前的元器件、工艺与设备条件下选择无铅焊料,其基本性能应能满足一下条件:(1)熔点低,合金共晶温度近似于Sn63/Pb37的共晶温度183℃,大致为180℃~220℃。

(2)无毒或毒性很低,现在和将来都不会污染环境。

(3)热传导率和导电率要与Sn63/Pb37的共晶焊料相当。

(4)具有良好的润湿性。

(5)机械性能良好,焊点要有足够的机械强度和抗热老化性能。

(6)要与现有的焊接设备和工艺兼容,可在不更新设备不改变现行工艺的条件下进行焊接。

(7)与目前使用的助焊剂兼容。

(8)焊接后对各焊点检修容易。

(9)成本低,所选用的材料能保证充分供应。

4、焊膏的特点:焊膏与传统焊料相比具有以下显著的特点:可以采用印刷或点涂等技术对焊膏进行精确的定量分配,可满足各种电路组件焊接可靠性要求和高密度组装要求,并便于实现自动化涂敷和再流焊接工艺;涂敷在电路板焊盘上的焊膏,在再流加热前具有一定黏性,能起到使元器件在焊盘位置上暂时固定的作用,使其不会因传送和焊接操作儿偏移;在焊接加热时,由于熔融焊膏的表面张力作用,可以校正元器件相对于PCB焊盘位置的微小偏离,等等。

5、焊膏组成和功能:合金焊料粉:元器件和电路的机械和电气连接;焊剂系统(焊剂、胶黏剂、活化剂、溶剂、触变剂)焊剂:净化金属表面,提高焊料润湿性;胶黏剂:提供贴装元器件所需黏性;活化剂:净化金属表面;溶剂:调节焊膏特性;触变剂:防止分散,防止塌边。

6、影响焊膏特性的因素:焊膏的流变性是制约其特性的主要因素。

此外,焊膏的黏度、金属组成和焊料粉末也是影响其性能的重要因素。

(1)焊膏的印刷特性:焊料颗粒的质量是影响焊膏印刷特性的重要因素。

(2)焊膏的黏度:焊料合金百分含量、粉末颗粒大小、温度、焊剂量和触变剂的润滑性能是影响焊膏黏度的主要因素:粉末颗粒尺寸增加,黏度减少;粉末颗粒尺寸减小,黏度增加。

温度增加,黏度减小,温度降低,黏度增加。

(3)焊膏的金属组成。

(4)焊膏的焊料粉末。

7、SMT工艺对焊膏的要求:(1)具有优良的保存稳定性。

(2)印刷时和在再流加热前,焊膏应具有下列特性:①印刷时有良好的脱模性。

②印刷时和印刷后焊膏不易坍塌。

③合适的黏度。

(3)再流加热时要求焊膏具有下列特性:①具有良好的润湿性能。

②减少焊料球的形成。

③焊料飞溅少。

(4)再流焊接后要求的特性:①洗净性。

②焊接强度。

8、焊膏的发展方向:1、与器件和组装技术发展相适应:(1)与细间距技术相适应。

(2)与新型器件和组装技术的发展相适应。

2、与环保要求和绿色组装要求相适应:(1)与水清洗相适应的水溶性焊膏的开发。

(2)免洗焊膏的应用。

(3)无铅焊膏的开发。

10、胶黏剂的黏结原理:当采用混合组装工艺时,在波峰焊接之前,一般需采用胶黏剂将元器件暂时固定在PCB上。

黏结时,为使胶黏剂与被黏结的材料紧密接触,材料表面不能有任何类型的污染,以使胶黏剂能对材料产生良好的润湿。

当胶黏剂润湿被黏结的材料表面并与之紧密接触,则在它们之间产生化学的和物理的作用力,从而实现二者的黏结。

12、SMT对清洗剂的要求:1、良好的稳定性。

2、良好的清洗效果和物理性能。

3、良好的安全性和低损耗。

13、胶黏剂不同涂敷方式的特点比较:针式转移:特点:适用于大批量生产;所有胶点一次成形;基板设计改变要求针板设计有相应改变;胶液曝露在空气中;对胶黏剂黏度控制要求严格;对外界环境温度、温度的控制要求高;只适用于表面平整的电路板;欲改变胶点的尺寸比较困难。

速度:300000点/h。

胶点尺寸大小:针头的直径;胶黏剂的黏度。

胶黏剂的要求:不吸潮;黏度范围在15pa.s左右。

注射法:特点:灵活性大;通过压力的大小及施压时间来调整点胶量因而胶量调整方便;胶液与空气不接触;工艺调整速度慢,程序更换复杂;对设备维护要求高;速度慢,效率不高;胶点的大小与形状一致。

速度:20000点/h~40000点/h。

胶点尺寸大小:胶嘴针孔的内径;涂覆压力、时间、温度;“止动”高度。

胶黏剂的要求:能快速点涂;形状及高度稳定;黏度范围70pa.s~100pa.s。

模板印刷:特点:所有胶点一次操作完成;可印刷双胶点和特殊形状的胶点;网板的清洁对印刷效果影响很大;胶液曝露在空气中,对外界环境湿度,温度要求较高;只适用于平整表面;模板调节裕度小;元件种类受限制,主要适用片式矩形元件及MELF元件;位置准确、涂敷均匀、效率高。

速度:15s/块~30s/块。

胶点尺寸大小:模板开孔的形状与大小;模板厚度;胶黏剂的黏度。

胶黏剂的要求:不吸潮;黏度范围为200pa.s~300pa.s。

14、分配器点涂技术基本原理:分配器点涂是预先将胶黏剂灌入分配器中,点涂时,从分配器上容腔口施加压缩空气或用旋转机械泵加压,迫使胶黏剂从分配器下方空心针头中排出并脱离针头,滴到PCB要求的位置上,从而实现胶黏剂的涂敷。

15、分配器点涂技术的特点:适应性强,特别适合多品种产品场合的胶黏剂涂敷;易于控制,可方便地改变胶黏剂量以适应大小不同元器件的要求;而且由于贴装胶处于密封状态,其粘结性能和涂敷工艺都比较稳定。

16、针式转印技术原理:操作时,先将钢针定位在装有胶黏剂的容器上面;而后将钢针头部浸没在胶黏剂中;当把钢针从胶黏剂中提起时,由于表面张力的作用,使胶黏剂黏附在针头上;然后将黏有胶黏剂的钢针在PCB上方对准焊盘图形定位,接着使钢针向下移动直至胶黏剂接触焊盘,而针头与焊盘保持一定间隙;当提起针时,一部分胶黏剂离开针头留在PCB的焊盘上。

17、针式转印技术的特点:能一次完成许多元器件的胶黏剂涂敷,设备投资成本低,适用于同一品种大批量组装的场合。

但它有施胶量不易控制、胶槽中易混入杂物、涂敷质量和控制精度较低等缺陷。

随着自动点胶机的速度和性能的不断提高,以及由于SMT产品的微型化和多品种少批量特征越来越明显,针式转印技术的适用面已越来越小。

18、印刷涂敷原理:印刷前将PCB放在工作支架上,由真空或机械方法固定,将已加工有印刷图像窗口的丝网/漏模板在一金属框架上绷紧并与PCB对准;当采用丝网印刷时,PCB顶部与丝网/漏模板底部之间有一距离,当采用金属漏模板印刷时不留刮动间隙;印刷开始时,预先将焊膏放在丝网/漏模板上,刮刀从丝网/漏模板的一端向另一端移动,并压迫丝网/漏模板使其与PCB表面接触,同时压刮焊膏通过丝网/漏模板上的印刷图像窗口印制在PCB的焊盘上。

19、印刷涂敷的特点:(印刷涂敷分为丝网印刷和模板漏印)丝网印刷:1、刮板前方的焊膏沿刮板前进方向作顺时针走向滚动;2、丝网和PCB表面隔开一小段距离;3、丝网从接触到脱开PCB表面的过程中,焊膏从网孔传递到PCB表面上。

模板漏印:1、刮板前方的焊膏沿刮板前进方向作顺时针走向滚动;2、漏模板脱开PCB表面的过程中,焊膏从网孔传递到PCB表面上。

20、丝网印刷原理:丝网印刷时,刮板以一定速度和角度向前移动,对焊膏产生一定的压力,推动焊膏在刮板前滚动,产生将焊膏注入网孔所需的压力。

由于焊膏是黏性触变流体,焊膏中的黏性摩擦力使其流层之间产生切变。

在刮板凸缘附近与丝网交接处,焊膏切变速率最大,这就一方面产生使焊膏注入网孔所需的压力,另一方面切变率的提高也使焊膏黏性下降,有利于焊膏注入网孔。

当刮板完成压印动作后,丝网回弹脱开PCB。

结果在PCB表面就产生一低压区,由于丝网焊膏上的大气压与这一低压区存在压差,所以就将焊膏从网孔中推向PCB表面,形成印刷的焊膏图形。

21、模板漏印特点:模板漏印属直接印刷技术,采用金属模板代替丝网印刷中的网板进行焊膏印刷,也称模板印刷或金属掩膜印刷技术。

金属模板上有按照PCB上焊盘图形加工的无阻塞开口,金属模板与PCB直接接触,焊膏不需要溢流。

它印刷的焊膏比丝网印刷的要厚,厚度由所用金属箔的厚度确定。

模板可以采用刚性金属模板,将它直接连接到印刷机的框架上,也可以采用柔性金属模板,利用其四周的聚酯或不锈钢丝网与框架相连接。

22、模板印刷和丝网印刷相比:虽然它比较复杂,加工成本高。

但有许多优点,如对焊膏粒度不敏感、不易堵塞、所用焊膏黏度范围宽、印刷均匀、可用于选择性印刷或多层印刷,焊膏图形清晰、比较稳定,易于清洗,可长期储存等。

并且很耐用,模板使用寿命通常为丝网的25倍以上。

为此,模板印刷技术适用于大批量生产和组装密度高、多引脚细间距的产品。

23、焊膏印刷的主要工序为:基板输入→基板定位→图像识别→焊膏印刷→基板输出。

24、焊膏印刷的不良现象,原因及改进措施:(1)位置偏移不良:原因:装置本身的位置精度不好;焊膏印刷时进入网板开口部的均匀性差;由刮刀及其摩擦因素对网板形成的一种拉力不良。

改进措施:加强对网板内的印刷压力,另外还可检查一下焊膏的特性是否符合要求。

(2)焊膏量不足:原因:因印刷压力过大对网板开口部生成一种挖取力所致;因印刷压力过大引起其中的焊剂溢出,产生脱板性劣化;因印刷压力不足,焊膏滞留网板表面造成脱板性劣化。

改进措施:应及时观察网板反面的渗溢状况,适当地调整印刷压力。

(3)焊膏量过多:原因:由印刷压力不足、网板表面留存的焊膏残留会使印刷量增加焊膏渗流到网板反面,影响网板的紧贴性,使印刷量增加。

改进措施:应及时观察网板反面的渗溢状况,适当地调整印刷压力。

(4)印刷形状不良:原因:焊膏的n值偏大。

改进措施:较理想的印刷状态应该是触变性系数在0.7左右。

(5)焊膏渗透:基板与网板紧贴性差;印刷时压力过大会产生焊膏的溢出;由刮刀及其摩擦因素对网板形成的一种拉力原因所致。

改进措施:应适当降低印刷压力。

25、印刷工艺参数(采用印刷机涂敷焊膏时需调整的主要工艺参数):(1)刮刀速度(2)刮刀角度(3)印刷压力(4)焊膏的供给量(5)刮刀硬度、材质(6)切入量(7)脱板速度(8)印刷厚度(9)模板清洗26、贴装机的3个最重要的特性:精度、速度、适应性。

(1)贴片的精度包含:贴装精度、分辨率、重复精度。

(2)一般可以采用以下几种定义描述贴装机的贴装速度:贴装周期、贴装率、生产量。

(3)贴装机的适应性包含以下内容:(1)能贴装元器件类型;(2)贴装机能容纳的供料器数目和类型;(3)贴装机的调整。

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