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smt基础教材


SMT基礎課程

一,SMT概述

二,印刷機
三,高速貼片機

四,泛用貼片機
五,回焊爐

六,SMT發展趨勢

一,SMT概述

什麽叫SMT?

Surface Mount Technology 表面 貼裝 技術

SMT的文字定義:
SMT是將適合于貼裝的電子元器件, 通過印刷,貼片,焊接等工藝制程 安裝到PCB板上的技術。

SMT設備構成
印刷機 高速貼片機 泛用貼片機 回焊爐

錫膏厚度檢查機 測試設備 周邊設備

SMT房環境要求
SMT特點

設備精密

產品複雜

使用的材料敏感

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。降低成本达30%~50%。 节省材 料、能源、设备、人力、时间等。

靜電

濕度

SMT房環境要求
SMT環境要求
溫度要求控制在22—28度之間

大型空調

溫度檢測 濕度控制
濕度要求控制在40—60%之間 防靜電地板 靜電防護 防塵 設備接地

濕度檢測

防靜電用品

進入SMT房之規定
需要穿靜電衣
需要穿靜電鞋 作業員要帶防塵帽 客戶進入SMT也需要佩戴靜電防護用品 需要接觸SMT產品時一定要帶靜電手套或者靜電環

無關人員禁止進入SMT房

二,印刷機

印刷機工作原理
簡介

印刷機關鍵部位構成 將錫膏準確適量的印刷到PCB pad上

頂板機構 錫膏 刮刀 網板

擦拭紙
solvent

影像系統

印刷機工作流程 機器初始化
錫膏厚度檢查

加裝Support pin
做刮刀水平 Fail Pass END

調整各印刷參數
添加錫膏 印刷 外觀檢查 Pass

Fail

錫膏的相關知識 錫膏的特性
項 目 特 性

合 金 成 分

錫63 / 鉛 37 ( A 級 )





183 ℃

錫粉的顆粒度

22 ~ 45μm

錫粉的形狀





助焊液含量

9.5 ± 0.5 wt %

氯 含 量

0.13+0.01 wt%

錫膏的相關知識 錫膏的存放及使用方法
一、保存方法 (1)、錫膏的保管要控制在0-10℃的環境下。 (2)、錫膏使用期限為3個月(未開封)。 (3)、不可放置於陽光照射處。 比較難控制的是 錫膏厰内外運輸的過程

二、使用方法 (開封前) (1) 、錫膏的使用要採用先進先出的方法。 (2)、開封前須將錫膏溫度回升到使用環境溫度上(25 ±2℃),回溫時間約為3-4 小時,並禁止使用其他加熱器使其溫度瞬間上升的做法。 (3)、回溫後須充分攪拌,使用攪拌機的攪拌時間約為1~3分鐘,視攪拌機機種 而定。

錫膏的相關知識 錫膏的存放及使用方法
三、使用方法 (開封後) (1)、將錫膏約2/3的量添加於鋼板上,盡量保持以不超過1罐的錫膏量於鋼板上。 (2)、視生產速度,以少量多次的添加方式補足鋼板上的錫膏量、以維持錫膏的品 質。 (3)、當天未使用完的錫膏,不可與尚未使用的錫膏共同置放,應另外存放在別的 容器之中。 (4)、隔天使用時應先行使用新開封的錫膏,並將前一天未使用完的錫膏,與新錫 膏以1:2的比例攪拌混合,並以多次少量的方式添加使用。 (5)、錫膏印刷在基板後,建議於4~6小時內置放零件進入迴銲爐完成著裝。 (6)、換線超過一小時以上,請於換線前將錫膏從鋼板上刮起收入錫膏罐內封蓋。 (7)、錫膏連續印刷24小時後,由於空氣粉塵等污染,為確保產品品質,請按照步 驟(4)的方法。 (8)、為確保印刷品質,建議每四小時將鋼板雙面的開口以人工方式進行擦拭。 (9)、室內溫度請控制於22-28℃,濕度RH30~60%為最好的作業環境。 (10)、欲擦拭印刷錯誤的基板,建議使用乙醇、IPA或去漬油。 (11) 、錫膏

錫膏的相關知識 錫膏的焊接注意事項
預烤
?昇溫速度 應設定在3 ℃ / 秒以下。 在預烤區的昇溫速度過激 , 容易使錫膏的流移性惡化 , 易生錫珠。 ?預烤的時間以90 ~ 120秒最為適宜。 預烤不足 , 容易引起較大錫球發生的原因; 反之 , 如果預烤過度,則有引發微細錫球與較大錫球密集發生的可能。 ?預烤終了溫度以150 ~ 170 ℃ 為宜。 終了溫度過低,則在迴焊後有銲錫未熔化的情形發生。 正式加熱 ?溫度上昇過激,有可能使錫膏流移性惡化,應注意避免。 ?尖峰溫度E , 應以200 ~ 230℃作為準繩。 ?溶融時間,則不妨把183℃以上的時間調整為50 ~ 90 秒。 ? 如遇元件本身有其溫度限制,以元件之規格為準。

錫膏的相關知識 錫膏的焊接注意事項
冷卻
?冷卻速度不能過緩,以免導致晶片,元件等的移位,以及接合強度的減低 ,而過快之Cooling也會由於內外溫度差異導致結晶之速度在表面遠大於內 部而使得結晶表面產生明顯之張力線,同時過快之溫降也會使得元件容易因 熱衝擊而破壞,一般建議在3℃/sec以下。

錫膏的相關知識

錫膏含鉛,要預防鉛中毒

Stencil相關知識 Stencil種類 化学蚀刻
特點:化学蚀刻的钢板适用25mil以上间 距的元件,开孔的边缘常会出现凹陷致使 印刷时出现锡膏外溢现象

激光切割
激光切割钢板的优点:精度好,制作时间快,开孔少价格便宜 激光切割钢板的缺点:孔壁粗躁,椭圆半径边缘有尖峰,下锡连贯性75%-80%

电铸钢板
电铸钢板的优点是开孔的位置和形状精确度都很高,有很宽的厚度选择范围:从 1.5mils(0.038mm)到10mil(0.254mm)。对比不锈钢,锡膏在镍上有更低的表 面张力,所以下锡更好,下锡率达95%以上。开孔边缘的垫圈或“O”形环设计在 印刷时有很好的密封作用,防止锡膏外溢。

Stencil相關知識 Stencil特殊處理 局部加厚 少錫 局部減薄 錫洞

連錫

Stencil相關知識 Stencil存放保管
。避免踫撞

。保持清潔
。標簽要易于辨識

Stencil開孔規範

Stencil相關知識 Stencil清洗 手工清洗
YCM336, 小刷子,擦拭紙

機器清洗
YCM336 濾網的更換

清洗時間5分鐘,乾燥時間10分鐘

印刷位常見不良及分析方法 少錫,無錫

會影響到後面元件產生 open,偏位,少錫,豎件等不良

印刷位常見不良及分析方法 少錫,無錫 造成該不良的原因分析 環境
空氣中的異物

人員
忘記及時添加錫膏 將變硬的錫膏 二次使用 看板時踫到 錫膏添加過多

毛髮,頭皮

少錫,無錫
設定參數錯誤 Stencil損壞 刮刀損壞 Sunnger問題 脫模不好 PCB板的綠漆 PCB板的包裝 材料 擦拭紙異物 錫膏中的硬塊

機器

材料

印刷位常見不良及分析方法 少錫,無錫 案例

印刷位常見不良及分析方法 少錫,無錫 改善方向 禁止將stencil上變硬的錫膏二次使用

要求錫膏及pcb供應商改善其生産製程
嚴格控制smt環境,防止異物產生

調整印刷機的各項參數

印刷位常見不良及分析方法 連錫

會影響到後面元件產生 連錫,偏位等不良

印刷位常見不良及分析方法 連錫 造成該不良的原因分析 環境 人員
Pad設計問題 看板時踫到

連錫
設定參數錯誤 Stencil損壞 刮刀損壞 Sunnger問題 脫模不好 擦網板系統故障 網板厚度不對 網板開孔問題 PCB板的綠漆過高 PCB板的包裝材料

機器

材料

印刷位常見不良及分析方法 連錫 案例
K綫不噴solvent造成大量連錫

印刷位常見不良及分析方法 連錫 改善方向 確保印刷參數的正確

需要擦拭系統可以正常穩定工作
選取最佳的網板厚度及開孔方式

需要從pcb設計的角度進行改善

印刷位常見不良及分析方法 印刷偏位

會影響到後面元件產生 open,偏位,少錫,豎件等不良

印刷位常見不良及分析方法 印刷偏位 造成該不良的原因分析 環境 人員
Support pin 未頂好

連錫
PCB板的mark點不好

Sunnger夾板不好

Program 問題
網板開孔與gerber不符

影像系統故障

機器

材料

印刷位常見不良及分析方法 拉尖

會影響到後面元件產生 連錫等不良 主要原因是脫模不好造成

錫膏印刷判定標準

三,高速貼片機

高速機工作原理
簡介

高速貼片機關鍵構成 將需要貼片的小chip元件安裝到印好錫膏的PCB 板上

真空

Cam

feeder
Main table Nozzle 影像系統

高速貼片機工作流程 機器Load 板 Device table 移動 抓料 影像處理 照mark點

置件
完成? yes END no

Chip料的包裝 紙質 類型 膠質 厚度比較小的元件

厚度比較大的元件

0802
0804 1204

0402的料
0603,0805的料

規格

1208 1212

鉭電容,小IC等

1608

Chip料的包裝



較好

Chip料的包裝
*Carrier tape spec
EIA-481為美國早期的chip包裝規範,沿用至今
EIAJ-0805為日本規範,由EIA-481改版過來

橢圓孔

W

説明:*W在EIA規範中規定的偏差範圍是: +-0.3mm,而實際生 産時控制誤差在+-0.05mm.

Chip料的包裝
*透明膠膜檢驗標準: 採用檢驗撕開膠膜所用拉力的方法, 日本標準為:10--70g 美國標準為:10--150g(其中分幾種規格:8--12mm;16--24mm等)。 *包裝規格

EIA中規定為:+-0.5mm 實際客戶希望在:0.1--0.3mm之間

高速貼片機常見不良及分析方法 漏件

飛件
多件 損件 偏位 側件

翻件

高速貼片機常見不良及分析方法

program

機器設定

人員作業
Maintable不平 中間位擺治具時踫到

程式中坐標被改動

Support pin高度、位置不對

抓料高度不對 切刀切不斷料帶

看板時手踫到
Part data中元件高度被改動 Device table走不到位

生産線換不同高度的料

真空管破裂

Feeder下面有元件

漏件
Feeder進料不到位

Holder 堵塞 回焊爐氧含量、溫度控制不好 PCB變形 來料氧化造成飛件 錫膏印偏位

Nozzle高度不對 Feeder齒輪有一個或幾個齒壞掉 Nozzle被堵塞,元件掉落 Feeder卡住料盤,進料困難 Feeder彈簧壞掉

網板塞孔

來料

制程 方法

NOZZLE

FEEDER

高速貼片機常見不良及分析方法

材料包裝

機器設定

人員作業

來料編帶的裝料孔尺寸太大, 造成電阻在料帶中滑動

來料有折痕 造成翻件、側件

抓料高度不對 切刀切不斷料帶

上料時將散料放入feeder造成翻件

寫錯part data 來料本身翻件 Device table走不到位

真空管破裂

Feeder下面有元件

電阻翻件、側件
Feeder進料不到位 Feeder齒輪有一個或幾個齒壞掉

Holder 堵塞

Nozzle高度不對

Nozzle被堵塞,電阻掉落

Feeder卡住料盤,進料困難
Feeder彈簧壞掉

NOZZLE

FEEDER

高速貼片機常見不良及分析方法 偏位
修改坐標

坐標錯誤
吸料不穩

檢查nozzle 修改part data

元件part data錯誤
元件上錫不良

損件

Support pin過高 元件part data錯誤

調整support pin 修改part data

Nozzle彈簧卡死

更換

四,泛用貼片機

泛用機工作原理
簡介

泛用機關鍵構成 將需要貼片的IC,BGA等大元件安裝到印好錫膏的PCB 板上

真空閥 Tray

feeder
Nozzle

影像系統

泛用機使用材料的特點 材料包裝 Reel MSD管控 Tube Tray

JEDEC J-STD-033A
SHELF LIFE FLOOR LIFE BAKING
<40℃/90% RH 條件下可以存放12個月
Level 1 2 2a 3 4 5 5a 6 Floor Life at Factory Ambient<=30℃ /60% RH or as Stated Unlimited at <=30℃ /85% RH 1 Year 4 Weeks 168 hours 72 hours 48 hours 24 hours Mandatory bake before use

泛用貼片機常見不良及對策
坐標錯誤 置件偏位 影像問題 吸料不穩,偏位

壓件
連錫 偏位 下壓過量

五,回焊爐 回焊爐工作原理
簡介

熱風

IR

五,回焊爐 回焊爐的類型
1。氣相焊接(vapor phase reflow) 2。熱板傳導式回流焊爐

3。紅外輻射回流焊
4。強制熱風對流回流焊

回焊爐工作原理
將完成元件貼片的PCB 加熱,完成焊接過程

支撐 加熱

氮氣

鏈條速度

降溫

Profile

測溫板選點規定及製作
測溫板 選點規定 ☆每個機種的測溫板最少選擇5個測溫點。(小板除外) ☆ 如果產品有BGA,則每個BGA均要求測試溫度。 ☆ 選擇測溫點時,要求盡量按照對角線的方向選點,並且應測 量小零件的溫度。 ☆ 對於Notebook等雙面板,在測component side的溫度時,在 Solder side一面至少要有一個測溫點。 ☆ 在測溫板製作中為保證感溫線與測溫點接觸良好,感溫線 (TYPE:K)採用高導熱係數固化膠(Loctite 3611,導熱係數0.4) 進行固定,熱電偶結點與測溫點先用錫點焊固定,然後用熱固膠固 定測溫點根部熱電偶線,防止松脫。

☆為保證測溫準確度,測溫線接點須裸露。

測溫板選點規定及製作
測溫板 製作方法 ☆先用電焊機把測溫線的兩端焊接在一起,檢查其牢固性,並用萬 用表測量其阻值,看是否有斷線、短路等現象 。 ☆製作BGA/SOCKET,首先用∮1.25的鉆頭從PCB板背面 BGA/SOCKET的中心處鉆孔,孔鉆好後,以能看到BGA之錫球為最 佳,然後把測溫線從孔内穿進,並將測溫線的接點與BGA/SOCKET 的錫球貼緊,然後用紅膠封住開孔,固定。 ☆對於QFP、IC等元件,原則上選取該元件的第一PIN作爲溫度測量 點,把測溫線的接點與被測元件的焊點端子緊貼在一起,並用高溫 錫絲焊接,再用紅膠固定。(注意:被測焊點不能用紅膠封住)。 ☆安裝插頭,要注意不可接錯極性。用萬用表檢測其阻值是否正常。

BGA焊接過程演示

焊接常見不良及對策 冷焊 錫珠
溫度不夠,造成錫膏不鎔

升溫速率過大

連錫
錫裂

元件含有水汽,造成錫爆,產生連錫
降溫過快,造成錫裂

六,SMT技術發展趨勢
Lead free Socket T

元件小型化
軟PCB技術

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