SMT技術(shù)講座.doc

培訓(xùn)報告培訓(xùn)主題: 實用表面安裝制造技術(shù) 貼裝工藝與元器件之可靠性培訓(xùn)單位: 廣州賽寶技術(shù)培訓(xùn)中心(香港生產(chǎn)力促進(jìn)局)培訓(xùn)導(dǎo)師: 吳子強 先生 (高級顧問)培訓(xùn)時間: 2000年6月26日 9:3016:30培訓(xùn)人員: 梁水金 羅躍 陳志華 謝任民 楊成培訓(xùn)內(nèi)容:一. 表面安裝技術(shù)的發(fā)展:1. 表面貼裝元件是繼電子管晶體管集成電路發(fā)明后的 “第四次電子革命”,和表面貼裝元件配套的表面貼裝方法是現(xiàn)時組裝印刷電路板的主流技術(shù).2. 定義:a. 在電路板的一面或兩面使用100%的表面貼裝元件b. 頂面混合使用表面貼裝元件和穿孔裝置元件,底面使用表面貼裝元件穿孔裝置元件或不使用元件c. 頂面使用穿孔裝置元件,底面使用表面貼裝元件(波焊)二. 表面安裝技術(shù)的分類:1. 只使用表面貼裝元件.流程: 展開工序上焊劑放置表面貼裝元件反射流焊接清洗測試付運優(yōu)點: 體積小輕巧 電力性能較佳 一次焊固(反射流焊接) 高度自動化的組裝工序 成本可能較低 產(chǎn)量可能較高缺點: 無件難找 須購置新的組裝設(shè)備 須熟習(xí)新工序 大的陶瓷芯片載體須使用膨脹溫度系數(shù)(TCE)相配合的基懲片2. 在頂面使用插裝元件.流程: 展開工序在頂面上焊劑在頂面放置表面貼裝元件反射流焊接倒轉(zhuǎn)電路板在底面塗黏合劑在底面放置表面貼裝元件凝固再次倒轉(zhuǎn)電路板插入穿孔裝置元件箝緊,波焊清洗測試付運優(yōu)點: 元件易找 裝置密度較高 可使用高腳數(shù)的元件缺點: 焊接工序分兩個步驟 需要額外的組裝設(shè)備 須熟習(xí)新工序3. 頂面使用插裝元件,底面使用表面貼裝元件流程: 展開工序塗黏合劑放置表面貼裝元件凝固倒轉(zhuǎn)電路板插入穿孔裝置元件,箝緊焊固整個組件清洗測試付運優(yōu)點: 能較好地利用既有的空間 一次射流焊接 元件易找缺點: 需要用黏合的裝置方法 只能貼裝細(xì)小的表面貼裝元件 不會自動定位 難以返工三. 表面貼裝技術(shù)需要考慮的焊劑問題:1. 焊劑的特性好處: 輪廓不受印刷電路板影響 能補償不良的共面性 具有膠黏性,無需使用黏合劑 進(jìn)行迥流焊接時自動定位壞處: 對加熱方式敏感 焊劑對金屬比率高 焊劑夾在平行面之間 容易形成焊球2. 焊劑的成份a. 金屬粉末b. 焊劑載體- 樹脂 (固體焊劑)- 活化劑- 溶劑- 穩(wěn)定劑- 潤濕劑c. 有機黏滯度調(diào)節(jié)劑3. 選擇焊接合金時須考慮的因素a. 焊接合金b. 焊劑的載體的相容性和黏合特性c. 可潤濕性因素d. 溫度限制e. 關(guān)於系列工序的考慮因素4. 助焊劑的作用- 減少粉未污垢,使金屬能結(jié)合(除去粉未焊料表面的氧化物和污染物)- 清潔底層金屬表面,使接縫濕潤- 其他正常作用a. 減低粘聚力b. 在熱循環(huán)中發(fā)揮保護(hù)作用5. 焊劑的控制a. 延長貯存壽命的方法:- 存放在冷藏庫內(nèi)- 封口- 丟棄廢料b. 試驗和使用對應(yīng):- 慢慢在室溫解凍- 不要將空氣混入焊劑內(nèi)- 等候焊劑回復(fù)黏滯性- 只試驗剛開瓶的焊劑- 切莫將用過的焊劑和新開的焊劑混合四. 焊劑的流變特性: 黏滯度塌落度膠黏度工作壽命(可用流變調(diào)節(jié)劑控制上述的特性)1. 黏滯度a. 黏滯性是指某種材料對牛頓流的阻力b. 焊劑被視為假塑性物質(zhì),在綱板印刷過程中會展示出非牛頓流的特性,例如在恆定和可變量的剪刀下視時間而定的影響,焊劑通常會逐漸變稀,體現(xiàn)為黏滯度下降 焊劑黏滯度試驗:(按IPC-SP-819規(guī)定)a. 最低試驗量: 5cm (直徑)b. 焊劑溫度: 250.25攝氏度(試驗前和試驗間都應(yīng)維持這個溫度)c. 試驗設(shè)備: 使用雙向螺旋軌支架的Brookfield RVT黏度計d. 測量軸: 工作速度為5rpm的TF軸e. 試驗時間: 10分鐘 (5個螺旋軌循環(huán)) 結(jié)果取自峰值和谷值的平均數(shù)(最后兩個循環(huán)和最初兩個循環(huán)測得的數(shù)值應(yīng)10% ,否則試驗結(jié)果無效) 2. 焊劑的塌落度a. 塌落是種復(fù)雜的現(xiàn)象,其特徵是焊劑在室溫或室溫以上溫度時向外擴散b. 焊劑塌落會產(chǎn)生跨接和掩埋情況,引致短路焊劑連接不足或過多塌落度試驗:a. 印制用于試驗的電路圖形b. 用放大倍數(shù)達(dá)25倍至40倍的顯微鏡檢查圖形的質(zhì)量c. 烘焙溫度- 第一步: 攝氏80度,維持30分鐘- 第二步: 攝氏170度,維持30秒d. 完成每個烘焙步聚后再檢查圖形,查看有無跨接情況3. 膠黏度膠黏度是指焊劑在放置表面貼裝元件后和進(jìn)行反射流焊接前固定元件的能力膠黏度試驗:a. 將表面貼裝元件放置在印刷電路板上b. 將印刷電路板垂直擺放,維持1小時10小時24小時c. 檢查元件有否掉落4. 工作壽命焊劑的工作壽命大致是指焊劑印刷前在綱板/模版上或印刷后在基片上可維持不變質(zhì)的時間5. 焊球a. 焊球是細(xì)小的球形焊劑粒子,直徑通常在2至5密耳之間,附于電路板的非金屬表面b. 焊球可能會在基片壽命內(nèi)任何時間導(dǎo)致金屬體短路,嚴(yán)重影響可靠性,流動焊球的危害尤大c. 焊球形成的原因有兩個:- 由焊劑中極幼細(xì)的粉末粒子形成- 由焊劑粉末粒子表面的厚氧化物層形成 焊球試驗:a. 在一塊非金屬(例如陶瓷)基片上印出6至10密耳厚的焊劑圖形b. 進(jìn)行反射流焊接(電爐溫度比焊劑的熔點高50攝氏度)c. 檢驗焊著的焊劑,通常使用下列標(biāo)準(zhǔn):d. 合格標(biāo)準(zhǔn):主球的10%和直徑5密耳五. 綱印技術(shù):1. 綱印術(shù)語階躍距 印綱與基板表面間的距離塗刮器下降距 塗刮器邊緣與基皮表面之間的距離塗刮器壓力 推下塗刮器時的力度塗刮器硬度計 此為塗刮器的硬度塗刮器速度 此為塗刮器在印刮周期時的往復(fù)連度基座 基座之作用是在印刮期間把持住基板,使基板平穩(wěn),方法包括以機械或用真空吸力2. Fine Pitch絲綱印刮l 用滑移性低,顆粒細(xì),高粘度800-1300 kcp的錫漿l 在焊點與焊點之間放置屏蔽l 采用自動印花技術(shù)減少人為因素錯誤和消除印花變數(shù)l 在印花週程之間清除鋼片底部殘餘錫漿l 減少鋼片厚度或使用分層鋼片l 使用硬度高的塗刮器l 校低刮壓速度l 進(jìn)行圖像校準(zhǔn)時使用基準(zhǔn)符號l 減少焊點闊度或使用拉鏈壯狀圖樣3. 綱板印刷注意事項a. 每輸工作后都要徹底清洗刮板和模版,以防焊劑硬化b. 應(yīng)將焊劑均勻地塗在模版面上c. 應(yīng)按照印刷面積使用尺寸正確的綱板,以便焊劑均勻附著d. 刮板應(yīng)和模版面對齊e. 刮板擦過圖形印刷面積后應(yīng)再超出1至2吋才停止4. 觀察結(jié)果- 印在電路板上的焊劑厚度不均勻- 刮板邊緣圓鈍皺曲- 模版和未印電路板之間的間隙不一貫- 焊劑的容器沒有蓋好- 預(yù)印太多電路板,導(dǎo)致有太多電路板等著進(jìn)行檢取放置工序5. 建議- 輕輕敲打模版,檢查模版和未印電路板之間的間隙- 調(diào)整綱板印刷器,直至模版和未印電路板之間的間隙一貫- 只能使用邊緣鋒銳和平直的刮板- 使用焊劑后立即蓋好容器- 印刷數(shù)量要和檢取放置工序的進(jìn)度配合6. 絲綱印刮問題解決指引 A. 問題:a. 錫漿過粘b. 印花質(zhì)量低c. 錫漿過厚d. 錫漿太薄e. 印花不均勻 B. 機器設(shè)備校:a.1. 調(diào)高塗刮器硬度a.2. 增加階躍距離b.1. 調(diào)高塗刮器硬度b.2. 增/減塗刮器壓力b.3. 增/減刮頭速度c.1. 減低刮頭速度c.2. 調(diào)高塗刮器硬度c.3. 增加塗刮器壓力或減少階躍距離d.1. 減低塗刮器硬度d.2. 減低塗刮器壓力d.3. 增加刮刀速度e.1. 檢查刮柄的調(diào)校是否正確e.2. 減低塗刮器壓力e.3. 檢查塗刮器邊緣(如采用某種機器設(shè)備調(diào)校標(biāo)準(zhǔn),就不能采用其他的調(diào)校標(biāo)準(zhǔn))六. 放置元件:1. 放置方法a. 人手組裝b. 自動化組裝2. 人手組裝注意事項a. 避免將不同的配件混在一起b. 切勿讓元件受到過度的拉力和壓力c. 轉(zhuǎn)動配件時應(yīng)夾著主體,不應(yīng)夾著導(dǎo)線或終端d. 放置元件時使用清潔的鑷子e. 丟掉或標(biāo)識棄用/回收的配件f. 用清潔的配件g. 小心處理可編程裝置,避免導(dǎo)線損壞3. 高準(zhǔn)確度機器a. 可進(jìn)行微距放置b. 放置準(zhǔn)確度和再現(xiàn)性比射芯片機優(yōu)勝c. 試驗設(shè)備 “閱讀” 不太精確的準(zhǔn)標(biāo)的能力4. 射芯片機a. 可放置大部分的元件b. 先進(jìn)高速設(shè)備的發(fā)展已到達(dá)停滯時期c. 設(shè)備可靠產(chǎn)量高d. 要注意的事項: 進(jìn)料器的可靠性定心技術(shù)維修的難易e. 底座是轉(zhuǎn)臺f. 應(yīng)有視覺定心功能g. 昂貴,但可找到基礎(chǔ)水平的機器5. 檢取放置觀察結(jié)果a. 隨機抽查結(jié)果顯示大部分集成電路元件偏移向同一方向b. 沒有對所有型號的部件進(jìn)行放置準(zhǔn)確度檢查c. 用拖曳的方法將印好的電路板由一個工位運送到另一個工位d. 人手組裝方法不可能準(zhǔn)確放置微距集成電路6. 建議a. 用雙面載帶和假元件對所有新樣式的電路進(jìn)行檢放準(zhǔn)確度檢查,以確定程式的正確程度b. 應(yīng)使用抗靜電盤在工位間運送印刷電路板c. 應(yīng)在工作臺上裝置抗靜電墊七. 焊接技術(shù):1. 什麼是紅外線加熱?a. 紅外線是放射性能量b. 熱源不必和物體接觸而可產(chǎn)生放射加熱作用,物體會吸收熱源放出的電磁輻射能c. 波長在0.75至1000微米之間,波長較長(接近光波)的紅外線屬于明亮的可看光2. 對反身流焊接曲線圖的要求a. 定出對加熱方式和加熱速度的要求b. 用嵌在組件內(nèi)的熱電偶裝置記錄加熱狀況c. 溫度緩慢上升- 使溶劑慢慢蒸發(fā)