SMT.docx

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SMT

SMT

SMT机器

SMT是表面组装技术（表面贴装技术）（SurfaceMountedTechnology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。

电子电路表面组装技术（SurfaceMountTechnology，SMT），称为表面贴装或表面安装技术。

它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（PrintedCircuitBoard，PCB）的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

编辑本段回流焊

或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

编辑本段SMT特点

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%。

可靠性高、抗震能力强。

焊点缺陷率低。

高频特性好。

减少了电磁和射频干扰。

易于实现自动化，提高生产效率。

降低成本达

沃特弗SMT薄膜印刷线路（20张）

30%~50%。

节省材料、能源、设备、人力、时间等。

编辑本段SMT组成

总的来说，SMT包括表面贴装技术、表面贴装设备、表面贴装元器件、SMT管理。

SMT重要组成部分（3张）

编辑本段为什么要用SMT

电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。

电子产品功能更完整，所采用的集成电路（IC）已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件。

产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力

电子元件的发展，集成电路（IC）的开发，半导体材料的多元应用。

电子科技革命势在必行，追逐国际潮流。

编辑本段SMT基本工艺构成要素

印刷（红胶/锡膏）-->检测（可选AOI全自动或者目视检测）-->贴装（先贴小器件后贴大器件:

分高速贴片及集成电路贴装）-->检测（可选AOI光学/目视检测）-->焊接（采用热风回流焊进行焊接）-->检测（可分AOI光学检测外观及功能性测试检测）-->维修（使用工具:

焊台及热风拆焊台等）-->分板（手工或者分板机进行切板）

工艺流程简化为：

印刷-------贴片-------焊接-------检修（每道工艺中均可加入检测环节以控制质量）

锡膏印刷

其作用是将锡膏呈45度角用刮刀漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做准备。

所用设备为印刷机（锡膏印刷机），位于SMT生产线的最前端。

零件贴装

其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。

所用设备为贴片机，位于SMT生产线中印刷机的后面，一般为高速机和泛用机按照生产需求搭配使用。

回流焊接

其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固焊接在一起。

所用设备为回流焊炉，位于SMT生产线中贴片机的后面，对于温度要求相当严格，需要实时进行温度量测，所量测的温度以profile的形式体现。

AOI光学检测

其作用是对焊接好的PCB板进行焊接质量的检测。

所使用到的设备为自动光学检测机（AOI），位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。

有些在回流焊接前，有的在回流焊接后

维修

其作用是对检测出现故障的PCB板进行返修。

所用工具为烙铁、返修工作站等。

配置在AOI光学检测后

分板

其作用对多连板PCBA进行切分，使之分开成单独个体，一般采用V-cut与机器切割方式

焊锡膏基础知识

焊锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状焊剂混合而成的一种浆料，通常焊料粉末占90%左右，其余是化学成分。

我们把能随意改变形态或任意分割的物体称为流体，研究流体受外力而引起形变与流动行为规律和特征的科学称为流变学。

但在工程中则用黏度这一概念来表征流体黏度的大小。

焊锡膏的流变行为

焊锡膏中混有一定量的触变剂，具有假塑性流体性质。

焊锡膏在印刷时，受到刮刀的推力作用，其黏度下降，当达到模板窗口时，黏度达到最低，故能顺利通过窗口沉降到PCB的焊盘上，随着外力的停止，焊锡膏黏度又迅速回升，这样就不会出现印刷图形的塌落和漫流，得到良好的印刷效果。

影响焊锡膏黏度的因素：

焊料粉末含量；焊料粉末粒度；温度；剪切速率。

1、焊料粉末含量

焊锡膏中焊料粉末的增加引起黏度的增加

2、焊料粉末粒度

焊料粉末粒度增大，黏度降低

3、温度

温度升高，黏度下降。

印刷的最佳环境温度为23±3度。

4、剪切速率

剪切速率增加，黏度下降

编辑本段SMT回流焊技术

回流焊概述

回流焊又称“再流焊”或“再流焊机”或“回流炉”（ReflowOven）,它是通过提供一种加热环境，使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起的设备。

根据技术的发展分为：

气相回流焊、红外回流焊、远红外回流焊、红外加热风回流焊和全热风回流焊。

另外根据焊接特殊的需要，含有充氮的回流焊炉。

目前比较流行和实用的大多是远红外回流焊、红外加热风回流焊和全热风回流焊。

红外再流焊

（1）第一代-热板式再流焊炉

（2）第二代-红外再流焊炉

热能中有80%的能量是以电磁波的形式――红外线向外发射的。

其波长在可见光之上限0.7~0.8um到1mm之间，0.72~1.5um为近红外；1.5~5.6um为中红外；5.6~1000um为远红外，微波则在远红外之上。

升温的机理：

当红外波长的振动频率与被辐射物体分子间的振动频率一致时，就会产生共振，分子的激烈振动意味着物体的升温。

波长为1~8um

第四区温度设置最高，它可以导致焊区温度快速上升，提高泣湿力。

优点：

使助焊剂以及有机酸和卤化物迅速水利化从而提高润湿能力；红外加热的辐射波长与吸收波长相近似，因此基板升温快、温差小；温度曲线控制方便，弹性好；红外加热器效率高，成本低。

缺点：

穿透性差，有阴影效应――热不均匀。

对策：

在再流焊中增加了热风循环。

（3）第三代-红外热风式再流焊。

对流传热的快慢取决于风速，但过大的风速会造成元件移位并助长焊点的氧化，风速控制在1.0~1.8m/s。

热风的产生有两种形式：

轴向风扇产生（易形成层流，其运动造成各温区分界不清）和切向风扇（风扇安装在加热器外侧，产生面板涡流而使得各温区可精确控制）。

基本结构与温度曲线的调整：

1.加热器：

管式加热器、板式加热器铝板或不锈钢板

2.传送系统：

耐热四氟乙烯玻璃纤维布

3.运行平稳、导热性好，但不能连线，7.适用于小型热板型不锈钢网，适用于双面PCB，也不能连线；链条导轨，可实现连线生产

4.强制对流系统：

温控系统：

回流焊工艺流程

1.单面板：

（1）在贴装与插件焊盘同时印锡膏；

（2）贴放SMC/SMD;

（3）插装TMC/TMD;

（4）再流焊

2.双面板

（1）锡膏-再流焊工艺，完成双面片式元件的焊接；

（2）然后在B面的通孔元件焊盘上涂覆锡膏；

（3）反转PCB并插入通孔元件；

（4）第三次再流焊。

回流焊注意事项

1.与SMB的相容性，包括焊盘的润湿性和SMB的耐热性；

2.焊点的质量和焊点的抗张强度；

3.焊接工作曲线：

预热区：

升温率为1.3~1.5度/s，温度在90~100s内升至150度

保温区：

温度为150~180度，时间40~60s

再流区：

从180到最高温度250度需要10~15s，回到保温区约30s快速冷却

无铅焊接温度（锡银铜）217度

4、FlipChip再流焊技术F.C

汽相再流焊

又称汽相焊（VaporPhaseSoldering，VPS），美国最初用于厚膜集成电路的焊接，具有升温速度快和温度均匀恒定的优点，但传热介质FC-70价格昂贵，且需FC-113，又是臭氧层损耗物质优点：

1.汽相潜热释放对SMA的物理结构和几何形状不敏感，使组件均匀加热到焊接温度

2.焊接温度保持一定，无需采用温控手段，满足不同温度焊接的需要

3.VPS的汽相场中是饱和蒸气，含氧量低

4.热转化率高。

激光再流焊

1.原理和特点：

利用激光束直接照射焊接部位，

2.焊点吸收光能转变成热能，加热焊接部位，使焊料熔化。

3.种类：

固体YAG（乙铝石榴石）激光器。

编辑本段SMT常用知识简介

1.一般来说，SMT车间规定的温度为23±7℃。

2.锡膏印刷时，所需准备的材料及工具:

锡膏、钢板、刮刀、擦拭纸、无尘纸、清洗剂、搅拌刀。

3.一般常用的锡膏成份为Sn96.5%/Ag3%/Cu0.5%。

4.锡膏中主要成份分为两大部分锡粉和助焊剂。

5.助焊剂在焊接中的主要作用是去除氧化物、破坏融锡表面张力、防止再度氧化。

6.锡膏中锡粉颗粒与Flux（助焊剂）的体积之比约为1:

1，重量之比约为9:

1。

7.锡膏的取用原则是先进先出。

8.锡膏在开封使用时，须经过两个重要的过程回温、搅拌。

9.钢板常见的制作方法为：

蚀刻、激光、电铸。

10.SMT的全称是Surfacemount（或mounting）technology，中文意思为表面粘着（或贴装）技术。

11.ESD的全称是Electro-staticdischarge，中文意思为静电放电。

12.制作SMT设备程序时，程序中包括五大部分，此五部分为PCBdata;Markdata;Feederdata;Nozzledata;Partdata。

13.无铅焊锡Sn/Ag/Cu96.5/3.0/0.5的熔点为217C。

14.零件干燥箱的管制相对温湿度为<10%。

15.常用的被动元器件（PassiveDevices）有：

电阻、电容、电感（或二极体）等；主动元器件（ActiveDevices）有：

电晶体、IC等。

16.常用的SMT钢板的材质为不锈钢。

17.常用的SMT钢板的厚度为0.15mm（或0.12mm）。

18.静电电荷产生的种类有摩擦、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、静电污染；静电消除的三种原理为静电中和、接地、屏蔽。

19.英制尺寸长x宽0603=0.06inch*0.03inch，公制尺寸长x宽3216=3.2mm*1.6mm。

20.排阻ERB-05604-J81第8码“4”表示为4个回路，阻值为56欧姆。

电容ECA-0105Y-M31容值为C=106PF=1NF=1X10-6F。

21.ECN中文全称为：

工程变更通知单；SWR中文全称为：

特殊需求工作单，必须由各相关部门会签，文件中心分发，方为有效。

22.5S的具体内容为整理、整顿、清扫、清洁、素养。

23.PCB真空包装的目的是防尘及防潮。

24.品质政策为：

全面品管、贯彻制度、提供客户需求的品质；全员参与、及时处理、以达成零缺点的目标。

25.品质三不政策为：

不接受不良品、不制造不良品、不流出不良品。

26.QC七大手法是指检查表、层别法、柏拉图、因果图、散布图、直方图、控制图。

27.锡膏的成份包含：

金属粉末、溶济、助焊剂、抗垂流剂、活性剂；按重量分，金属粉末占85-92%，按体积分金属粉末占50%；其中金属粉末主要成份为锡和铅，比例为63/37，熔点为183℃。

28.锡膏使用时必须从冰箱中取出回温，目的是：

让冷藏的锡膏温度恢复到常温，以利印刷。

如果不回温则在PCBA进Reflow后易产生的不良为锡珠。

29.机器之文件供给模式有：

准备模式、优先交换模式、交换模式和速接模式。

30.SMT的PCB定位方式有：

真空定位、机械孔定位、双边夹定位及板边定位。

31.丝印（符号）为272的电阻，阻值为2700Ω，阻值为4.8MΩ的电阻的符号（丝印）为485。

32.BGA本体上的丝印包含厂商、厂商料号、规格和Datecode/（LotNo）等信息。

33.208pinQFP的pitch为0.5mm。

34.QC七大手法中，鱼骨图强调寻找因果关系；

35.CPK指：

目前实际状况下的制程能力；

36.助焊剂在恒温区开始挥发进行化学清洗动作；

37.理想的冷却区曲线和回流区曲线镜像关系；

38.Sn62Pb36Ag2之焊锡膏主要试用于陶瓷板；

39.以松香为主的助焊剂可分四种：

R、RA、RSA、RMA;

40.RSS曲线为升温→恒温→回流→冷却曲线；

41.我们现使用的PCB材质为FR-4;

42.PCB翘曲规格不超过其对角线的0.7%;

43.STENCIL制作激光切割是可以再重工的方法；

44.目前计算机主板上常用的BGA球径为0.76mm;

45.ABS系统为绝对坐标；

46.陶瓷芯片电容ECA-0105Y-K31误差为±10%;

47.目前使用的计算机的PCB，其材质为：

玻纤板；

48.SMT零件包装其卷带式盘直径为13寸、7寸；

49.SMT一般钢板开孔要比PCBPAD小4um可以防止锡球不良之现象；

50.按照《PCBA检验规范》当二面角>90度时表示锡膏与波焊体无附着性；

51.IC拆包后湿度显示卡上湿度在大于30%的情况下表示IC受潮且吸湿；

52.锡膏成份中锡粉与助焊剂的重量比和体积比正确的是90%:

10%,50%:

50%;

53.早期之表面粘装技术源自于20世纪60年代中期之军用及航空电子领域；

54.目前SMT最常使用的焊锡膏Sn和Pb的含量各为：

63Sn37Pb;共晶点为183℃

55.常见的带宽为8mm的纸带料盘送料间距为4mm;

56.在20世纪70年代早期，业界中新出现一种SMD，为“密封式无脚芯片载体”，常以LCC简代之；

57.符号为272之组件的阻值应为2.7K欧姆；

58.100NF组件的容值与0.10uf相同；

60.SMT使用量最大的电子零件材质是陶瓷；

61.回焊炉温度曲线其曲线最高温度215C最适宜；

62.锡炉检验时，锡炉的温度245℃较合适；

63.钢板的开孔型式方形、三角形、圆形，星形，本磊形；

64.SMT段排阻有无方向性无；

65.目前市面上售之锡膏，实际只有4小时的粘性时间；

66.SMT设备一般使用之额定气压为5KG/cm2;

67.SMT零件维修的工具有：

烙铁、热风拔取器、吸锡枪、镊子；

68.QC分为：

IQC、IPQC、。

FQC、OQC;

69.高速贴片机可贴装电阻、电容、IC、晶体管;

70.静电的特点：

小电流、受湿度影响较大；

71.正面PTH，反面SMT过锡炉时使用何种焊接方式扰流双波焊；

72.SMT常见之检验方法：

目视检验、X光检验、机器视觉检验

73.铬铁修理零件热传导方式为传导对流；

74.目前BGA材料其锡球的主要成份Sn90Pb10,SAC305，SAC405;

75.钢板的制作方法雷射切割、电铸法、化学蚀刻；

76.迥焊炉的温度按：

利用测温器量出适用之温度；

77.迥焊炉之SMT半成品于出口时其焊接状况是零件固定于PCB上；

78.现代质量管理发展的历程TQC-TQA-TQM;

79.ICT测试是针床测试；

80.ICT之测试能测电子零件采用静态测试；

81.焊锡特性是融点比其它金属低、物理性能满足焊接条件、低温时流动性比其它金属好；

82.迥焊炉零件更换制程条件变更要重新测量测度曲线；

83.西门子80F/S属于较电子式控制传动；

84.锡膏测厚仪是利用Laser光测：

锡膏度、锡膏厚度、锡膏印出之宽度；

85.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；

86.SMT设备运用哪些机构：

凸轮机构、边杆机构、螺杆机构、滑动机构；

87.目检段若无法确认则需依照何项作业BOM、厂商确认、样品板；

88.若零件包装方式为12w8P，则计数器Pinth尺寸须调整每次进8mm;

89.迥焊机的种类：

热风式迥焊炉、氮气迥焊炉、laser迥焊炉、红外线迥焊炉；

90.SMT零件样品试作可采用的方法：

流线式生产、手印机器贴装、手印手贴装；

91.常用的MARK形状有：

圆形，“十”字形、正方形，菱形，三角形，万字形；

92.SMT段因ReflowProfile设置不当，可能造成零件微裂的是预热区、冷却区；

93.SMT段零件两端受热不均匀易造成：

空焊、偏位、墓碑；

94.高速机与泛用机的Cycletime应尽量均衡；

95.品质的真意就是第一次就做好；

96.贴片机应先贴小零件，后贴大零件；

97.BIOS是一种基本输入输出系统，全英文为：

BaseInput/OutputSystem;

98.SMT零件依据零件脚有无可分为LEAD与LEADLESS两种；

99.常见的自动放置机有三种基本型态，接续式放置型，连续式放置型和大量移送式放置机；

100.SMT制程中没有LOADER也可以生产；

101.SMT流程是送板系统-锡膏印刷机-高速机-泛用机-迥流焊-收板机；

102.温湿度敏感零件开封时，湿度卡圆圈内显示颜色为蓝色，零件方可使用；

103.尺寸规格20mm不是料带的宽度；

104.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VACUUM和SOLVENT

105.一般回焊炉Profile各区的主要工程目的：

a.预热区；工程目的：

锡膏中容剂挥发。

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；

106.SMT制程中，锡珠产生的主要原因：

PCBPAD设计不良、钢板开孔设计不良、置件深度或置件压力过大、Profile曲线上升斜率过大，锡膏坍塌、锡膏粘度过低。

编辑本段SMT之IMC

简介

IMC系Intermetalliccompound之缩写，笔者将之译为"介面合金共化物"。

广义上说是指某些金属相互紧密接触之介面间，会产生一种原子迁移互动的行为，组成一层类似合金的"化合物"，并可写出分子式。

在焊接领域的狭义上是指铜锡、金锡、镍锡及银锡之间的共化物。

其中尤以铜锡间之良性Cu6Sn5（EtaPhase）及恶性Cu3Sn（EpsilonPhase）最为常见，对焊锡性及焊点可靠度（即焊点强度）两者影响最大，特整理多篇论文之精华以诠释之

定义

能够被锡铅合金焊料（或称焊锡Solder）所焊接的金属，如铜、镍、金、银等，其焊锡与被焊盘金属之间，在高温中会快速形成一薄层类似"锡合金"的化合物。

此物起源于锡原子及被焊金属原子之相互结合、渗入、迁移、及扩散等动作，而在冷却固化之后立即出现一层薄薄的"共化物"，且事后还会逐渐成长增厚。

此类物质其老化程度受到锡原子与底金属原子互相渗入的多少，而又可分出好几道层次来。

这种由焊锡与其被焊金属介面之间所形成的各种共合物，统称IntermetallicCompound简称IMC，本文中仅讨论含锡的IMC，将不深入涉及其他的IMC。

一般性质

由于IMC曾是一种可以写出分子式的"准化合物"，故其性质与原来的金属已大不相同，对整体焊点强度也有不同程度的影响，首先将其特性简述于下：

◎IMC在PCB高温焊接或锡铅重熔（即熔锡板或喷锡）时才会发生，有一定的组成及晶体结构，且其生长速度与温度成正比，常温中较慢。

一直到出现全铅的阻绝层（Barrier）才会停止（见图六）。

◎IMC本身具有不良的脆性，将会损及焊点之机械强度及寿命，其中尤其对抗劳强度（FatigueStrength）危害最烈，且其熔点也较金属要高。

◎由于焊锡在介面附近得锡原子会逐渐移走，而与被焊金属组成IMC，使得该处的锡量减少，相对的使得铅量之比例增加，以致使焊点展性增大（Ductillity）及固着强度降低，久之甚至带来整个焊锡体的松弛。

◎一旦焊垫商原有的熔锡层或喷锡层，其与底铜之间已出现"较厚"间距过小的IMC后，对该焊垫以后再续作焊接时会有很大的妨碍；也就是在焊锡性（Solderability）或沾锡性（Wettability）上都将会出现劣化的情形。

◎焊点中由于锡铜结晶或锡银结晶的渗入，使得该焊锡本身的硬度也随之增加，久之会有脆化的麻烦。

◎IMC会随时老化而逐渐增厚，通常其已长成的厚度，与时间大约形成抛物线的关系，即：

δ=k√t，

k=kexp（－Q/RT）

δ表示t时间后IMC已成长的厚度。

K表示在某一温度下IMC

的生长常数。

T表示绝对温度。

R表示气体常数，

即8.32J/mole。

Q表示IMC生长的活化能。

K=IMC对时间的生长常数，

以nm/√秒或μm/√日（

1μm/√日=3.4nm/√秒。

现将四种常见含锡的IMC在不同温度下，其生长速度比较在下表的数字中：

表1各种IMC在不同温度中之生长速度（nm/√s）

金属介面20℃100℃135℃150℃170℃

1.锡/金40

2.锡/银0.0817-35

3.锡/镍0.0815

4.锡/铜0.261.43.810

[注]在170℃高温中铜面上，各种含锡合金IMC层的生长速率，也有所不同；如热浸锡铅为

5nm/s，雾状纯锡镀层为7.7（以下单位相同），锡铅比30/70的皮膜为11.2，锡铅比70/30的皮膜为12.0，光泽镀纯锡为3.7，其中以最后之光泽镀锡情况较好。

焊锡性与表面能

若纯就可被焊接之金属而言，影响其焊锡性（Solderability）好坏的机理作用甚多，其中要点之一就是"表面自由能"（SurfaceFreeEnergy，简称时可省掉Free）的大小。

也就是说可焊与否将取决于：

（1）被焊底金属表面之表面能（SurfaceEnergy），

（2）焊锡焊料本身的"表面能"等二者而定。

凡底金属之表面能大于焊锡本身之表面能时，则其沾锡性会非常好，反之则沾锡性会变差。

也就是说当底金属之表面能减掉焊锡表面能而得到负值时，将出现缩锡（Dewetting），负值愈大则焊锡愈差，甚至造成不沾锡（Non-Wetting）的恶劣地步。

新鲜的铜面在真空中测到的"表面能"约为1265达因/公分，63/37的焊锡加热到共熔点（EutecticPoint183℃）并在助焊剂的协助下，其表面能只得380达因/公分，若将二者焊一起时，其沾锡性将非常良好。

然而若将上述新鲜洁净的铜面刻意放在空气中经历2小时后，其表面能将