影響smt涂覆質(zhì)量的因素

1、南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 作者 汪飛 學(xué)號 20924D32 系部 機(jī)電學(xué)院 專業(yè) 電子組裝技術(shù)與設(shè)備（對口單招） 題目 影響SMT涂覆質(zhì)量的因素 指導(dǎo)教師 文沛先、李雪健 評閱教師 完成時間： 2012年 5 月10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中文摘要(題目)：影響SMT涂覆質(zhì)量的因素摘要：SMT技術(shù)是指表面貼裝技術(shù)（Surface Mounted Technology的縮寫），它是一種將無引腳或短引線的電子元器件安裝在印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）表面或其它基板的表面上，再通過回流焊焊接的工藝來組裝的集成電路的一種技術(shù)。通過SMT涂覆技術(shù)組裝的電子產(chǎn)品具有

2、集成度高、體積小、重量輕，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。但由于SMT涂覆工藝流程較為復(fù)雜，在加工過程會產(chǎn)生一些影響涂覆質(zhì)量的缺陷。本文通過介紹SMT涂覆技術(shù)的定義、工藝方式、過程分析、缺陷分析等，總結(jié)出影響SMT涂覆質(zhì)量的各種因素，并提出避免這些質(zhì)量缺陷的各種方法。關(guān)鍵詞： SMT技術(shù) 工藝流程 質(zhì)量缺陷 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文摘要Title : Factors Affecting the SMT QualityAbstract: SMT technology is Surface Mounted Technology of abbreviation.It is a technology of integra

3、ted circuits. It installs no pin or short leads of electronic components mounted on the surface of the printed circuit board or other substrate. Then Reflow assembly of integrated circuits by welding process.Electronic products that Using of welding technology is high integration, small size, light

4、weight and high reliability. Because the SMT coating process is complex, Processing will produce some coating quality defects. This article introduces the SMT coating technology, including definition, Process methods, Process analysis and Defect Analysis. It summarizes a variety of factors, which af

5、fecting the coating quality, and proposes a variety of methods, which avoiding quality defects. Keywords: SMT Technology , Process Analysis , Quality Defects目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中文摘要1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文摘要21 引言42 SMT技術(shù)介紹42.1 SMT技術(shù)的發(fā)展42.2 SMT的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢52.3 SMT涂覆工藝72.3.1 貼片膠涂覆工藝72.3.2 焊膏模板印刷工藝83 涂覆設(shè)備93.1 印刷設(shè)備93.2 點(diǎn)涂設(shè)備104 SM

6、T涂覆質(zhì)量要求105 影響SMT涂覆質(zhì)量的因素及解決辦法115.1 焊膏本身導(dǎo)致涂覆質(zhì)量的因素115.2 印刷機(jī)及印刷過程導(dǎo)致涂覆質(zhì)量的因素125.3 線路板導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷135.4 貼片膠對涂覆質(zhì)量的影響135.5 涂覆工藝技術(shù)參數(shù)對涂覆質(zhì)量的影響135.6 解決辦法14結(jié)論15致謝15參考文獻(xiàn)161 引言SMT是Surface Mounted Technology的縮寫，指的是電子元器件表面安裝技術(shù)，它是一種將無引腳或短引線表面組裝元器件安裝在印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）的表面或其它基板的表面上，通過回流焊等設(shè)備加以焊接組裝的電路裝連技術(shù)。通過SMT技術(shù)

7、組裝的電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊、航空航天等各個領(lǐng)域，是目前電子組裝行業(yè)里廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)和工藝。伴隨著SMT技術(shù)的不斷發(fā)展，SMT涂覆設(shè)備也在不斷更新，但相應(yīng)的問題也隨之產(chǎn)生，在復(fù)雜的工藝流程過程中，難免會出現(xiàn)很多影響SMT涂覆質(zhì)量的因素，下面本文就分析一下SMT涂覆技術(shù)的相關(guān)設(shè)備及工藝流程，并通過多種角度來分析影響SMT涂覆質(zhì)量的一些因素及相關(guān)的解決方案。2 SMT技術(shù)介紹2.1 SMT技術(shù)的發(fā)展SMT技術(shù)誕生于美國，在1963年，美國飛利浦公司生產(chǎn)出了全世界第一塊表面貼裝的集成電路，在這種產(chǎn)品剛剛產(chǎn)生的時候，主要都是應(yīng)用于軍事，航空航天等高尖端技術(shù)，由于其價格因素，民用設(shè)備很少使用

8、。但其集成度高、體積小、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)極大地推動了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著SMT技術(shù)迅猛發(fā)展，產(chǎn)品成本也不斷的下降，后來逐漸應(yīng)用于計(jì)算機(jī)硬件、通訊設(shè)備、電子產(chǎn)品、汽車工業(yè)等各個工業(yè)領(lǐng)域。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國的電子信息產(chǎn)業(yè)市場空前巨大，電子產(chǎn)品制造業(yè)加快了發(fā)展的腳步，每年都以20%以上的速度在高速增長，尤其在長江中下游、珠三角地區(qū)的大部分省市，電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為其經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，整體規(guī)模連續(xù)三年居全球第2位。隨著中國電子制造業(yè)的高速發(fā)展，中國的SMT涂覆技術(shù)也在同步迅猛發(fā)展，整體規(guī)模也居世界前列。SMT技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個階段：最初階段：在上世紀(jì)60年代到70年代中期，SMT涂覆技術(shù)加工小

9、型化，混合集成電路，這些產(chǎn)品主要應(yīng)用在計(jì)算器、電子表等產(chǎn)品上；第二階段：從1976年之后，SMT技術(shù)得到了長足的進(jìn)步，集成電路的體積大大減小，集成度顯著增加，電路功能也日益強(qiáng)大，這個階段，產(chǎn)品主要應(yīng)用于攝像機(jī)、錄像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等多媒體產(chǎn)品上；第三階段：進(jìn)入了80年代以后，SMT涂覆技術(shù)無論從材料還是設(shè)備來講，其成本都大大降低，所以產(chǎn)品的性價比顯著提高，其競爭優(yōu)勢明顯，產(chǎn)生了超大規(guī)模集成電路，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備等諸多領(lǐng)域；現(xiàn)階段：從90年代中期到現(xiàn)在，SMT涂覆技術(shù)日趨成熟，正朝著微組裝、高密度組裝、立體組裝的方向發(fā)展，無論從產(chǎn)品的性能和價格來講，其他技術(shù)很難撼動其地位。據(jù)國外相關(guān)資料報道，

10、從90年代以來，全球采用通孔組裝技術(shù)的電子產(chǎn)品正以年11的速度下降，而采用SMT的電子產(chǎn)品正以8的速度遞增。到目前為止，日、美等國已有80以上的電子產(chǎn)品采用了SMT。1 圖2-1為應(yīng)用SMT技術(shù)加工而成的電腦主板。 圖2-1運(yùn)用SMT技術(shù)生產(chǎn)的電腦主板2.2 SMT的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢所謂表面貼裝技術(shù)，是指把片狀結(jié)構(gòu)的元器件或適合于表面組裝的小型化元器件，按照電路的要求放置在印制板的表面上，用回流焊等焊接工藝裝配起來，構(gòu)成具有一定功能的電子部件的組裝技術(shù)。而傳統(tǒng)的通孔插裝技術(shù)采用“插”的方式，這是二者最重要的差別。此外，兩者的差別還在于基板類型的不同、元器件選擇的差異、以及組件形態(tài)、焊點(diǎn)形態(tài)和組裝

11、工藝流程等各個方面的差異。表面組裝技術(shù)和通孔插裝元器件的方式相比，具有很大的優(yōu)越性，主要有以下幾點(diǎn)：1）元器件實(shí)現(xiàn)微型化。SMT技術(shù)使用的電子元件，其幾何尺寸和占用空問的體積比通孔插裝元器件小得多，一般來講可以減小60到70的體積，甚至可減小90的體積。體積的減小導(dǎo)致了重量也隨之減輕，一般會減少60到90。更適合小型設(shè)備的使用。2）信號傳輸速度快。SMT加工而成的電路板、結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高，在雙面貼裝時，組裝密度可以達(dá)到5520個焊點(diǎn)cm，由于電子元件之間連線短、所以延遲很小，極大的提高了信號傳輸?shù)乃俣?。同時，電路板的抗振動，耐沖擊的性能也大大加強(qiáng)了，這些優(yōu)點(diǎn)對于電子設(shè)備超高速運(yùn)行有很大的現(xiàn)實(shí)

12、意義。3）高頻特性優(yōu)良。由于元器件沒有引線或者引線很短，所以大大降低了電路的分布參數(shù)，降低了射頻干擾，所以高頻特性好。4）極大地提高了集成電路的生產(chǎn)效率。由于片狀元器件外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、系列化以及焊接條件的統(tǒng)一性， SMT涂覆技術(shù)生產(chǎn)流程自動化程度很高，不但減少了在焊接過程中失效元件的數(shù)量，還降低了焊接時間，提高了電路板的可靠性。5）材料的成本比較低廉?，F(xiàn)在，除了少量片狀化困難或封裝精度特別高的電子元件以外，絕大多數(shù)SMT元器件的封裝成本已經(jīng)低于同樣類型、同樣功能的THT元器件，所以SMT技術(shù)生產(chǎn)出的電路板的銷售價格要更低廉，極大地增加了市場競爭力。6）SMT工藝流程簡單，降低了生產(chǎn)成本。在加工

13、電路板時，由于元器件沒有引線，所以減少了原來整形、打彎、剪短引線的流程，這使整個生產(chǎn)過程縮短很多，大大提高了生產(chǎn)效率。具有相同功能的集成電路，采用SMT技術(shù)加工成本低于通孔插裝方式50%左右。綜上所述，由于SMT涂覆技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在正在全面取代傳統(tǒng)的THT技術(shù)，成為電子工業(yè)界最常用，最流行的元件組裝技術(shù)。2.3 SMT涂覆工藝表面組裝涂覆工藝就是把一定量的焊膏或膠水按要求涂覆到PCB上的過程，即焊膏涂覆和貼片膠涂覆，它是SMT生產(chǎn)工藝中的第一道工藝。焊膏涂覆就是把就是將焊膏涂覆在PCB的焊盤圖形上，為SMC/SMD的貼裝、焊接提供粘附和焊接材料。焊膏涂覆有點(diǎn)涂、絲網(wǎng)印刷和金屬模板印刷三種方

14、法。其中金屬模板印刷是目前應(yīng)用最普遍的方法。貼片膠涂覆就是將膠水涂覆在PCB規(guī)定位置上，這樣在混合組裝中就可把表面組裝元器件暫時固定在PCB的焊盤圖形上，以便隨后的波峰焊接等工藝操作得以順利進(jìn)行。貼片膠的涂覆有分配器點(diǎn)涂、針式轉(zhuǎn)印和印刷三種方法。應(yīng)用最多的是分配器點(diǎn)涂。2.3.1 貼片膠涂覆工藝貼片膠的作用是在混合組裝中把表面組裝元器件暫時固定在PCB的焊盤圖形上，以便隨后的波峰焊等工藝操作得以順利進(jìn)行；在雙面表面組裝情況下，輔助固定SMIC，以防翻版和工藝操作中出現(xiàn)振動時導(dǎo)致SMIC掉落。因此，在貼裝元器件前，就要在PCB上設(shè)定焊盤位置涂覆貼片膠。貼片膠涂覆可采用分配器點(diǎn)涂技術(shù)、針式轉(zhuǎn)印技術(shù)

15、和印刷技術(shù)。如圖2-3 、圖2-4 、圖2-5所示。分配器點(diǎn)涂是將貼片膠一滴一滴的點(diǎn)涂在PCB貼裝元器件的部位上；針式轉(zhuǎn)印技術(shù)一般是同時成組的將貼片膠轉(zhuǎn)印到PCB貼裝元器件的所有部位上；印刷技術(shù)與焊膏印刷技術(shù)類似。 圖2-3 分配器點(diǎn)涂技術(shù) 圖2-4 針式轉(zhuǎn)印技術(shù) 圖2-5 模板印刷技術(shù)分配器點(diǎn)涂技術(shù)分配器點(diǎn)涂是涂覆是涂覆貼片膠最普遍采用的方法。先將貼片膠灌入分配器中，點(diǎn)涂時，從上面加壓縮空氣或用旋轉(zhuǎn)機(jī)械泵加壓，迫使貼片膠從針頭派出并脫離針頭，滴到PCB要求的位置上，從而實(shí)現(xiàn)貼片膠的涂覆。采用該方法進(jìn)行貼片膠點(diǎn)涂時，氣壓、針頭內(nèi)徑、溫度和時間是重要工藝參數(shù)。分配器點(diǎn)涂技術(shù)的特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)；易于

16、控制；性能穩(wěn)定。貼片膠點(diǎn)涂涂覆過程如圖2-3所示開始初始化編制程序添加貼片膠結(jié)束檢驗(yàn)連續(xù)點(diǎn)涂檢驗(yàn)首件試點(diǎn)調(diào)節(jié)參數(shù)點(diǎn)膠準(zhǔn)備不合格圖2-3 貼片膠點(diǎn)涂過程2.3.2 焊膏模板印刷工藝1. 模板印刷原理焊膏模板印刷工藝目的是為PCB上元器件焊盤在貼片和回流焊接之前提供焊膏，使貼片工藝中貼裝的元器件能夠黏在PCB焊盤上，同時為PCB和元器件的焊接提供適量的焊料，已形成焊點(diǎn)，達(dá)到電氣連接。2. 模板印刷的基本過程焊膏模板印刷的基本過程如圖2-2所示，概括起來可分為5個步驟：對位、填充、刮平、釋放、擦網(wǎng)。與這些步驟有關(guān)的主要設(shè)備結(jié)構(gòu)有印刷刮刀頭模塊、印刷工作臺模塊、CCD照相識別模塊、模板調(diào)節(jié)模塊、模版清

17、洗機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌調(diào)節(jié)模塊。圖2-2 焊膏模板印刷過程3 涂覆設(shè)備3.1 印刷設(shè)備錫膏印刷機(jī)的組成部分包括裝版、加錫膏、壓印、輸電路板等機(jī)構(gòu)。印刷機(jī)的工作原理是：先把要印刷的電路板制成印版，然后在裝在印刷機(jī)上，然后由人工或印刷機(jī)把焊錫膏涂敷于印版上有文字和圖像的地方，再直接或間接地轉(zhuǎn)印到電路板上，從而印出和印版相同的PCB板。在生產(chǎn)線之中，印刷機(jī)處在生產(chǎn)線的最前端，印刷機(jī)的優(yōu)劣直接決定了PCB板質(zhì)量的好壞。錫膏印刷機(jī)分為全自動印刷機(jī)和半自動印刷機(jī)，一般生產(chǎn)能力強(qiáng)的大型生產(chǎn)線均采用全自動錫膏印刷機(jī)。 圖3-1-1錫膏半自動印刷機(jī) 圖3-1-2錫膏半自動印刷機(jī)3.2 點(diǎn)涂設(shè)備隨著元器件越來越小以及愈加復(fù)

18、雜，能否準(zhǔn)確的在印制電路板指定位置上進(jìn)行膠水或焊膏微量涂覆已經(jīng)成為許多工藝對設(shè)備的一項(xiàng)重要要求。點(diǎn)涂可以簡單地定義為通過壓力的作用使液體發(fā)生移位。點(diǎn)膠機(jī)是用途廣泛的點(diǎn)涂設(shè)備，可注滴瞬間膠（快干膠）、紅膠、黃膠、環(huán)氧樹脂、硅膠、厭氧膠（螺絲膠）、防焊劑、錫漿、潤滑油、焊膏等產(chǎn)品。點(diǎn)膠機(jī)可分為手動和自動兩種，手動點(diǎn)膠機(jī)用于試驗(yàn)或小批量生產(chǎn)，自動點(diǎn)膠機(jī)用于大批量生產(chǎn)。如圖3-2-1和3-2-2所示 圖3-2-1手動點(diǎn)膠機(jī) 圖3-2-2 自動點(diǎn)膠機(jī)4 SMT涂覆質(zhì)量要求通過SMT涂覆工藝加工制成的優(yōu)質(zhì)PCB板具有理想的焊點(diǎn)，理想的焊點(diǎn)具有良好的表面潤濕性，即熔融焊料在被焊金屬表面上應(yīng)鋪展，并形成完整、

19、均勻、連續(xù)的焊料覆蓋層，其觸角應(yīng)不大于90度。正確的焊錫量使焊料足夠而不過多或過少，良好的焊接表面保證了焊點(diǎn)表面的完整、連續(xù)和圓滑，但不要求很光亮的外觀。在整塊PCB板當(dāng)中，應(yīng)避免開焊，虛焊，元件位置偏移、焊點(diǎn)拉尖等不良現(xiàn)象。圖5-1表示出SMT涂覆質(zhì)量的要求。 圖5-1 SMT涂覆質(zhì)量的要求5 影響SMT涂覆質(zhì)量的因素及解決辦法5.1 焊膏本身導(dǎo)致涂覆質(zhì)量的因素焊膏的黏度。 黏度太大，焊膏不易穿過模版的開孔，印出的線條 殘缺不全，黏度太小，容易流淌或塌邊影響印刷的分辨率和線條的平穩(wěn)性。焊膏的粘性。 焊膏的粘性不夠，印刷時，焊膏在模板上不會滾動，其直接后果是焊膏不能全部填滿模板開孔，造成焊膏沉

20、積量不足。焊膏的粘性太大則會使焊膏掛在模板孔壁上而不能全部漏印在焊盤上。焊膏顆粒的均勻性與大小。 一般焊料顆粒直徑約為模板開口尺寸的1/5。焊膏的金屬含量。 隨著金屬所占百分含量的增加，焊料厚度也增加。但在給定的黏度下，隨金屬含量的增加，焊料橋連的傾向也相應(yīng)增大。 5.2 印刷機(jī)及印刷過程導(dǎo)致涂覆質(zhì)量的因素1）印刷機(jī)在固定電路板時夾持發(fā)生松動。2）印刷機(jī)長時間工作，沒有及時補(bǔ)充焊錫膏，導(dǎo)致焊錫膏不足3）網(wǎng)板有問題，鏤孔位置偏移。4）網(wǎng)板有贓物，未擦拭潔凈。5）網(wǎng)板問題使焊錫膏阻塞，不容易落下。6）電路板在印刷機(jī)內(nèi)的固定夾持松動。7）焊錫膏刮刀的壓力、角度、速度以及脫模速度等設(shè)備參數(shù)設(shè)置不合適。

21、8）控制不好，容易造成焊量不足(a)、形成碎片(b)、印刷偏移(c)、焊膏殘余(d)、焊坑(e)、橋連(f)，圖5-2所示 圖5-2 涂覆常見缺陷9）焊錫膏印刷完成后，因?yàn)槿藶橐蛩貙⒑稿a膏擠壓粘連。10）印刷機(jī)的光學(xué)定位系統(tǒng)發(fā)生故障。11）焊錫膏漏印網(wǎng)板開孔與電路板的設(shè)計(jì)文件不相符。 12）焊錫膏漏印網(wǎng)板上有污染物(如PCB包裝紙、網(wǎng)板擦拭紙、空氣中漂浮的沙塵、毛發(fā)等異物)。13）焊錫膏刮刀損壞、網(wǎng)板損壞。14）焊錫膏印刷完成后，造作人員不慎將焊錫膏碰掉。15) 電路板與漏印網(wǎng)板分離時的脫模參數(shù)設(shè)定有問題。漏印網(wǎng)板鏤孔的孔壁有毛刺。5.3 線路板導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷1）電路板在設(shè)計(jì)過程中存在缺陷，焊

22、盤間距太小。2）電路板上的定位基準(zhǔn)點(diǎn)不清晰。3）電路板上的定位基準(zhǔn)點(diǎn)與網(wǎng)板的基準(zhǔn)點(diǎn)沒有對正。4）電路板在印刷機(jī)內(nèi)的固定夾持松動，定位頂針不到位。5）電路板質(zhì)量出現(xiàn)問題，焊盤上有不顯眼的覆蓋物,如油墨與FPC直接夾有雜物（圖5-3-1所示） 圖5-3-1 油墨與FPC直接夾有雜物5.4 貼片膠對涂覆質(zhì)量的影響 1）固化溫度較高、固化時間較長 2）貼片膠黏度的變化對膠點(diǎn)的均勻一致性影響較大，影響貼片膠黏度的主要因素是溫度和壓力5.5 涂覆工藝技術(shù)參數(shù)對涂覆質(zhì)量的影響1) 溫度將影響?zhàn)ざ群湍z點(diǎn)形狀，溫度升高，貼片膠的黏度會降低點(diǎn)膠壓力的大小影響貼片膠的黏度和點(diǎn)膠量針頭內(nèi)徑?jīng)Q定了膠點(diǎn)內(nèi)徑，針頭內(nèi)徑偏大

23、。將導(dǎo)致膠點(diǎn)內(nèi)徑偏大，膠點(diǎn)量偏多，貼片膠漫流，影響焊盤的焊接質(zhì)量5.6 解決辦法1）焊膏選用活性較高的錫膏，改善錫膏印刷參數(shù)，特別是模板的窗口尺寸。選擇粘度適中的焊膏使用攪拌機(jī)攪拌（ 2-3 分鐘），手動攪拌（3-5 分鐘， 60-80 次/分鐘） 時注意將錫膏整體攪拌。 檢查是否為同批次，如果是則為供應(yīng)商問題，如果不是則為人員保管使用方法不當(dāng)造成 2）印刷參數(shù)設(shè)置根據(jù)測量錫膏厚度的 CPK值，調(diào)整印刷機(jī)支撐塊及印刷速度、刮刀壓力等參數(shù)，如圖5-3-2所示。定時檢查鋼網(wǎng)張力符合標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)產(chǎn)品選擇適合的自動及手動清洗鋼網(wǎng)的方式和頻率 。圖5-3-2 參數(shù)取值圖調(diào)整印刷脫膜速度（一般 0.5-0.8mm/s），鋼網(wǎng)使用激光切割或者激光加電拋光，針對工藝要求嚴(yán)格可使用電鑄鋼網(wǎng)，減少錫膏在鋼網(wǎng)上的靜止停留時間，使用適合黏加強(qiáng)清洗，增加鋼網(wǎng)厚度（考慮有細(xì)小間距元件可開 Step-up 鋼網(wǎng)）或者加大開孔尺寸，可開到焊盤以外，另外也可考慮基板和網(wǎng)板的一些特殊設(shè)計(jì)。 3）印刷過程 嚴(yán)格管控作業(yè)，在生產(chǎn)時盡量不人為移動 PCB ，或者帶手套拿板邊。 控制貼片壓力或者人為因素。4）物料改善焊盤設(shè)計(jì)與布局，如圖5-3-2所示 圖5-3-2 焊