表面組裝技術(shù)SMT基本常識(shí)簡(jiǎn)介

1、45/45基礎(chǔ)知識(shí)SMT差不多常識(shí)SMT確實(shí)是表面組裝技術(shù)（Surface Mounted Technology的縮寫），是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術(shù)和工藝。 SMT有何特點(diǎn)： 組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采納SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%60%，重量減輕60%80%。 可靠性高、抗振能力強(qiáng)。焊點(diǎn)缺陷率低。 高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率。降低成本達(dá)30%50%。 節(jié)約材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)刻等。 什么緣故要用SMT： 電子產(chǎn)品追求小型化，往常使用的穿孔插件元件已無法縮小 電子產(chǎn)品

2、功能更完整，所采納的集成電路(IC)已無穿孔元件，特不是大規(guī)模、高集成IC，不得不采納表面貼片元件 產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動(dòng)化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 電子元件的進(jìn)展，集成電路(IC)的開發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用 電子科技革命勢(shì)在必行，追逐國(guó)際潮流 SMT工藝流程雙面組裝工藝 A：來料檢測(cè)PCB的A面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）貼片烘干（固化）A面回流焊接清洗翻板PCB的B面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）貼片烘干回流焊接（最好僅對(duì)B面清洗檢測(cè)返修） 此工藝適用于在PCB兩面均貼裝有PLCC等較大的SMD時(shí)采納。 B：來料檢測(cè)PCB的A面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）貼片烘干（固化）A

3、面回流焊接清洗翻板PCB的B面點(diǎn)貼片膠貼片固化B面波峰焊清洗檢測(cè)返修） 此工藝適用于在PCB的A面回流焊，B面波峰焊。在PCB的B面組裝的SMD中，只有SOT或SOIC（28）引腳以下時(shí)，宜采納此工藝。 助焊劑產(chǎn)品的差不多知識(shí) 一.表面貼裝用助焊劑的要求 具一定的化學(xué)活性 具有良好的熱穩(wěn)定性 具有良好的潤(rùn)濕性 對(duì)焊料的擴(kuò)展具有促進(jìn)作用 留存于基板的焊劑殘?jiān)?對(duì)基板無腐蝕性 具有良好的清洗性 氯的含有量在0.2%(W/W)以下. 二.助焊劑的作用焊接工序:預(yù)熱/焊料開始熔化/焊料合金形成/焊點(diǎn)形成/焊料固化作 用:輔助熱傳異/去除氧化物/降低表面張力/防止再氧化講 明:溶劑蒸發(fā)/受熱,焊劑覆蓋在

4、基材和焊料表面,使傳熱均勻/放出活化劑與基材表面的離子狀態(tài)的氧化物反應(yīng),去除氧化膜/使熔融焊料表面張力小,潤(rùn)濕良好/覆蓋在高溫焊料表面,操縱氧化改善焊點(diǎn)質(zhì)量. 三.助焊劑的物理特性助焊劑的物理特性要緊是指與焊接性能相關(guān)的溶點(diǎn),沸點(diǎn),軟化點(diǎn),?；瘻囟?蒸氣 壓, 表面張力,粘度,混合性等. 四.助焊劑殘?jiān)a(chǎn)生的不良與對(duì)策助焊劑殘?jiān)鼤?huì)造成的問題 對(duì)基板有一定的腐蝕性 降低電導(dǎo)性,產(chǎn)生遷移或短路 非導(dǎo)電性的固形物如侵入元件接觸部會(huì)引起接合不良 樹脂殘留過多,粘連灰塵及雜物 阻礙產(chǎn)品的使用可靠性 使用理由及對(duì)策 選用合適的助焊劑,其活化劑活性適中 使用焊后可形成愛護(hù)膜的助焊劑 使用焊后無樹脂殘留的助焊

5、劑 使用低固含量免清洗助焊劑 焊接后清洗五.QQ-S-571E規(guī)定的焊劑分類代號(hào)代號(hào) 焊劑類型 S 固體適度(無焊劑) R 松香焊劑 RMA 弱活性松香焊劑 RA 活性松香或樹脂焊劑 AC 不含松香或樹脂的焊劑美國(guó)的合成樹脂焊劑分類: SR 非活性合成樹脂,松香類 SMAR 中度活性合成樹脂,松香類 SAR 活性合成樹脂,松香類 SSAR 極活性合成樹脂,松香類 六.助焊劑噴涂方式和工藝因素噴涂方式有以下三種: 1.超聲噴涂: 將頻率大于20KHz的振蕩電能通過壓電陶瓷換能器轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,把焊劑霧化,經(jīng)壓力噴嘴到PCB上. 2.絲網(wǎng)封方式:由微細(xì),高密度小孔絲網(wǎng)的鼓旋轉(zhuǎn)空氣刀將焊劑噴出,由產(chǎn)

6、生的噴霧,噴到PCB上. 3.壓力噴嘴噴涂:直接用壓力和空氣帶焊劑從噴嘴噴出 噴涂工藝因素: 設(shè)定噴嘴的孔徑,烽量,形狀,噴嘴間距,幸免重疊阻礙噴涂的均勻性. 設(shè)定超聲霧化器電壓,以獵取正常的霧化量. 噴嘴運(yùn)動(dòng)速度的選擇 PCB傳送帶速度的設(shè)定 焊劑的固含量要穩(wěn)定 設(shè)定相應(yīng)的噴涂寬度 七.免清洗助焊劑的要緊特性可焊性好,焊點(diǎn)飽滿,無焊珠,橋連等不良產(chǎn)生 無毒,不污染環(huán)境,操作安全 焊后板面干燥,無腐蝕性,不粘板 焊后具有在線測(cè)試能力 與SMD和PCB板有相應(yīng)材料匹配性 焊后有符合規(guī)定的表面絕緣電阻值(SIR) 適應(yīng)焊接工藝(浸焊,發(fā)泡,噴霧,涂敷等 助焊劑常見狀況與分析 一、焊后PCB板面殘留

7、多板子臟: 1.焊接前未預(yù)熱或預(yù)熱溫度過低(浸焊時(shí)，時(shí)刻太短)。 2.走板速度太快(FLUX未能充分揮發(fā))。 3.錫爐溫度不夠。 4.錫液中加了防氧化劑或防氧化油造成的。 5.助焊劑涂布太多。 6.元件腳和板孔不成比例（孔太大）使助焊劑上升。 9FLUX使用過程中，較長(zhǎng)時(shí)刻未添加稀釋劑。 二、 著 火： 1.波峰爐本身沒有風(fēng)刀,造成助焊劑涂布量過多,預(yù)熱時(shí)滴到加熱管上。 2.風(fēng)刀的角度不對(duì)(使助焊劑在PCB上涂布不均勻)。 3.PCB上膠條太多,把膠條引燃了。 4.走板速度太快(FLUX未完全揮發(fā),FLUX滴下)或太慢(造成板面熱溫度太高)。 5.工藝問題(PCB板材不行同時(shí)發(fā)熱管與PCB距離

8、太近)。 三、腐 蝕（元器件發(fā)綠，焊點(diǎn)發(fā)黑） 1預(yù)熱不充分（預(yù)熱溫度低，走板速度快）造成FLUX殘留多，有害物殘留太多）。 2使用需要清洗的助焊劑，焊完后未清洗或未及時(shí)清洗。 四、連電，漏電（絕緣性不行） PCB設(shè)計(jì)不合理，布線太近等。 PCB阻焊膜質(zhì)量不行，容易導(dǎo)電。 五、漏焊，虛焊，連焊 FLUX涂布的量太少或不均勻。 部分焊盤或焊腳氧化嚴(yán)峻。 PCB布線不合理（元零件分布不合理）。 發(fā)泡管堵塞，發(fā)泡不均勻，造成FLUX在PCB上涂布不均勻。 手浸錫時(shí)操作方法不當(dāng)。 鏈條傾角不合理。 波峰不平。 六、焊點(diǎn)太亮或焊點(diǎn)不亮 1可通過選擇光亮型或消光型的FLUX來解決此問題）； 2所用錫不行（如

9、：錫含量太低等）。 七、短 路 1）錫液造成短路： A、發(fā)生了連焊但未檢出。 B、錫液未達(dá)到正常工作溫度，焊點(diǎn)間有“錫絲”搭橋。 C、焊點(diǎn)間有細(xì)微錫珠搭橋。 D、發(fā)生了連焊即架橋。 2） PCB的問題：如：PCB本身阻焊膜脫落造成短路 八、煙大，味大： 1.FLUX本身的問題 A、樹脂：假如用一般樹脂煙氣較大 B、溶劑：那個(gè)地點(diǎn)指FLUX所用溶劑的氣味或刺激性氣味可能較大 C、活化劑：煙霧大、且有刺激性氣味 2.排風(fēng)系統(tǒng)不完善 九、飛濺、錫珠： 1）工 藝 A、預(yù)熱溫度低（FLUX溶劑未完全揮發(fā)） B、走板速度快未達(dá)到預(yù)熱效果 C、鏈條傾角不行，錫液與PCB間有氣泡，氣泡爆裂后產(chǎn)生錫珠 D、手

10、浸錫時(shí)操作方法不當(dāng) E、工作環(huán)境潮濕 2）P C B板的問題 A、板面潮濕，未經(jīng)完全預(yù)熱，或有水分產(chǎn)生 B、PCB跑氣的孔設(shè)計(jì)不合理，造成PCB與錫液間窩氣 C、PCB設(shè)計(jì)不合理，零件腳太密集造成窩氣 十、上錫不行,焊點(diǎn)不飽滿 使用的是雙波峰工藝，一次過錫時(shí)FLUX中的有效分已完全揮發(fā) 走板速度過慢，使預(yù)熱溫度過高 FLUX涂布的不均勻。 焊盤,元器件腳氧化嚴(yán)峻，造成吃錫不良 FLUX涂布太少；未能使PCB焊盤及元件腳完全浸潤(rùn) PCB設(shè)計(jì)不合理；造成元器件在PCB上的排布不合理，阻礙了部分元器件的上錫 十一、FLUX發(fā)泡不行 FLUX的選型不對(duì) 發(fā)泡管孔過大或發(fā)泡槽的發(fā)泡區(qū)域過大 氣泵氣壓太低

11、 發(fā)泡管有管孔漏氣或堵塞氣孔的狀況,造成發(fā)泡不均勻 稀釋劑添加過多 十二、發(fā)泡太好 氣壓太高 發(fā)泡區(qū)域太小 助焊槽中FLUX添加過多 未及時(shí)添加稀釋劑,造成FLUX濃度過高 十三、FLUX的顏色 有些無透明的FLUX中添加了少許感光型添加劑，此類添加劑遇光后 變色，但不阻礙FLUX的焊接效果及性能； 十四、PCB阻焊膜脫落、剝離或起泡 1、80%以上的緣故是PCB制造過程中出的問題 A、清洗不潔凈 B、劣質(zhì)阻焊膜 C、PCB板材與阻焊膜不匹配 D、鉆孔中有臟東西進(jìn)入阻焊膜 E、熱風(fēng)整平常過錫次數(shù)太多 2、錫液溫度或預(yù)熱溫度過高 3、焊接時(shí)次數(shù)過多 4、手浸錫操作時(shí)，PCB在錫液表面停留時(shí)刻過錫

12、膏印刷 IlYGl(K IShO3dp 本文介紹：“即使是最好的錫膏、設(shè)備和應(yīng)用方法，也不一定充分保證得到可同意的結(jié)果。使用者必須操縱工藝過程和設(shè)備變量，以達(dá)到良好的印刷品質(zhì)?！?在表面貼裝裝配的回流焊接中，錫膏用于表面貼裝元件的引腳或端子與焊盤之間的連接。有許多變量，如錫膏、絲印機(jī)、錫膏應(yīng)用方法和印刷工藝過程。在印刷錫膏的過程中，基板放在工作臺(tái)上，機(jī)械地或真空夾緊定位，用定位銷或視覺來對(duì)準(zhǔn)。或者絲網(wǎng)(screen)或者模板(stencil)用于錫膏印刷。本文將著重討論幾個(gè)關(guān)鍵的錫膏印刷問題，如模板設(shè)計(jì)和印刷工藝過程。 印刷工藝過程與設(shè)備在錫膏印刷過程中，印刷機(jī)是達(dá)到所希望的印刷品質(zhì)的關(guān)鍵。今

13、天可購(gòu)買到的絲印機(jī)分為兩種要緊類型：實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)。每個(gè)類型有進(jìn)一步的分類，因?yàn)槊總€(gè)公司希望從實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)類型的印刷機(jī)得到不同的性能水平。例如，一個(gè)公司的研究與開發(fā)部門(R&D)使用實(shí)驗(yàn)室類型制作產(chǎn)品原型，而生產(chǎn)則會(huì)用另一種類型。還有，生產(chǎn)要求可能變化專門大，取決于產(chǎn)量。因?yàn)榧す馇懈钤O(shè)備是不可能分類的，最好是選擇與所希望的應(yīng)用相適應(yīng)的絲印機(jī)。在手工或半自動(dòng)印刷機(jī)中，錫膏是手工地放在模板/絲網(wǎng)上，這時(shí)印刷刮板(squeegee)處于模板的另一端。在自動(dòng)印刷機(jī)中，錫膏是自動(dòng)分配的。在印刷過程中，印刷刮板向下壓在模板上，使模板底面接觸到電路板頂面。當(dāng)刮板走過所腐蝕的整個(gè)圖形區(qū)域長(zhǎng)度時(shí)，錫膏通過模板/絲

14、網(wǎng)上的開孔印刷到焊盤上。在錫膏差不多沉積之后，絲網(wǎng)在刮板之后立即脫開(snap off)，回到原地。那個(gè)間隔或脫開距離是設(shè)備設(shè)計(jì)所定的，大約0.0200.040。脫開距離與刮板壓力是兩個(gè)達(dá)到良好印刷品質(zhì)的與設(shè)備有關(guān)的重要變量。假如沒有脫開，那個(gè)過程叫接觸(on-contact)印刷。當(dāng)使用全金屬模板和刮刀時(shí)，使用接觸印刷。非接觸(off-contact)印刷用于柔性的金屬絲網(wǎng)。 刮板(squeegee)類型刮板的磨損、壓力和硬度決定印刷質(zhì)量，應(yīng)該認(rèn)真監(jiān)測(cè)。對(duì)可同意的印刷品質(zhì)，刮板邊緣應(yīng)該銳利和直線。刮板壓力低造成遺漏和粗糙的邊緣，而刮板壓力高或?qū)ｉT軟的刮板將引起斑點(diǎn)狀的(smeared)印刷，

15、甚至可能損壞刮板和模板或絲網(wǎng)。過高的壓力也傾向于從寬的開孔中挖出錫膏，引起焊錫圓角不夠。常見有兩種刮板類型：橡膠或聚氨酯(polyurethane)刮板和金屬刮板。當(dāng)使用橡膠刮板時(shí)，使用70-90橡膠硬度計(jì)(durometer)硬度的刮板。當(dāng)使用過高的壓力時(shí)，滲入到模板底部的錫膏可能造成錫橋，要求頻繁的底部抹擦。為了防止底部滲透，焊盤開口在印刷時(shí)必須提供密封(gasketing)作用。這取決于模板開孔壁的粗糙度。金屬刮刀也是常用的。隨著更密間距元件的使用，金屬刮刀的用量在增加。它們由不銹鋼或黃銅制成，具有平的刀片形狀，使用的印刷角度為3045。一些刮刀涂有潤(rùn)滑材料。因?yàn)槭褂幂^低的壓力，它們可不

16、能從開孔中挖出錫膏，還因?yàn)槭墙饘俚?，它們不象橡膠刮板那樣容易磨損，因此不需要銳利。它們比橡膠刮板成本貴得多，并可能引起模板磨損。使用不同的刮板類型在使用標(biāo)準(zhǔn)元件和密腳元件的印刷電路裝配(PCA)中是有區(qū)分的。錫膏量的要求對(duì)每一種元件有專門大的不同。密間距元件要求比標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝元件少得多的焊錫量。焊盤面積和厚度操縱錫膏量。一些工程師使用雙厚度的模板來對(duì)密腳元件和標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝焊盤施用適當(dāng)?shù)腻a膏數(shù)量。其它工程師采納一種不同的方法 - 他們使用不需要經(jīng)常銳利的更經(jīng)濟(jì)的金屬刮刀。用金屬刮刀更容易防止錫膏沉積量的變化，但這種方法要求改良的模板開孔設(shè)計(jì)來防止在密間距焊盤上過多的錫膏沉積。那個(gè)方法在工業(yè)上變得

17、更受歡迎，然而，使用雙厚度印刷的橡膠刮板也還沒有消逝。 模板(stencil)類型重要的印刷品質(zhì)變量包括模板孔壁的精度和光潔度。保存模板寬度與厚度的適當(dāng)?shù)目v橫比(aspect ratio)是重要的。推舉的縱橫比為1.5。這對(duì)防止模板堵塞是重要。一般，假如縱橫比小于1.5，錫膏會(huì)保留在開孔內(nèi)。除了縱橫比之外，如IPC-7525模板設(shè)計(jì)指南所推舉的，還要有大于0.66的面積比(焊盤面積除以孔壁面積)。IPC-7525可作為模板設(shè)計(jì)的一個(gè)良好開端。制作開孔的工藝過程操縱開孔壁的光潔度和精度。有三種常見的制作模板的工藝：化學(xué)腐蝕、激光切割和加成(additive)工藝。 化學(xué)腐蝕(chemically

18、 etched)模板金屬模板和柔性金屬模板是使用兩個(gè)陽性圖形通過從兩面的化學(xué)研磨來蝕刻的。在那個(gè)過程中，蝕刻不僅在所希望的垂直方向進(jìn)行，而且在橫向也有。這叫做底切(undercutting) - 開孔比希望的較大，造成額外的焊錫沉積。因?yàn)?0/50從兩面進(jìn)行蝕刻，其結(jié)果是幾乎直線的孔壁，在中間有微微沙漏形的收窄。因?yàn)殡娢g刻模板孔壁可能不平滑，電拋光，一個(gè)微蝕刻工藝，是達(dá)到平滑孔壁的一個(gè)方法。另一個(gè)達(dá)到較平滑孔壁的方法是鍍鎳層(nickel plating)。拋光或平滑的表面對(duì)錫膏的釋放是好的，但可能引起錫膏越過模板表面而不在刮板前滾動(dòng)。那個(gè)問題可通過選擇性地拋光孔壁而不是整個(gè)模板表面來幸免。鍍

19、鎳進(jìn)一步改善平滑度和印刷性能。但是，它減小了開孔，要求圖形調(diào)整 激光切割(laser-cut)模板激光切割是另一種減去(subtractive)工藝，但它沒有底切問題。模板直接從Gerber數(shù)據(jù)制作，因此開孔精度得到改善。數(shù)據(jù)可按需要調(diào)整以改變尺寸。更好的過程操縱也會(huì)改善開孔精度。激光切割模板的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是孔壁可成錐形?；瘜W(xué)蝕刻的模板也能夠成錐形，假如只從一面腐蝕，然而開孔尺寸可能太大。板面的開口略微比刮板面的大一點(diǎn)的錐形開孔(0.0010.002，產(chǎn)生大約2的角度)，對(duì)錫膏釋放更容易。激光切割能夠制作出小至0.004的開孔寬度，精度達(dá)到0.0005，因此專門適合于超密間距(ultra-fin

20、e-pitch)的元件印刷。激光切割的模板也會(huì)產(chǎn)生粗糙的邊緣，因?yàn)樵谇懈钇陂g汽化的金屬變成金屬渣。這可能引起錫膏堵塞。更平滑的孔壁可通過微蝕刻來產(chǎn)生。激光切割的模板假如沒有預(yù)先對(duì)需要較薄的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)腐蝕，就不能制成臺(tái)階式多級(jí)模板。激光一個(gè)一個(gè)地切割每一個(gè)開孔，因此模板成本是要切割的開孔數(shù)量而定。 電鑄成型(electroformed)模板制作模板的第三種工藝是一種加成工藝，最普遍地叫做電鑄成型。在那個(gè)工藝中，鎳沉積在銅質(zhì)的陰極心上以形成開孔。一種光敏干膠片疊層在銅箔上(大約0.25厚度)。膠片用紫外光通過有模板圖案的遮光膜進(jìn)行聚合。通過顯影后，在銅質(zhì)心上產(chǎn)生陰極圖案，只有模板開孔保持用光刻膠

21、(photoresist)覆蓋。然后在光刻膠的周圍通過鍍鎳形成了模板。在達(dá)到所希望的模板厚度后，把光刻膠從開孔除掉。電鑄成型的鎳箔通過彎曲從銅心上分開 - 一個(gè)關(guān)鍵的工藝步驟。現(xiàn)在箔片預(yù)備好裝框，制作模板的其它步驟。電鑄成型臺(tái)階式模板能夠做得到，但成本增加。由于可達(dá)到周密的公差，電鑄成型的模板提供良好的密封作用，減少了模板底面的錫膏滲漏。這意味著模板底面擦拭的頻率顯著地降低，減少潛在的錫橋。 結(jié)論化學(xué)腐蝕和激光切割是制作模板的減去工藝?；瘜W(xué)蝕刻工藝是最老的、使用最廣的。激光切割相對(duì)較新，而電鑄成型模板是最新時(shí)興的東西。為了達(dá)到良好的印刷結(jié)果，必須有正確的錫膏材料(黏度、金屬含量、最大粉末尺寸和

22、盡可能最低的助焊劑活性)、正確的工具(印刷機(jī)、模板和刮刀)和正確的工藝過程(良好的定位、清潔拭擦)的結(jié)合。 W&O(g#Cq *,n-#H9gW t/m_Rp ki# i7y0bo 印刷的相關(guān)術(shù)語 1開孔面積百分率 open mesh area percentage 絲網(wǎng)所有網(wǎng)孔的面積與相應(yīng)的絲網(wǎng)總面積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。 2模版開孔面積 open stencil area 絲網(wǎng)印刷模版上所有圖像區(qū)域面積的總和。 3網(wǎng)框外尺寸 outer frame dimension 在網(wǎng)框水平位置上，測(cè)得包括網(wǎng)框上所有部件在內(nèi)的長(zhǎng)與寬的乘積。 4印刷頭 printing head 印刷機(jī)上通過靠著印版動(dòng)作

23、、為焊膏或膠水轉(zhuǎn)移提供必要壓力的部件。 5焊膏或膠水 印刷過程中敷附于PCB板上的物質(zhì)。 6印刷面 printing side(lower side) 絲網(wǎng)印版的底面，即焊膏或膠水與PCB板相接觸的一面。 7 絲網(wǎng) screen mesh 一種帶有排列規(guī)則、大小相同的開孔的絲網(wǎng)印刷模版的載體。 8 絲網(wǎng)印刷 screen printing 使用印刷區(qū)域呈篩網(wǎng)狀開孔印版的漏印方式。 9 印刷網(wǎng)框 screen printing frame 固定并支撐絲網(wǎng)印刷模版載體的框架裝置。 10 離網(wǎng) snap-off 印刷過程中，絲網(wǎng)印版與附著于PCB板上的焊膏或膠水的脫離。 11 刮刀 squeegee

24、 在絲網(wǎng)印刷中，迫使絲網(wǎng)印版緊靠PCB板，并使焊膏或膠水透過絲網(wǎng)印版的開孔轉(zhuǎn)移到PCB板上，同時(shí)刮除印版上多余焊膏或膠水的裝置。 12 刮刀角度 squeegee angle 刮刀的切線方向與PCB板水平面或與壓印輥接觸點(diǎn)的切線之間的夾角，在刮刀定位后非受力或非運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下測(cè)得。 13 刮刀 squeegee blade 刮刀的刀狀部分，直接作用于印版上的印刷焊膏或膠水，使焊膏或膠水附著在PCB板上。 14 刮區(qū) squeegeeing area 刮刀在印版上刮墨運(yùn)行的區(qū)域。 15 刮刀相對(duì)壓力 squeegee pressure, relative 刮刀在某一段行程內(nèi)作用于印版上的線性壓力除

25、以這段行程的長(zhǎng)度。 16 絲網(wǎng)厚度 thickness of mesh 絲網(wǎng)模版載體上下兩面之間的距離。 錫膏印刷質(zhì)量操縱 在表面貼裝裝配的回流焊接中，錫膏用于表面貼裝元件的引腳或端子與焊盤之間的連接。有許多變量，如錫膏、絲印機(jī)、錫膏應(yīng)用方法和印刷工藝過程。在印刷錫膏的過程中，基板放在工作臺(tái)上，機(jī)械地或真空夾緊定位，用定位銷或視覺來對(duì)準(zhǔn)?；蛘呓z網(wǎng)(screen)或者模板(stencil)用于錫膏印刷。本文將著重討論幾個(gè)關(guān)鍵的錫膏印刷問題，如模板設(shè)計(jì)和印刷工藝過程。 印刷工藝過程與設(shè)備在錫膏印刷過程中，印刷機(jī)是達(dá)到所希望的印刷品質(zhì)的關(guān)鍵。今天可購(gòu)買到的絲印機(jī)分為兩種要緊類型：實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)。每個(gè)類

26、型有進(jìn)一步的分類，因?yàn)槊總€(gè)公司希望從實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)類型的印刷機(jī)得到不同的性能水平。例如，一個(gè)公司的研究與開發(fā)部門(R&D)使用實(shí)驗(yàn)室類型制作產(chǎn)品原型，而生產(chǎn)則會(huì)用另一種類型。還有，生產(chǎn)要求可能變化專門大，取決于產(chǎn)量。因?yàn)榧す馇懈钤O(shè)備是不可能分類的，最好是選擇與所希望的應(yīng)用相適應(yīng)的絲印機(jī)。在手工或半自動(dòng)印刷機(jī)中，錫膏是手工地放在模板/絲網(wǎng)上，這時(shí)印刷刮板(squeegee)處于模板的另一端。在自動(dòng)印刷機(jī)中，錫膏是自動(dòng)分配的。在印刷過程中，印刷刮板向下壓在模板上，使模板底面接觸到電路板頂面。當(dāng)刮板走過所腐蝕的整個(gè)圖形區(qū)域長(zhǎng)度時(shí)，錫膏通過模板/絲網(wǎng)上的開孔印刷到焊盤上。在錫膏差不多沉積之后，絲網(wǎng)在刮板

27、之后立即脫開(snap off)，回到原地。那個(gè)間隔或脫開距離是設(shè)備設(shè)計(jì)所定的，大約0.0200.040。脫開距離與刮板壓力是兩個(gè)達(dá)到良好印刷品質(zhì)的與設(shè)備有關(guān)的重要變量。假如沒有脫開，那個(gè)過程叫接觸(on-contact)印刷。當(dāng)使用全金屬模板和刮刀時(shí)，使用接觸印刷。非接觸(off-contact)印刷用于柔性的金屬絲網(wǎng)。 刮板(squeegee)類型刮板的磨損、壓力和硬度決定印刷質(zhì)量，應(yīng)該認(rèn)真監(jiān)測(cè)。對(duì)可同意的印刷品質(zhì)，刮板邊緣應(yīng)該銳利和直線。刮板壓力低造成遺漏和粗糙的邊緣，而刮板壓力高或?qū)ｉT軟的刮板將引起斑點(diǎn)狀的(smeared)印刷，甚至可能損壞刮板和模板或絲網(wǎng)。過高的壓力也傾向于從寬的開

28、孔中挖出錫膏，引起焊錫圓角不夠。常見有兩種刮板類型：橡膠或聚氨酯(polyurethane)刮板和金屬刮板。當(dāng)使用橡膠刮板時(shí)，使用70-90橡膠硬度計(jì)(durometer)硬度的刮板。當(dāng)使用過高的壓力時(shí)，滲入到模板底部的錫膏可能造成錫橋，要求頻繁的底部抹擦。為了防止底部滲透，焊盤開口在印刷時(shí)必須提供密封(gasketing)作用。這取決于模板開孔壁的粗糙度。金屬刮刀也是常用的。隨著更密間距元件的使用，金屬刮刀的用量在增加。它們由不銹鋼或黃銅制成，具有平的刀片形狀，使用的印刷角度為3045。一些刮刀涂有潤(rùn)滑材料。因?yàn)槭褂幂^低的壓力，它們可不能從開孔中挖出錫膏，還因?yàn)槭墙饘俚?，它們不象橡膠刮板那樣

29、容易磨損，因此不需要銳利。它們比橡膠刮板成本貴得多，并可能引起模板磨損。使用不同的刮板類型在使用標(biāo)準(zhǔn)元件和密腳元件的印刷電路裝配(PCA)中是有區(qū)分的。錫膏量的要求對(duì)每一種元件有專門大的不同。密間距元件要求比標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝元件少得多的焊錫量。焊盤面積和厚度操縱錫膏量。一些工程師使用雙厚度的模板來對(duì)密腳元件和標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝焊盤施用適當(dāng)?shù)腻a膏數(shù)量。其它工程師采納一種不同的方法 - 他們使用不需要經(jīng)常銳利的更經(jīng)濟(jì)的金屬刮刀。用金屬刮刀更容易防止錫膏沉積量的變化，但這種方法要求改良的模板開孔設(shè)計(jì)來防止在密間距焊盤上過多的錫膏沉積。那個(gè)方法在工業(yè)上變得更受歡迎，然而，使用雙厚度印刷的橡膠刮板也還沒有消逝。

30、模板(stencil)類型重要的印刷品質(zhì)變量包括模板孔壁的精度和光潔度。保存模板寬度與厚度的適當(dāng)?shù)目v橫比(aspect ratio)是重要的。推舉的縱橫比為1.5。這對(duì)防止模板堵塞是重要。一般，假如縱橫比小于1.5，錫膏會(huì)保留在開孔內(nèi)。除了縱橫比之外，如IPC-7525模板設(shè)計(jì)指南所推舉的，還要有大于0.66的面積比(焊盤面積除以孔壁面積)。IPC-7525可作為模板設(shè)計(jì)的一個(gè)良好開端。制作開孔的工藝過程操縱開孔壁的光潔度和精度。有三種常見的制作模板的工藝：化學(xué)腐蝕、激光切割和加成(additive)工藝。 化學(xué)腐蝕(chemically etched)模板金屬模板和柔性金屬模板是使用兩個(gè)陽性

31、圖形通過從兩面的化學(xué)研磨來蝕刻的。在那個(gè)過程中，蝕刻不僅在所希望的垂直方向進(jìn)行，而且在橫向也有。這叫做底切(undercutting) - 開孔比希望的較大，造成額外的焊錫沉積。因?yàn)?0/50從兩面進(jìn)行蝕刻，其結(jié)果是幾乎直線的孔壁，在中間有微微沙漏形的收窄。因?yàn)殡娢g刻模板孔壁可能不平滑，電拋光，一個(gè)微蝕刻工藝，是達(dá)到平滑孔壁的一個(gè)方法。另一個(gè)達(dá)到較平滑孔壁的方法是鍍鎳層(nickel plating)。拋光或平滑的表面對(duì)錫膏的釋放是好的，但可能引起錫膏越過模板表面而不在刮板前滾動(dòng)。那個(gè)問題可通過選擇性地拋光孔壁而不是整個(gè)模板表面來幸免。鍍鎳進(jìn)一步改善平滑度和印刷性能。但是，它減小了開孔，要求圖

32、形調(diào)整 激光切割(laser-cut)模板激光切割是另一種減去(subtractive)工藝，但它沒有底切問題。模板直接從Gerber數(shù)據(jù)制作，因此開孔精度得到改善。數(shù)據(jù)可按需要調(diào)整以改變尺寸。更好的過程操縱也會(huì)改善開孔精度。激光切割模板的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是孔壁可成錐形。化學(xué)蝕刻的模板也能夠成錐形，假如只從一面腐蝕，然而開孔尺寸可能太大。板面的開口略微比刮板面的大一點(diǎn)的錐形開孔(0.0010.002，產(chǎn)生大約2的角度)，對(duì)錫膏釋放更容易。激光切割能夠制作出小至0.004的開孔寬度，精度達(dá)到0.0005，因此專門適合于超密間距(ultra-fine-pitch)的元件印刷。激光切割的模板也會(huì)產(chǎn)生粗糙的

33、邊緣，因?yàn)樵谇懈钇陂g汽化的金屬變成金屬渣。這可能引起錫膏堵塞。更平滑的孔壁可通過微蝕刻來產(chǎn)生。激光切割的模板假如沒有預(yù)先對(duì)需要較薄的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)腐蝕，就不能制成臺(tái)階式多級(jí)模板。激光一個(gè)一個(gè)地切割每一個(gè)開孔，因此模板成本是要切割的開孔數(shù)量而定。電鑄成型(electroformed)模板制作模板的第三種工藝是一種加成工藝，最普遍地叫做電鑄成型。在那個(gè)工藝中，鎳沉積在銅質(zhì)的陰極心上以形成開孔。一種光敏干膠片疊層在銅箔上(大約0.25厚度)。膠片用紫外光通過有模板圖案的遮光膜進(jìn)行聚合。通過顯影后，在銅質(zhì)心上產(chǎn)生陰極圖案，只有模板開孔保持用光刻膠(photoresist)覆蓋。然后在光刻膠的周圍通過鍍鎳

34、形成了模板。在達(dá)到所希望的模板厚度后，把光刻膠從開孔除掉。電鑄成型的鎳箔通過彎曲從銅心上分開 - 一個(gè)關(guān)鍵的工藝步驟?，F(xiàn)在箔片預(yù)備好裝框，制作模板的其它步驟。電鑄成型臺(tái)階式模板能夠做得到，但成本增加。由于可達(dá)到周密的公差，電鑄成型的模板提供良好的密封作用，減少了模板底面的錫膏滲漏。這意味著模板底面擦拭的頻率顯著地降低，減少潛在的錫橋。 結(jié)論化學(xué)腐蝕和激光切割是制作模板的減去工藝。化學(xué)蝕刻工藝是最老的、使用最廣的。激光切割相對(duì)較新，而電鑄成型模板是最新時(shí)興的東西。為了達(dá)到良好的印刷結(jié)果，必須有正確的錫膏材料(黏度、金屬含量、最大粉末尺寸和盡可能最低的助焊劑活性)、正確的工具(印刷機(jī)、模板和刮刀)

35、和正確的工藝過程(良好的定位、清潔拭擦)的結(jié)合。 Vj Go cEs.kHE SMT差不多工藝構(gòu)成要素絲?。ɑ螯c(diǎn)膠） 貼裝 （固化） 回流焊接 清洗 檢測(cè) 返修 絲印：其作用是將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做預(yù)備。所用設(shè)備為絲印機(jī)（絲網(wǎng)印刷機(jī)），位于SMT生產(chǎn)線的最前端。 點(diǎn)膠：它是將膠水滴到PCB的的固定位置上，其要緊作用是將元器件固定到PCB板上。所用設(shè)備為點(diǎn)膠機(jī)，位于SMT生產(chǎn)線的最前端或檢測(cè)設(shè)備的后面。 貼裝：其作用是將表面組裝元器件準(zhǔn)確安裝到PCB的固定位置上。所用設(shè)備為貼片機(jī)，位于SMT生產(chǎn)線中絲印機(jī)的后面。 固化：其作用是將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與P

36、CB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為固化爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機(jī)的后面。 回流焊接：其作用是將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為回流焊爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機(jī)的后面。 清洗：其作用是將組裝好的PCB板上面的對(duì)人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。所用設(shè)備為清洗機(jī)，位置能夠不固定，能夠在線，也可不在線。 檢測(cè)：其作用是對(duì)組裝好的PCB板進(jìn)行焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢測(cè)。所用設(shè)備有放大鏡、顯微鏡、在線測(cè)試儀（ICT）、飛針測(cè)試儀、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）、X-RAY檢測(cè)系統(tǒng)、功能測(cè)試儀等。位置依照檢測(cè)的需要，能夠配置在生產(chǎn)線合適的地點(diǎn)。 返修：其作用是對(duì)檢測(cè)出現(xiàn)故障的PCB

37、板進(jìn)行返工。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在生產(chǎn)線中任意位置。 焊接材料焊錫作為所有三種級(jí)不的連接：裸片(die)、包裝(package)和電路板裝配(board assembly)的連接材料。另外，錫/鉛(tin/lead)焊錫通常用于元件引腳和PCB的表面涂層?？紤]到鉛(Pb)在技術(shù)上已存在的作用與反作用，焊錫能夠分類為含鉛或不含鉛?，F(xiàn)在，差不多在無鉛系統(tǒng)中找到可行的、代替錫/鉛材料的、元件和PCB的表面涂層材料。但是對(duì)連接材料，對(duì)實(shí)際的無鉛系統(tǒng)的查找仍然進(jìn)行中。那個(gè)地點(diǎn)，總結(jié)一下錫/鉛焊接材料的差不多知識(shí)，以及焊接點(diǎn)的性能因素，隨后簡(jiǎn)要討論一下無鉛焊錫。 焊錫通常定義為液化溫度在40

38、0C(750F)以下的可熔合金。裸片級(jí)的(特不是倒裝芯片)錫球的差不多合金含有高溫、高鉛含量，比如Sn5/Pb95或Sn10/Pb90。共晶或臨共晶合金，如Sn60/Pb40，Sn62/Pb36/Ag2和Sn63/Pb37，也成功使用。例如，載體CSP/BGA板層底面的錫球能夠是高溫、高鉛或共晶、臨共晶的錫/鉛或錫/鉛/銀材料。由于傳統(tǒng)板材料，如FR-4，的賴溫水平，用于附著元件和IC包裝的板級(jí)焊錫局限于共晶，臨共晶的錫/鉛或錫/鉛/銀焊錫。在某些情況，使用了錫/銀共晶和含有鉍(Bi)或銦(In)的低溫焊錫成分。 焊錫能夠有各種物理形式使用，包括錫條、錫錠、錫線、錫粉、預(yù)制錠、錫球與柱、錫膏和

39、熔化狀態(tài)。焊錫材料的固有特性可從三個(gè)方面考慮：物理、冶金和機(jī)械。 物理特性對(duì)今天的包裝和裝配特不重要的有五個(gè)物理特性： 冶金相化溫度(Metallurgical phase-transition temperature)有實(shí)際的暗示，液相線溫度可看作相當(dāng)于熔化溫度，固相線溫度相當(dāng)于軟化溫度。對(duì)給定的化學(xué)成分，液相線與固相線之間的范圍叫做塑性或粘滯時(shí)期。選作連接材料的焊錫合金必須適應(yīng)于最惡劣條件下的最終使用溫度。因此，希望合金具有比所希望的最高使用溫度至少高兩倍的液相線。當(dāng)使用溫度接近于液相線時(shí)，焊錫通常會(huì)變得機(jī)械上與冶金上“脆弱”。 焊錫連接的導(dǎo)電性(electrical conductivi

40、ty)描述了它們的電氣信號(hào)的傳送性能。從定義看，導(dǎo)電性是在電場(chǎng)的作用下充電離子(電子)從一個(gè)位置向另一個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)。電子導(dǎo)電性是指金屬的，離子導(dǎo)電性是指氧化物和非金屬的。焊錫的導(dǎo)電性要緊是電子流產(chǎn)生的。電阻 與導(dǎo)電性相反 隨著溫度的上升而增加。這是由于電子的移動(dòng)性減弱，它直接與溫度上升時(shí)電子運(yùn)動(dòng)的平均自由路線(mean-free-path)成比例。焊錫的電阻也可能受塑性變形的程度的阻礙(增加)。 金屬的導(dǎo)熱性(thermal conductivity)通常與導(dǎo)電性直接相關(guān)，因?yàn)殡娮右o是導(dǎo)電和導(dǎo)熱。(但是，對(duì)絕緣體，聲子的活動(dòng)占要緊。) 焊錫的導(dǎo)熱性隨溫度的增加而減弱。 自從表面貼裝技術(shù)的開始

41、，溫度膨脹系數(shù)(CTE, coefficient of thermal expansion)問題是經(jīng)常討論到的，它發(fā)生在SMT連接材料特性的溫度膨脹系數(shù)(CTE)通常相差較大的時(shí)候。一個(gè)典型的裝配由FR-4板、焊錫和無引腳或有引腳的元件組成。它們各自的溫度膨脹系數(shù)(CTE)為，16.0 10-6/C(FR-4); 23.0 10-6/C(Sn63/Pb37); 16.5 10-6/C(銅引腳); 和6.4 10-6/C(氧化鋁Al2O3無引腳元件)。在溫度的波動(dòng)和電源的開關(guān)下，這些CTE的差不增加焊接點(diǎn)內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變，縮短使用壽命，導(dǎo)致早期失效。兩個(gè)要緊的材料特性決定CTE的大小，晶體結(jié)構(gòu)和熔

42、點(diǎn)。當(dāng)材料具有類似的晶格結(jié)構(gòu)，它們的CTE與熔點(diǎn)是相反的聯(lián)系。 熔化的焊錫的表面張力(surface tension)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，與可熔濕性和其后的可焊接性相關(guān)。由于在表面的斷裂的結(jié)合，作用在表面分子之間的吸引力相對(duì)強(qiáng)度比焊錫內(nèi)部的分子力要弱。因此材料的自由表面比其內(nèi)部具有更高的能量。對(duì)熔濕焊盤的已熔化的焊錫來講，焊盤的表面必須具有比熔化的焊錫表面更高的能量。換句話講，已熔化金屬的表面能量越低(或金屬焊盤的表面能量越高)，熔濕就更容易。 冶金特性在焊錫連接使用期間暴露的環(huán)境條件下，通常發(fā)生的冶金現(xiàn)象包括七個(gè)不同的改變。 塑性變形(plastic deformation)。當(dāng)焊錫受到外力，如

43、機(jī)械或溫度應(yīng)力時(shí)，它會(huì)發(fā)生不可逆變的塑性變形。通常是從焊錫晶體結(jié)合的一些平行平面開始，它可能在全部或局部(焊錫點(diǎn)內(nèi))進(jìn)行，看應(yīng)力水平、應(yīng)變率、溫度和材料特性而定。連續(xù)的或周期性的塑性變形最終導(dǎo)致焊點(diǎn)斷裂。 應(yīng)變硬化(strain-hardening)，是塑性變形的結(jié)果，通常在應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系中觀看得到。 回復(fù)過程(recovery process)是應(yīng)變硬化的相反的現(xiàn)象，是軟化的現(xiàn)象，即，焊錫傾向于釋放儲(chǔ)存的應(yīng)變能量。該過程是熱動(dòng)力學(xué)過程，能量釋放過程開始時(shí)快速，其后過程則較慢。對(duì)焊接點(diǎn)失效敏感的物理特性傾向于恢復(fù)到其初始的值。僅管如此，這可不能阻礙微結(jié)構(gòu)內(nèi)的可見的變化。 再結(jié)晶(recrys

44、tallization)是經(jīng)常在使用期間觀看到的焊接點(diǎn)內(nèi)的另一個(gè)現(xiàn)象。它通常發(fā)生在相當(dāng)較高的溫度下，涉及比回復(fù)過程更大的從應(yīng)變材料內(nèi)釋放的能量。在再結(jié)晶期間，也形成一套新的差不多無應(yīng)變的晶體結(jié)構(gòu)，明顯包括晶核形成和生長(zhǎng)過程。再結(jié)晶所要求的溫度通常在材料絕對(duì)熔點(diǎn)的三分之一到二分之一。 溶液硬化(solution-hardening)，或固體溶液合金化過程，造成應(yīng)力增加。一個(gè)例子確實(shí)是當(dāng)通過添加銻(Sb)來強(qiáng)化Sn/Pb成分。如圖一所示。 沉淀硬化(precipitaion-hardening)包括來自有充分?jǐn)嚢璧奈⒊恋斫Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)化效果。 焊錫的超塑性(superplasticity)出現(xiàn)在低應(yīng)力、

45、高和氣低應(yīng)變率相結(jié)合的條件下。 機(jī)械特性焊錫的三個(gè)差不多的機(jī)械特性包括應(yīng)力對(duì)應(yīng)力特性、懦變阻抗和疲勞阻抗。 盡管應(yīng)力可通過張力、壓力或剪切力產(chǎn)生，大多數(shù)合金的剪切力比張力或壓力要弱。剪切強(qiáng)度是專門重要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)焊接點(diǎn)在使用中經(jīng)受剪切應(yīng)力。 懦變是當(dāng)溫度和應(yīng)力(負(fù)荷)都保持常數(shù)時(shí)的一種全面塑性變形。那個(gè)依靠時(shí)刻的變形可能在絕對(duì)零度以上的任何溫度下發(fā)生。但是，懦變只是在“活躍”溫度才變得重要。 疲勞是在交變應(yīng)力下的合金失效。在循環(huán)負(fù)荷下合金所能忍受的應(yīng)力比靜態(tài)負(fù)荷下小得多。因此，屈服強(qiáng)度，焊錫阻抗永久變形的靜態(tài)應(yīng)力，經(jīng)常與疲勞強(qiáng)度無關(guān)。通常疲勞斷裂開始于幾個(gè)微小的裂紋，在重復(fù)應(yīng)力作用下增長(zhǎng)，造

46、成焊接點(diǎn)截面的承載能力下降。 電子包裝與裝配應(yīng)用中等焊錫一般經(jīng)受低頻疲勞(疲勞壽命小于10,000周期)和高應(yīng)力。溫度機(jī)械疲勞是用來介定焊錫特性的另一個(gè)測(cè)試模式。材料受制于循環(huán)的溫度極限，即溫度疲勞測(cè)試模式。每個(gè)方法都有其獨(dú)特的特性和優(yōu)點(diǎn)，兩者都阻礙焊錫上的應(yīng)變循環(huán)。 性能與外部設(shè)計(jì)人們都認(rèn)識(shí)到焊錫點(diǎn)的可靠性不僅依靠?jī)?nèi)在的特性，而且依靠設(shè)計(jì)、要裝配的元件與板、用以形成焊接點(diǎn)的過程和長(zhǎng)期使用的環(huán)境。還有，焊接點(diǎn)表現(xiàn)的特性是有不于散裝的焊錫材料。因此，一些已建立的散裝焊錫與焊接點(diǎn)之間的機(jī)械及溫度特性可能不完全相同。要緊地，這是由于電路板層表面對(duì)焊錫量的高比率，在固化期間造成大量異相晶核座，以及當(dāng)焊

47、錫點(diǎn)形成時(shí)元素或冶金成分的濃度變化。任何一種情況都可能導(dǎo)致反應(yīng)缺乏均勻性的結(jié)構(gòu)。隨著焊錫點(diǎn)厚度的減少，這種界面衰歇將更明顯。因此，焊接點(diǎn)的特性可能改變，失效機(jī)制可能與從散裝的焊錫得出的不一樣。 元件與板的設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)焊錫點(diǎn)特性有重要阻礙。例如，和焊盤有聯(lián)系的阻焊的設(shè)計(jì)(如限定的或非限定的阻焊)，將阻礙焊錫點(diǎn)的性能以及失效機(jī)制。 對(duì)每一種元件包裝類型，觀看和介定各自的焊接點(diǎn)失效模式。例如，翅形QFP的焊接點(diǎn)裂紋經(jīng)常從焊點(diǎn)圓角的腳跟部開始，第二條裂紋在腳趾區(qū)域；BGA的焊點(diǎn)失效通常在焊錫球與包裝的界面或焊錫球與板的界面發(fā)覺。 另一個(gè)重要因素是系統(tǒng)溫度治理。IC芯片的散熱要求在不斷增加。運(yùn)行期間產(chǎn)生的

48、熱量必須有效地從芯片帶出到包裝表面，然后到室溫。在出現(xiàn)由于過熱而引起的系統(tǒng)失效之前，IC的性能可能變得不穩(wěn)定，和前面所講的溫度與導(dǎo)電性之間的關(guān)系一樣。元件的包裝與電路板的設(shè)計(jì)都會(huì)阻礙到散熱過程的效率。 ToKhQ.P FH4zO1Hy) 焊錫節(jié)點(diǎn)比其替代品聚合膠的傳導(dǎo)熱量要有效得多。 當(dāng)焊錫點(diǎn)通過一個(gè)品質(zhì)過程適當(dāng)?shù)匦纬珊?，與其使用壽命相聯(lián)系的是懦變/疲勞的交互作用、金屬化合的進(jìn)展和微結(jié)構(gòu)的進(jìn)化。失效模式隨系統(tǒng)的構(gòu)成而變化，比如包裝類型(PBGA、CSP、QFP 電容，等)、溫度和應(yīng)變水平、使用的材料、圓角體積焊錫點(diǎn)幾何形狀以及其它設(shè)計(jì)因素。更高功率的芯片和現(xiàn)在設(shè)計(jì)不斷增加密度的電路更加要求焊點(diǎn)

49、的更好的溫度疲勞強(qiáng)度。 無鉛焊錫對(duì)無鉛焊錫的興趣隨著時(shí)刻發(fā)生變化，有興奮也有冷漠。盡管還沒有立法的阻礙，開發(fā)無鉛焊錫的另一個(gè)、可能更重要的目標(biāo)是把焊錫提高到一個(gè)新的性能水平。 典型的PCB裝配共晶錫/鉛(Sn63/Pb37)焊錫點(diǎn)通常遇到累積的退化，造成溫度疲勞。那個(gè)退化經(jīng)常與焊點(diǎn)界面的金相粗糙有關(guān)，如圖二所示，而它又與鉛(Pb)或富鉛(Pb-rich)金相更緊密。 假如取消鉛，那無鉛焊錫經(jīng)受溫度循環(huán)的損害機(jī)制會(huì)改變嗎？在沒有其它要緊失效(金屬間化合、粘合差、過多空洞，等)的條件下，溫度疲勞環(huán)境中無鉛焊錫點(diǎn)的失效機(jī)制專門可能可不能涉及與錫/鉛相同程度的金相粗糙。實(shí)際上應(yīng)該設(shè)計(jì)無鉛合金以防止金相

50、粗糙，因而提供更高的疲勞阻抗，因?yàn)橛羞m當(dāng)?shù)奈⒔Y(jié)構(gòu)進(jìn)化。圖三比較受溫度疲勞的無錫焊錫點(diǎn)的強(qiáng)度，顯示兩種無鉛合金沒有金相粗糙。 已介紹各種無鉛成分。多數(shù)大概至少在一個(gè)區(qū)域失效：例如，可能缺少本身的性能來顯示焊接期間即時(shí)流淌和良好的熔濕性能；熔化溫度可能太高，超出同用PCB的溫度忍耐水平；或者可能展示機(jī)械性能不足。只有那些結(jié)合所希望的物理和機(jī)械特性與滿足制造要求的能力的無鉛焊錫才被認(rèn)做可利用的材料。 SMT中表面安裝元器件的選取摘要：本文要緊從元器件的特性、封裝形式及材料介紹各類元器件的選取，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備分析各種封裝的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)者在SMT設(shè)計(jì)時(shí)期確定表面組裝元器件的封裝形式和結(jié)構(gòu)具有一定

51、的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：SMT 元器件 封裝 選取 一、概述表面安裝元器件的選擇和設(shè)計(jì)是產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)，設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和詳細(xì)電路設(shè)計(jì)時(shí)期確定元器件的電氣性能和功能，在SMT設(shè)計(jì)時(shí)期應(yīng)依照設(shè)備及工藝的具體情況和總體設(shè)計(jì)要求確定表面組裝元器件的封裝形式和結(jié)構(gòu)。表面安裝的焊點(diǎn)既是機(jī)械連接點(diǎn)又是電氣連接點(diǎn)，合理的選擇對(duì)提高PCB設(shè)計(jì)密度、可生產(chǎn)性、可測(cè)試性和可靠性都產(chǎn)生決定性的阻礙。表面安裝元器件在功能上和插裝元器件沒有差不，其不同之處在于元器件的封裝。表面安裝的封裝在焊接時(shí)要經(jīng)受奶高的溫度其元器件和基板必須具有匹配的熱膨脹系數(shù)。這些因素在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必須全盤考慮。選擇合適的封裝，其優(yōu)點(diǎn)要緊是：1

52、）.有效節(jié)約PCB面積；2）.提供更好的電學(xué)性能；3）.對(duì)元器件的內(nèi)部起愛護(hù)作用，免受潮濕等環(huán)境阻礙；4）.提供良好的通信聯(lián)系；5）.關(guān)心散熱并為傳送和測(cè)試提供方便。 二、表面安裝元器件的選取表面安裝元器件分為有源和無源兩大類。按引腳形狀分為鷗翼型和“J”型。下面以此分類闡述元器件的選取。1無源器件元源器件要緊包括單片陶瓷電容器、鉭電容器和厚膜電阻器，外形為長(zhǎng)方形或園柱形。園柱形無源器件稱為“MELF”，采納再流焊時(shí)易發(fā)生滾動(dòng)，需采納專門焊盤設(shè)計(jì)，一般應(yīng)幸免使用。長(zhǎng)方形無源器件稱為“CHIP”片式元器件，它的體積小、重量輕、抗菌素沖擊性和抗震性好、寄生損耗小，被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中。為了獲

53、得良好的可焊性，必須選擇鎳底阻擋層的電鍍。表面安裝電阻器的電容器封裝有各種外形尺寸。在選取時(shí)應(yīng)幸免選擇過小尺寸：0英寸X0.12英寸以幸免使用環(huán)氧玻璃基板FR-4時(shí)產(chǎn)生熱膨脹系數(shù)（CTE）失配片式元件要求能在260溫度下承受5-10S的焊接時(shí)刻。(1)片式電阻器片式電阻器分為兩大類：厚膜型和薄膜型。額定功率為1/16、1/8、1/4瓦，電阻值從1歐到1兆歐的電阻器具有各種尺寸規(guī)格，按外形尺寸分為0805（0。08英寸X0.05英寸）、1206（0.12英寸X0.06英寸）、1210（0.12英寸X0.10英寸）等。一般來講1/16、1/8和1/4瓦的電阻器相應(yīng)于0805、1206及1210。選

54、取時(shí)應(yīng)首選1/8瓦、外形尺寸為1206的元件。（2）陶瓷電容器陶瓷電容器有三種不同的介質(zhì)類型：COG或NPO、X7R和Z5U。它們的電容范圍各不相同。COG或NPO用于在專門寬的溫度、電壓和頻率范圍內(nèi)有高穩(wěn)定性的電路；X7R和Z5U介質(zhì)電容器的溫度和電壓特性較差，要緊應(yīng)用于旁路和去耦場(chǎng)合。陶瓷電容器在波峰焊時(shí)容易開裂，緣故是CTE失配。在焊接時(shí)電極和端接頭的CTE高，受熱比陶瓷快以致失配產(chǎn)生裂紋。解決的工藝方法是波峰焊之前預(yù)熱電路板，減少熱沖擊。Z5U陶瓷電容器比X7R電容器更容易開裂，選取時(shí)應(yīng)盡量采納X7R電容器。 和 片式電阻器一樣，其外形尺寸應(yīng)量選用1206的電容器。（3）電阻網(wǎng)絡(luò)表面安

55、裝電阻器網(wǎng)絡(luò)采納“SO”封裝，管腳為歐翼形。其焊盤圖形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可依照電路需要加以選用。現(xiàn)有最常用外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)如下：150MIL寬外殼（SO）有8、14、16引腳；220MIL寬外殼（SOMC）有14、16引腳；300MIL寬外殼（SOL）有14、16、20、24、28引腳。（4）鉭電容器表面安裝鉭電容器具有極高的體積效率和高可靠性。目前，該元件缺少標(biāo)準(zhǔn)化，一般使用字母標(biāo)記。選擇鉭電容器最要緊的是注意兩頭的端接頭結(jié)構(gòu)。它有兩種要緊的結(jié)構(gòu)形式：一種是非壓膜式，一端焊接短片觸頭；另一種是塑膜式，引腳觸頭向下卷。由于貼片機(jī)動(dòng)性抓取非壓膜式電容器時(shí)易出現(xiàn)貼片不準(zhǔn)的問題，加上這種電容器的金屬端接頭會(huì)使焊

56、點(diǎn)變脆，選取時(shí)應(yīng)盡量選用塑膜式鉭電容器。2、有源器件表面安裝芯片載體有兩大類：陶瓷和塑料。陶瓷芯片封裝的優(yōu)點(diǎn)是：1)氣密性好，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有良好的愛護(hù)作用 2)信號(hào)路徑較短，寄生參數(shù)、噪聲、延時(shí)特性明顯改善 3)降低功耗。缺點(diǎn)是因?yàn)闊o引腳汲取焊膏溶化時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，封裝和基板之間CTE失配可導(dǎo)致焊接時(shí)焊點(diǎn)開裂。目前，最常用的陶瓷餅片載體是無引線陶瓷習(xí)片載體LCCC。塑料封裝目前被廣泛應(yīng)用于軍、民品生產(chǎn)上，具有良好的性價(jià)比。其封裝形式分為：小外形晶體管SOT；小外形集成電路SOIC；塑封有引線芯片載體PLCC；小外形J封裝；塑料扁平封裝PQFP。為了有效縮小PCB面積，在器件功能和性能相同的情況下首選引腳數(shù)20以下的SOIC，引腳數(shù)20-84之間的PLCC，引腳數(shù)大于84的PQFP。 kxci) ySRRxcx 2。2.1無引線陶瓷芯片載體LCCC 電極中心距有1.0mm和1.27mm兩種。矩形有18、22、28、32個(gè)電極數(shù)；方形有16、20、24、28、44、56、68、84、100、124、156個(gè)電極數(shù)。由于目前采納的基板多為FR-4，CTE失配的情況比較嚴(yán)峻，應(yīng)盡量幸免選用。2。2.2小外形晶體終究SOT 其常用的封裝形式為三引腳的SOT23、SOT89，四引腳的SOT143，一般用于二、三極管。SOT23是最常用的三引腳封裝，可容納的最