SMT生产标准技术流程.doc
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1、H:精品资料建筑精品网原稿ok(删除公文)建筑精品网5未上传百度SMT生产技术资料 /09/07WengTITLE: 1. 印刷电路板的设计 2. SMT生产设备工作环境要求 3. SMT工艺质量检查 4. 施加焊膏的通用工艺 5. 无铅焊料简介 6. 用户如何正确使用你的焊膏 7. 焊锡珠的产生原因及解决方法 8. 采用吸笔或镊子手动贴装组件的工艺简介 9. 采用印刷台手工印刷焊膏的工艺简介 10. 采用点胶机手动滴涂焊膏的工艺简介 11. BGA的返修及植球工艺简介 12. 竖碑现象的成因与对策 13. SMT生产标准流程印刷电路板的设计 SMT线路板是表面贴装设计中不可缺少的组成之一。S
2、MT线路板是电子产品中电路组件与器件的支撑件, 它实现了电路组件和器件之间的电气连接。随着电子技术发展, PCB板的体积越来越小, 密度也越来越高, 而且PCB板层不断地增加, 因此, 要求PCB在整体布局、 抗干扰能力、 工艺上和可制造性上要求越来越高。印刷电路板设计的主要步骤; 1: 绘制原理图。2: 组件库的创立。3: 建立原理图与印制板上组件的网络连接关系。4: 布线和布局。5: 创立印制板生产使用数据和贴装生产使用数据。印制电路板的设计过程中要考虑以下问题: 1、 要确保电路原理图组件图形与实物相一致和电路原理图中网络连接的正确性。2、 印制电路板的设计不但仅是考虑原理图的网络连接关
3、系, 而且要考虑电路工程 的一些要求, 电路工程的要求主要是电源线、 地线和其它一些导线的宽度, 线路的连接, 一些组件的高频特性, 组件的阻抗、 抗干扰等。3、 印制电路板整机系统安装的要求, 主要考虑安装孔、 插头、 定位孔、 基准点等都要满足要求, 各种组件的摆放位置和准确地安装在规定的位置, 同时要便于安装、 系统调试、 以及通风散热。4、 印制电路板的可制造性上和它的工艺性上的要求, 要熟悉设计规范和满足生产工艺要求, 使设计出的印制电路板能顺利地进行生产。5、 在考虑元器件在生产上便于安装、 调试、 返修, 同时印制电路板上的图形、 焊盘、 过孔等要标准, 确保元器件之间不会碰撞,
4、 又方便地安装。6、 设计出印制电路板的目的主要是应用, 因此我们要考虑它的实用性和可靠性, 同时减少印制电路板的板层和面积, 从而来降低成本, 适当大一些的焊盘、 通孔、 走线等有利于可靠性的提高, 减少过孔, 优化走线, 使其疏密均匀, 一致性好, 使板面的整体布局美观一些。一、 要使所设计的电路板达到预期的目的, 印刷电路板的整体布局、 元器件的摆放位置起着关键作用, 它直接影响到整个印刷电路板的安装、 可靠性、 通风散热、 布线的直通率。印刷电路板的外层尺寸优先考虑, PCB尺寸过大时, 印制线条长, 阻抗增加, 抗噪声能力下降, 成本也增加, 过小, 则散热不好, 且邻近线条易受干扰
5、, 因此, 首先对PCB的大小和外形, 给出一个合理的定位。再确定特殊组件的位置和单元电路等, 要按电路的流程把整个电路分为几个单元电路或模块, 并以每个单元电路的核心组件( 如集成电路) 为中心, 其它的组件要按一定的顺序均匀、 整齐紧凑地排列在PCB板上, 但不要太靠近这些大的组件, 要有一定的距离, 特别一些比较大、 比较高的组件周围要保持一定的距离, 这样有助于焊接和返修。对于功率较大的集成电路要考虑彩散热片, 要给它留有足够的空间, 而且放于印制板的通风散热好的位置。同时也不要过于集中, 几个大的组件在同一板子上, 要有一定距离, 而且要使她们在45角的方向上, 稍小的一些集成电路如
6、( SOP) 要沿轴向排列, 电阻容组件则垂直轴向排列, 所有这些方向都相对PCB的生产过程的传送方向。这样使元器件有规律的排列, 从而减少在焊接中产生的缺陷。做显示用的发光二极管等, 因在应用过程中要用来观察, 应该考虑放于印制板的边缘处。一些开关、 微调组件等应该放在易于操作的地方。在同频电路中应考虑元器件之间的分布参数, 一般高频电路中应考虑元器件之间的分布参数, 一般电路尽可能使元器件平行排列, 这样不但美观, 而且易于装焊, 同时易于批生产, 位于电路板边缘的元器件, 距离边缘一定要有3-5厘米的距离。在考虑组件位置的同时要对PCB板的热膨胀系数、 导热系数、 耐热性以及弯曲强度等性
7、能进行全面考虑, 以免在生产中对组件或PCB产生不良影响。PCB上的组件位置和外形确定后, 再考虑PCB的布线。有了组件的位置, 根据组件位置进行布线, 印制板上的走线尽可能短是一个原则。走线短, 占用通道和面积都小, 这样直通率会高一些。在PCB板上的输入端和输出端的导线应尽量避开相邻平行, 最好在二线间放有地线。以免发生电路反馈藕合。印制板如果为多层板, 每个层的信号线走线方向与相邻板层的走线方向要不同。对于一些重要的信号线应和线路设计人员达成一致意见, 特别差分信号线, 应该成对地走线, 尽力使它们平行、 靠近一些, 而且长短相差不大。PCB板上所有组件尽量减少和缩短元器件之间的引线和连
8、接, PCB板中的导线最小宽度主要由导线与绝缘层基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为0.05mm, 宽度为1-1.5mm时, 经过2A的电流, 温度不会高于3度。导线宽度1.5mm时可满足要求, 对于集成电路, 特别是数字电路, 一般选用0.02-0.03mm。当然, 只要允许, 我们尽可能的用宽线, 特别是PCB板上的电源线和地线, 导线的最小间距主要是由最不坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于一些集成电路( IC) 以工艺角度考虑可使间距小于5-8mm。印制导线的弯曲处一般用圆弧最小, 避免使用小于90度弯的走线。而直角和夹角在高频电路中会影响电性能, 总之, 印制板
9、的布线要均匀, 疏密适当, 一致性好。电路中尽量避开使用大面积铜箔, 否则, 在使用过程中时间过长产生热量时, 易发生铜箔膨胀和脱落现象, 如必须使用大面积铜箔时, 可采用栅格状导线。导线的端口则是焊盘。焊盘中心孔要比器件引线直径大一些。焊盘太大在焊接中易形成虚焊, 焊盘外径D一般不小于( d1.2) mm, 其中d为孔径, 对于一些密度比较大的组件的焊盘最小直径可取( d+1.0) mm, 焊盘设计完成后, 要在印制板的焊盘周围画上器件的外形框, 同时标注文字和字符。一般文字或外框的高度应该在0.9mm左右, 线宽应该在0.2mm左右。而且标注文字和字符等线不要压在焊盘上。如果为双层板, 则
10、底层字符应该镜像标注。二、 为了使所设计的产品更好有效地工作, PCB在设计中不得不考虑它的抗干扰能力, 而且与具体的电路有着密切的关系。线路板中的电源线、 地线等设计尤为重要, 根据不同的电路板流过电流的大小, 尽量加大电源线的宽度, 从而来减小环路电阻, 同时电源线与地线走向以及数据传送方向保持一致。有助于电路的抗噪声能力的增强。PCB上即有逻辑电路又有线性电路, 使它们尽量分开, 低频电路可采用单点并联接地, 实际布线可把部分串联后再并联接地, 高频电路采用多点串连接地。地线应短而粗, 对于高频组件周围可采用栅格大面积地箔, 地线应尽量加粗, 如果地线很细的导线, 接地电位随电流的变化,
11、 使抗噪性能降低。因此应加粗接地线, 使其能达到三位于电路板上的允许电流。如果设计上允许能够使接地线在2-3mm以上的直径宽度, 在数字电路中, 其接地线路布成环路大多能提高抗噪声能力。PCB的设计中一般常规在印制板的关键部位配置适当的退藕电容。在电源入端跨线接10-100uF的电解电容, 一般在20-30管脚的附近, 都应布置一个0.01PF的瓷片电容, 一般在20-30管脚的集成电路芯片的电源管脚附近, 都应布置一个0.01PF的磁盘电容, 对于较大的芯片, 电源引脚会有几个, 最好在它们附近都加一个退藕电容, 超过200脚的芯片, 则在它四边上都加上至少二个退藕电容。如果空隙不足, 也可
12、4-8个芯片布置一个1-10PF钽电容, 对于抗干扰能力弱、 关断电源变化大的组件应在该组件的电源线和地线之间直接接入退藕电容, 以上无论那种接入电容的引线不易过长。三、 线路板的组件和线路设计完成后, 接上来要考虑它的工艺设计, 目的将各种不良因素消灭在生产开始之前, 同时又要兼顾线路板的可制造性, 以便生产出优质的产品和批量进行生产。前面在说组件得定位及布线时已经把线路板的工艺方面涉及到一些。线路板的工艺设计主要是把我们设计出的线路板与组件经过SMT生产线有机的组装在一起, 从而实现良好电气连接达到我们设计产品的位置布局。焊盘设计, 布线以抗干扰性等还要考虑我们设计出的板子是不是便于生产,
13、 能不能用现代组装技术SMT技术进行组装, 同时要在生产中达到不让产生不良品的条件产生设计高度。具体有以下几个方面: 1: 不同的SMT生产线有各自不同的生产条件, 但就PCB的大小, pcb的单板尺寸不小于200*150mm。如果长边过小能够采用拼版, 同时长与宽之比为3: 2或4: 3电路板面尺寸大于200150mm时, 应考虑电路板所受的机械强度。2: 当电路板尺寸过小, 对于SMT整线生产工艺很难, 更不易于批量生产, 最好方法采用拼板形式, 就是根据单板尺寸, 把2块、 4块、 6块等单板组合到一起, 构成一个适合批量生产的整板, 整板尺寸要适合可贴范围大小。3: 为了适应生产线的贴
14、装, 单板要留有3-5mm的范围不放任何组件, 拼板留有3-8mm的工艺边, 工艺边与PCB的连接有三种形式: A无搭边, 有分离槽, B有搭边, 又有分离槽, C有搭边, 无分离槽。设有冲裁用工艺搭国。根据PCB板的外形, 有途等适用不同的拼板形式。对PCB的工艺边根据不同机型的定位方式不同, 有的要在工艺边上设有定位孔, 孔的直径在4-5厘米, 相对比而言, 要比边定位精度高, 因此有定位孔定位的机型在进行PCB加工时, 要设有定位孔, 而且孔设计的要标准, 以免给生产带来不便。4: 为了更好的定位和实现更高的贴装精度, 要为PCB设上基准点, 有无基准点和设的好与坏直接影响到SMT生产线
15、的批量生产。基准点的外形可为方形、 圆形、 三角形等。而且直径大约在1-2mm范围之内, 在基准点的周围要在3-5mm的范围之内, 不放任何组件和引线。同时基准点要光滑、 平整, 不要任何污染。基准点的设计不要太靠近板边, 要有3-5mm的距离。5: 从整体生产工艺来说, 其板的外形最好为距形, 特别对于波峰焊。采用矩形便于传送。如果PCB板有缺槽要用工艺边的形式补齐缺槽, 对于单一的SMT板允许有缺槽。但缺槽不易过大应小于有边长长度的1/3。总之, 不良品的产生是每一个环节都有可能, 但就PCB板设计这个环节, 应该从 各个方面去考虑, 让其即很好实现我们设计该产品目的, 又要在生产中适合S
16、MT生产线的批量生产, 尽力设计出高质量的PCB板, 把出现不良品的机率降到最低。SMT生产设备工作环境要求 SMT生产设备是高精度的机电一体化设备, 设备和工艺材料对环境的清洁度、 湿度、 温度都有一定的要求, 为了保证设备正常运行和组装质量, 对工作环境有以下要求: 1:电源: 电源电压和功率要符合设备要求电压要稳定, 要求: 单相AC220( 22010, 50/60 HZ) 三相AC380V( 22010, 50/60 HZ) 如果达不到要求, 需配置稳压电源, 电源的功率要大于功耗的一倍以上。2: 温度: 环境温度: 233为最佳。一般为1728。极限温度为1535( 印刷工作间环境
17、温度为233为最佳) 3: 湿度: 相对湿度: 4570%RH4: 工作环境: 工作间保持清洁卫生, 无尘土、 无腐蚀性气体。空气清洁度为100000级( BGJ73-84) ; 在空调环境下, 要有一定的新风量, 尽量将CO2含量控制在1000PPM以下, CO含量控制10PPM以下, 以保证人体健康。5: 防静电: 生产设备必须接地良好, 应采用三相五线接地法并独立接地。生产场所的地面、 工作台垫、 坐椅等均应符合防静电要求。6: 排风: 再流焊和波峰焊设备都有排风要求。7: 照明: 厂房内应有良好的照明条件, 理想的照度为800LUX1200LUX,至少不能低于300LUX。8: SMT
18、生产线人员要求: 生产线各设备的操作人员必须经过专业技术培训合格, 必须熟练掌握设备的操作规程。 操作人员应严格按安全技术操作规程和工艺要求操作。SMT工艺质量检查 一、 检查内容( 1) 组件有无遗漏。( 2) 组件有无贴错。( 3) 有无短路。( 4) 有无虚焊。前三种情况却好检查, 原因也很清楚, 很好解决, 但虚焊的原因却是比较复杂。二、 虚焊的判断1、 采用在线测试仪专用设备( 俗称针床) 进行检验。2、 目视( 含用放大镜、 显微镜) 检验。当目视发现焊点焊料过少焊锡浸润不良, 或焊点中间有断缝, 或焊锡表面呈凸球状, 或焊锡与SMD不相亲融等, 就要引起注意了, 即便轻微的现象也
19、会造成隐患, 应立即判断是否是存在批次虚焊问题。判断的方法是: 看看是否较多PCB上同一位置的焊点都有问题, 如只是个别PCB上的问题, 可能是焊膏被刮蹭、 引脚变形等原因, 如在很多PCB上同一位置都有问题, 此时很可能是组件不好或焊盘有问题造成的。三、 虚焊的原因及解决1、 焊盘设计有缺陷。焊盘上不应存在通孔, 通孔会使焊锡流失造成焊料不足; 焊盘间距、 面积也需要标准匹配, 否则应尽早更正设计。2、 PCB板有氧化现象, 即焊盘发乌不亮。如有氧化现象, 可用橡皮擦去氧化层, 使其亮光重现。PCB板受潮, 如怀疑可放在干燥箱内烘干。PCB板有油渍、 汗渍等污染, 此时要用无水乙醇清洗干净。
20、3、 印过焊膏的PCB, 焊膏被刮、 蹭, 使相关焊盘上的焊膏量减少, 使焊料不足。应及时补足。补的方法可用点胶机或用竹签挑少许补足。 4、 SMD( 表面贴装元器件) 质量不好、 过期、 氧化、 变形, 造成虚焊。这是较多见的原因。( 1) 氧化的组件发乌不亮。氧化物的熔点升高, 此时用三百多度度的电铬铁加上松香型的助焊剂能焊接, 但用二百多度的SMT回流焊再加上使用腐蚀性较弱的免清洗焊膏就难以熔化。故氧化的SMD就不宜用再流焊炉焊接。买组件时一定要看清是否有氧化的情况, 且买回来后要及时使用。同理, 氧化的焊膏也不能使用。( 2) 多条腿的表面贴装组件, 其腿细小, 在外力的作用下极易变形
21、, 一旦变形, 肯定会发生虚焊或缺焊的现象, 因此贴前焊后要认真检查及时修复。施加焊膏的通用工艺 一: 工艺目的把适量的Sn/Pb焊膏均匀地施加在PCB焊盘上, 以保证贴片组件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接, 并具有足够的机械强度。二: 技术要求1: 施加的焊膏量均匀, 一致性好。焊盘图形要清晰, 相邻的图形之间尽量不要粘连。焊膏图形与焊盘图形要一致, 尽量不要错位。2: 在一般情况下, 焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/2左右。对窄间距元器件, 应为0.5mg/2左右。3: 印刷在基板上的焊膏与希望重量值相比, 可允许有一定的偏差, 至于焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75以上。采用免
22、清洗技术时, 要求焊膏全部位元元元元元元元于焊盘上。4: 焊膏印刷后, 应无严重塌落, 边缘整齐, 错位不大于0.2, 对窄间距元器件焊盘, 错位不大于0.1。基板表面不允许被焊膏污染。采用免清洗技术时, 可经过缩小模板开口尺寸的方法, 使焊膏全部位元元元元元元元于焊盘上。三: 施加焊膏的方法和各种方法的适用范围施加焊膏的方法有两种: 滴涂式( 即注射式, 滴涂式又分为手动和自动滴涂机两种方法) 、 金属模板印刷。两种方法的适用范围如下: 1: 手工滴涂法-用于极小批量生产或新产品的模型样机和性能样机的研制阶段, 以及生产中修补, 更换组件等。2: 金属模板印刷-用于大中批量生产, 组装密度大
23、, 以及有多引线窄间距器件的产品( 窄间距器件是指引脚中心距不大一0.65mm的表面组装器件; 也指长宽不大于1.60.8mm的表面组装组件) 。由于金属模板印刷的质量比较好, 而且金属模板使用寿命长, 因此一般应优先采用金属模板印刷工艺。无铅焊料简介 一: 无铅焊料的发展铅及其化合物会给人类生活环境和安全带来较大的危害。电子工业中大量使用Sn/Pb合金焊料是造成应用污染的重要来源之一。日本首先研制出无铅焊料并应用到实际生产中, 并从 起禁止使用美国和欧洲提出 7月1日起禁止使用。另外特别强调电子产品的废品回收问题。中国一些独资和合资企业的出口产品也有了应用。无铅焊料已进主实用性阶段。中国当前
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