SMT实用工艺

专 业 的 电 子 组 装 服 务 提 供 商 目 录 4第一章 SMT概述 41.1SMT概述 51.2 SMT相关技术 5一、元器件 5二、窄间距技术（FPT）是SMT发展的必然趋势 5三、无铅焊接技术 6四、SMT主要设备发展情况 71.3常用基本术语 7第二章 SMT工艺概述 72.1 SMT工艺分类 7一、按焊接方式，可分为再流焊和波峰焊两种类型 8二、按组装方式，可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式（见表2-1） 82.2施加焊膏工艺 8一、工艺目的 9二、施加焊膏的要求 9三、施加焊膏的方法 92.3施加贴片胶工艺 9一、工艺目的 9二、表面组装工艺对贴片胶的要求及选择方法 11三、施加贴片胶的方法和各种方法的适用范围 112.4贴装元器件 11一、定义 11二、贴装元器件的工艺要求 112.5再流焊 11一、定义 12二、再流焊原理 14第三章 波峰焊接工艺 143.1波峰焊原理 153.2波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 163.3波峰焊工艺材料 173.4波峰焊工艺流程 173.5波峰焊的主要工艺参数及对工艺参数的调整 193.6波峰焊接质量要求 19第四章 表面组装元器件(SMC／SMD)概述 194.1表面组装元器件基本要求 214.2表面组装元件(SMC)的外形封装、尺寸主要参数及包装方式(见表4-1) 224.3表面组装器件（SMD）的外表封装、引脚参数及包装方式（见表4-2） 224.4表面组装元器件的焊端结构 234.5表面组装电阻、电容型号和规格的表示方法； 244.6表面组装元器件（SMC/SMD）的包装类型 254.7表面组装元器件使人用注意事项 25第五章 表面组装工艺材料介绍――焊膏 255.1焊膏的分类、组成 275.2焊膏的选择依据及管理使用 285.3焊膏的发展动态 285.4无铅焊料简介 30第六章 SMT生产线及其主要设备 306.1 SMT生产线 316.2 SMT生产线主要设备 33第七章SMT印制电路板技术 337.1 PCB设计包含的内容： 337.2如何对SMT电子产品进行PCB设计 36第八章 SMT印制电路板的设计要求 368.1几种常用元器件的焊盘设计 418.2焊盘与印制导线连接，导通孔．测试点．阻焊和丝网的设置 438.3元器件布局设置 468.4基准标志 48第九章 SMT工艺（可生产性）设计----贴装机对PCB设计的要求 489.1可实现机器自动贴装的元器件尺寸和种类 499.2 PCB外形和尺寸 499.3 PCB允许翘曲尺寸 499.4 PCB定位方式 50第十章 SMT不锈钢激光模板制作、外协程序及制作要求 5010.1向模板加工厂发送技术文件 5110.2模板制作外协程序及制作要求 55第十一章SMT贴装机离线编程 5611.1 PCB程序数据编辑 5711.2自动编程优化编辑 5711.3在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑 5811.4校对并备份贴片程序 58第十二章 后附(手工焊)修板及返修工艺介绍 5812.1后附(手工焊)、修板及返修工艺目的 5812.2后附(手工焊)、修板及返修工艺要求 5912.3后附(手工焊)、修板及返修技术要求 5912.4后附(手工焊)、修板及返修方法 61第十三 章 BGA返修工艺 6113.1 BGA返修系统的原理 6113.2 BGA的返修步骤 6313.3 BGA植球工艺介绍 64第十四章 表面组装检验(测)工艺 6414.1表面组装检验(测)工艺介绍 6514.2组装前检验（来料检验） 6714.3工序检验 7114.4表面组装板检验 7414.5 AOl检测与X光检测简介 77第十五章 SMT回流焊接质量 7715.1 PCB焊盘设计 7915.2焊膏质量及焊膏的正确使用 8015.4贴装元器件 . 8015.5回流焊温度曲线 8115.6回流焊设备的质量 81第十六章 波峰焊接质量分析 8216.1设备要求 8216.2材料要求 8416.3印制电路板 8416.4元器件 8416.5工艺 8516.6设备维护 86第十七章 中小型SMT生产线设备选型 8717.1中小型SMT生产线设备选型依据 8817.2中小型SMT生产线设备选型步骤 9317.3 SMT生产线设备选型注意事项 96附录 SMT 在焊接中不良故障 97一.再流焊的工艺特点 99二.影响再流焊质量的原因分析 103三、SMT再流焊接中常见的焊接缺陷分析与预防对策 SMT实用工艺基础 第一章 SMT概述 SMT（表面组装技术）是新一代电子组装技术。经过20世纪80年代和90年代的迅速发展，已进入成熟期。SMT已经成为一个涉及面广，内容丰富，跨多学科的综合性高新技术。最新几年，SMT又进入一个新的发展高潮，已经成为电子组装技术的主流。 1.1SMT概述 SMT是无需对印制板钻插装孔，直接将处式元器件或适合于表面组装的微型元件器贴、焊到印制或其他基板表面规定位置上的装联技术。 由于各种片式元器件的几何尺寸和占空间体积比插装元器件小得多，这种组装形式具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲击、高频特性好和生产效率高等优点。采用双面贴装时，组装密度的5倍以左右，从而使印制板面积节约了60％-70％，重量减轻90％以上。 SMT在投资类电子产品、军事装备领域、计算机、通信设备、彩电调谐器、录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听、传呼机和手机等几乎所有的电子产品生产中都得到广泛应用。SMT是电子装联技术的发展方向，已成为世界电子整机组装技术的主流。 SMT是从厚、薄膜混合电路演变发展而来的。 美国是世界上SMD和SMT最早起源的国家，并一直重视在投资类电子产品和军事装备领域发挥SMT高组装密度和高可靠性能方面的优势，具有很高的水平。 日本在70年代从美国引进SMD和SMT应用在消费类电子产品领域，并投入世资大力加强基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作，从80年代中后期起加速了SMT在产业电子设备领域中的全面推广应用，仅用四年时间使SMT在计算机和通信设备中的应用数量增长了近30％，在传真机中增长40％，使日本很快超过了美国，在SMT方面处于世界领先地位。 欧洲各国SMT的起步较晚，但他们重视发展并有较好的工业基础，发展速度也很快，其发展水平和整机中SMC/SMD的使用效率仅次于日本和美国。80年代以来，新加坡、韩国、香港和台湾省亚洲四小龙不惜投入巨资，纷纷引进先进技术，使SMT获得较快的发展。 据飞利浦公司预测，到2010年全球范围插装元器件的使用率将由目前和40％下降到10％，反之，SMC/SMD将从60％上升到90％左右。 我国SMT的应用起步于80年代初期，最初从美、日等国成套引进了SMT生产线用于彩电谐器生产。随后应用于录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听等生产中，近几年在计算机、通信设备、航空航天电子产品中也逐渐得到应用。 据2000年不完全统计，我国约有40多家企业从事SMC/SMD的生产，全国约有300多家引进了SMT生产线，不同程度的采用了SMT。全国已引进4000-5000台贴装机。随着改革 开放的深入以及加入WTO，近两年一些美、日、新加坡、台商已将SMT加工厂搬到了中国，仅2001-2002一年就引进了4000余台贴装机。我国将成为SMT世界加工厂的基地。我国SMT发展前景是广阔的。 SMT总的发展趋势是：元器件越来越小、组装密度越来越高、组装难度也越来越大。最近几年SMT又进入一个新的发展高潮。为了进一步适应电子设备向短、小、轻、薄方向发展，出现了0210（0.6mm＊0.3mm）的CHIP元年、BGA、CSP、FLIP、CHIP、复合化片式元件等新型封装元器件。由于BGA等元器件技术的发展，非ODS清洗和元铅焊料的出现，引起了SMT设备、焊接材料、贴装和焊接工艺的变化，推动电子组装技术向更高阶段发展。SMT发展速度之快，的确令人惊讶，可以说，每年、每月、每天都有变化。 1.2 SMT相关技术 一、元器件 1. SMC――片式元件向小、薄型发展。其尺寸从1206（3.2mm＊1.6mm）向0805（2.0mm＊1.25mm）－0603（1.6mm＊0.8mm）－0402（1.0mm＊0.5mm）－0201（0.6mm＊0.3mm）发展。 2. SMD――表面组装器件向小型、薄型和窄引脚间距发展。引脚中心距从1.27向0.635mm－0.5mm－0.4mm及0.3mm发展。 3. 出现了新的封装形式BGA（球栅阵列，ball grid arrag）、CSP（UBGA）和FILP CHIP（倒装芯片）。 由于QFP（四边扁平封装器件受SMT工艺的限制，0.3mm的引脚间距已经是极限值。而BGA的引脚的球形的，均匀地分布在芯片的底部。BGA和QFP相比最突出的优点首先是I/O数的封装面积比高，节省了PCB面积，提高了组装密度。其次是引脚间距较大，有1.5mm、1.27mm和1.00mm，组装难度下降，加工窗口更大。例：31mm *31mmR BGA 引脚间距为1.5mm时，有400个焊球（I/O）；引脚间距为1.0mm时，有900个焊球（I/O）。同样是31mm＊31mm的QFP-208，引脚间距为0.5mm时，只有208条引脚。 BGA无论在性能和价格上都有竞争力，已经在高（I/O）数的器件封装中起主导作用。 二、窄间距技术（FPT）是SMT发展的必然趋势 FPT是指将引脚间距在0.635－0.3mm之间的SMD和长＊宽小于等于1.6mm＊0.8mm的SMC组装在PCB上的技术。 由于计算机、通信、航空航天等电子技术飞速发燕尾服，促使半导体集成电路的集成度越来越高，SMC越来越小，SMD的引脚间距也越来越窄。目前，0.635mm和0.5mm引脚间距的QFP已成为工业和军用电子装备中的通信器件。 三、无铅焊接技术 为了防止铅对环境和人体危害，元铅焊接也迅速地被提到议事日程上，日本已研制出无铅焊接并应用到实际生产中，美国和欧洲也在加紧研究。由于目前无铅焊接的焊接温度较高，因此焊接设、PCB材料及焊盘表面镀锡的工艺、元器件耐高温性能及端头电极工艺、再流焊与波峰焊接工艺等等一系列新技术有待研究和解决。 四、SMT主要设备发展情况 1、印刷机 由于新型SMD不断出现、组装密度的提高以及免清洗要求，印刷机的高密度、高精度的提高以及多功能方向发展。目前印刷机大致分为三种档次： （1）半自动印刷机 （2）半自动印刷机加视觉识别系统。增加了CCD图像识别，提高了印刷精度。 （3）全自动印刷机。全自动印刷机除了有自动识别系统外，还有自动更换漏印模板、清洗网板、对QFP器件进行45度角印刷、二维和三维检查印刷结果（焊膏图形）等功能。 目前又有PLOWER FLOWER软料包（DEK挤压式、MINAMI单向气功式等）的成功开发与应用。这种方法焊膏是密封式的，适合免清洗、元铅焊接以及高密度、高速度印刷的要求。 2、贴片机 随着SMC小型化、SMD多引脚窄间距化和复合式、组合式片式元器件、BGA、CSP、DCA（芯片直接贴装技术）、以及表面组装的接插件等新型片式元器件的不断出现，对贴装技术的要求越来越高。近年来，各类自动化贴装机正朝着高速、高精度和多功能方向发展。采用多贴装头、多吸嘴以及高分辨率视觉系统等先进技术，使贴装速度和贴装精度大大提高。 目前最高的贴装速度可达到0.06S/Chip元件左右；高精度贴装机的重复贴装精度为0.05-0.25mm; 多功能贴片机除了能贴装0201(0.6mm*0.3mm)元件外,还能贴装SOIC(小外型集成电路)、PLCC（塑料有引线芯片载体）、窄引线间距QFP、BGA和CSP以及长接插件（150Mm长）等SMD/SMC的能力。 此外，现代的贴片机在传动结构（Y轴方向由单丝械向双丝杠发展）；元件的对中方式（由机械向激光向全视觉发展）；图像识别（采用高分辨CCD）；BGA和CSP的贴装（采用反射加直射镜技术）；采用铸铁机架以减少振动，提高精度，减少磨损；以及增强计算机功能等方面都采用了许多新技术，使操作更加简便、迅速、直观和易掌握。 3、再流焊炉 再流焊炉主要有热板式、红外、热风、红外＋热风和气相焊等形式。 再流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。 辐射传导――主要有红外炉。其优点是热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面焊接时PCB上、下温度易控制。其缺点是温度不均匀；在同一块PCB上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。为了使深颜色和大体积的元器件达到焊接温度、必须提高焊接温度，容易造成焊接不良和损坏元器件等缺陷。 对流传导――主要有热风炉。其优点是温度均匀、焊接质量好。缺点是PCB上、上温差以及沿焊接长度方向的温度梯度不易控制。 （1）目前再流焊倾向采用热风小对流方式，在炉子下面采用制冷手段，以保护炉子上、下和长度方向的温度梯度，从而达到工艺曲线的要求。 （2）是否需要充N2选择（基于免清洗要求提出的） 充 N2的主要作用是防止高温下二次氧化，达到提高可焊性的目的。对于什么样的产品需要充N2，目前还有争议。总的看起来，无铅焊接，以及高密度，特别是引脚中心距为0.5mm以下的焊接过程有必要用N2，否则没有太大必要。另外，如果N2纯度低（如普通20PPN）效果不明显，因此要求N2纯度为100PPN。 蒸 蒸汽焊炉有再次兴起的趋势。特别是对电性能要求极高的军品。 1.3常用基本术语 SMT――表面组装技术； PCB――印制电路板； SMA――表面组装组件； SMC\SMD――片式元件片/片式器件 FPT――窄间距技术。FPT是指将引脚间距在0.635－0.3mm之间的SMD和长乘宽小于等于1.6mm*0.8mm的SMC组装在PCB上的技术。 MELF――园柱形元器件 SOP――羽翼形小外形塑料封装； SOJ――J形小外形塑料封装； TSOP――薄形小小外塑料封装； PLCC――塑料有引线（J形）芯片载体； QFP――四边扁平封装器件； PQFP――带角耳的四边扁平封装器件； BGA――球栅阵列（ball grid array）; DCA――芯片直接贴装技术； CSP――芯片级封装（引脚也在器件底下，外形与BGA相同，封装尺寸BGA小。芯片封装尺寸与芯片面积比≦1.2称为CSP）； THC――通孔插装元器件。 第二章 SMT工艺概述 2.1 SMT工艺分类 一、按焊接方式，可分为再流焊和波峰焊两种类型 1、 再流焊工艺――先将微量的锡铅（SN/PB）焊膏施加到印制板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印刷板表面规定的位置上，最后将贴装好元器件的印制板放以再流焊设备的传送带上，从炉子入口到出口（大约5-6分钟）完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。 2、 波峰焊工艺――先将微量的贴片胶（绝缘粘接胶）施加到印制板的元器件底部或连忙缘位置上，再将片式元器件贴放在印制表面规定的位置上，并进行胶固化。片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后插装分立元器件，最后对片式元器件与插装元器件同时进行波峰焊接。 二、按组装方式，可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式（见表2-1） 组装方式 示意图 电路基板 元器件 特征 全 表 面 组 装 单面表面组装 单面PCB陶瓷基板 表面组装元器件 工艺简单、适用于小型、薄型简单电路 双面表面组装 双面PCB陶瓷基板 表面组装元器件 高密度组装、薄型化 单 面 混 装 SMD和THC都在A面 双面PCB 表面组装元器件和通孔插装元器件 一般采用先贴后插，工艺简单 THC在A面SMD在B面 单面PCB 表面组装元器件和通孔插装元器件 PCB成本低，工艺简单，先贴后插如采用先插后贴，工艺复杂。 双 面 混 装 THC在A面，A、B两面都有SMD 双面PCB 表面组装元器件和通孔插装元器件 适合高密度组装 A、B两面都有SMD和THC 双面PCB 表面组装元器件和通孔插装元器件 2.2施加焊膏工艺 一、工艺目的 把适量的SN/PB焊膏均匀地施加在PCB焊盘上，以保证片式元器件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接。 二、施加焊膏的要求 1、 要求施加的焊膏量均匀，一致性好。焊膏图形要清晰，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、 一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/mm2左右，窄间距元器件应为0.5mg/mm2左右。 3、 焊膏应覆盖每个焊盘的面积，应在75％以上； 4、 焊膏印刷后，应无严重塌落，边缘整齐，错位不大于0.2mm；对窄间距元器件焊盘，错位不大于0.1mm。 5、 基板不允许被焊膏污染。 三、施加焊膏的方法 施加焊膏的方法有三种：滴涂式（即注射式，滴除式又分为手工操作和机器制作）、丝网印刷和金属模板印刷。 各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，以及生产过程中修补、更换元器件等。 2、 丝网印刷――用于元器件焊盘间距较大，组装密度不高的中小批量生产中。 3、 金属模板印刷――用于大批量生产以及组装密度大，有多引线窄间距元器件的产品。 金属模板印刷的质量比较好，模板使用寿命长，因此一般应优先采用金属模板印刷工艺。 2.3施加贴片胶工艺 一、工艺目的 在片式元件与插装元器件混装采用波峰焊工艺时，需要用贴片胶把片式元件暂时固定在PCB的焊盘位置上，防止在传递过程或插装元器件、波峰焊等工序中元件掉落。在双面再流焊工艺中，为防止已焊好面上大型器件因焊接受热熔化而掉落，也需要用贴片胶起辅助固定作用。 二、表面组装工艺对贴片胶的要求及选择方法 1、 表面组装工艺对贴片胶的要求 （1） 具有一定粘度，胶滴之间不拉丝，在元器件与PCB之间有一定的粘接强度，元器件贴装后在搬运过程中不掉落。 （2） 触变性好，涂敷后胶滴不变形，不漫流，能保持足够的高度； （3） 对印制板和元器件无腐蚀，绝缘电阻高和高频特性好； （4） 常温下使用寿命长（常温下固化速度慢）； （5） 在固化温度下固化速度快，固化温度要求在150℃以下，5分钟以内完全固化； （6） 固化后粘接强度高，能经得住波峰焊时260℃的高温以及熔融的锡流波剪切刀的冲击；在焊接过程中无释放气体现象，波峰焊过程中元件不掉落。 （7） 有颜色，便于目视检查和自动检测； （8） 应无毒、无嗅、不可燃，符合环保要求； 2、 贴片胶的选择方法 用于表面组装的贴片胶主要有两种类型：环氧树脂和聚丙烯。 环氧树脂型贴片胶属于热固型，一般固化温度在140±20℃/5min以内； 聚丙烯型贴片胶属于光固型，需要先用UV（紫外）灯照一下，打开化学键，然后再用150±10℃/1－2min完成完全固化。 （1）目前普通采用热固型贴片胶，对设备和工艺的要求都比较简单。由于光固型贴片胶比较充分，粘接牢度高，对于较宽大的元器件应选择光固型贴片胶。 （2）要考虑固化前性能、固化性能及固化后性能，应满足表面组装工艺对贴片胶的要求。 （3）应优先选择固化温度较低、固化时间较短的贴片胶。目前较好的贴片胶的固化条件一般在120-130℃/60c-120s. 3、 贴片胶的使用与保管 （1） 必须储存在5-10℃的条件下，并在有效期（一般3-6个月）内使用； （2） 要求使用前一天从冰箱中取出贴片胶，待贴片胶达到室温后才能打开容器盖，防止水汽凝结； （3） 使用前用不锈钢搅拌棒将贴片胶搅拌均匀，待贴片胶完全无气泡状态下装入注射器，添加完贴片胶后，应盖好容器盖； （4） 点胶或印刷操作工艺应在恒温条件下（23±3℃）进行，因为贴片胶的粘度随温度而变化，以防影响涂敷质量。 （5） 采用印刷工艺时，不能使用回收的贴片胶； （6） 为预防贴片胶硬化和变质，搅拌后贴片胶应在24小时内使用完。剩余的贴片胶要单独存放，不能与新贴片胶混装一起； （7） 点胶或印刷后，应在24小时内完成固化； （8） 操作者尽量避免贴片胶与皮肤接触，若不慎接触，应及时用乙醇擦洗干净。 4、 施加贴片胶的技术要求 （1） 采用光固型贴片胶，元器件下面的贴片胶致少有一半的量处于被照射状态；采用热固型贴片胶，贴片胶可完全被元器件覆盖，见图2-1； （2） 小元件可涂一个胶滴，大尺寸元器件可涂敷多个胶滴； （3） 胶滴的尺寸与高度取决于元器件的类型，胶滴的高度应达到元器件贴装后胶滴能充分接触到元器件底部的高度。胶滴量（尺寸大小或胶滴数量）应根据元器件的尺寸和重量而定；尺寸和重量大的元器件胶滴量应大一些，但也不宜过大，以保证足够的粘接强度为准。 （4） 为了保护可焊接以及焊点的完整性，要求贴片胶在贴装前和贴装后都不能污染元器件端头和PCB焊盘 三、施加贴片胶的方法和各种方法的适用范围 施加贴片胶主要有三种方法：分配器滴涂、针式转印和印刷。 5、 分配器滴涂贴片胶 分配器滴涂可分为手动和全自动两种方式。手动滴涂用于试验或小批量生产中；全自动滴涂用于大批量生产中。全自动滴涂需要专门的全自动点胶设备，也有些全自动贴片机上配有点胶头，具备点胶和贴片两种功能。 手动滴涂方法与焊膏滴涂相同，只是要选择更细的针嘴，压力与时间参数的控制有所不同。 6、 针式转印贴片胶 针式转印机是采用针矩阵组件，先在贴片胶供料盘上蘸取适量的贴片胶，然后转移动PCB的点胶位置上同时进行多点涂敷。此方法效率较高，用于单一品种大批量生产中。 7、 印刷贴片胶 印刷贴片胶的生产效率较高，用于大批量生产中，有丝网和模板两种印刷方法。印刷贴片胶的方法与焊膏印刷工艺相同，只是丝网和模板的设计要求，印刷参数的设置有所不同。 2.4贴装元器件 一、定义 用贴装机或人工将片式元器件准确地贴放在印好焊膏或贴片胶的PCB表面上。 二、贴装元器件的工艺要求 1、 各装配位号元器件的型号、标称值和极性等特征标记要符合装配图和明细表要求。 2、 贴装好的元器件要完好无损。 3、 元器件焊端或引脚不小于1/2的厚度要浸入焊膏。 元器件的端头或引脚均应与焊盘图形对齐、居中。由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。 2.5再流焊 一、定义 再流焊是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软纤焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。 二、再流焊原理 从温度曲线（见图2-2）分析再流焊的原理：当PCB进入升温区（干燥区）时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘、元器件端头和引脚与氧气隔离→PCB进入保温区时，PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件→当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点→PCB进入冷却区，使焊点凝固。此时完成了再流焊。 1、 再流焊特点 与波峰焊技术相比，再流焊有以下特点： 1、 不像波峰焊寻样，要把元器件直接浸渍在熔融的焊料中， 所以元器件受到的热冲小。 2、 能控制焊料的施加量，避免了虚焊 、桥接等焊接缺陷，因此焊接质量好，可靠性高。 3、 有自定位效应（self alignment）――当元器件贴放位置有一定偏离时，由于熔焊料表面张力的作用，当基全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润润时，能在表面张力的作用下自动被拉回到近似目标位置的现象。 4、 焊接中一般不会混入不纯物，使用焊膏时，能正确地保证焊料的组分。 5、 可以采用局部加热热源，从而可在同一基板上采用不同焊接工艺进行焊接。 6、 工艺简单，修板的工作极小。 2、 再流焊的分类 1、 按再流焊加热区域可分为两大类：一类是对PCB整体加热，另一类是对PCB局部加热。 2、 对PCB整体加热再流焊可分为：热板、红外、热风、热风加红外、气相再流焊。 3、 对PCB局部加热再流焊可分为：激光再流焊、聚焦红外再流焊、光束再流焊、热气流再流焊。 3、 再流焊的工艺要求 1、 要设置合理的再流焊温度曲线――再流焊是SMT生产中的关键工序，不恰当的温度曲线设置会导致出现焊接不完全、虚焊、元件翅立、锡珠多等焊接缺陷，影响产品质量。 2、 要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。 3、 焊接过程中，严防传送带震动。 4、 必须对首块印制板的焊接效果进行检查。检查焊接是否完全、有无焊膏融化不充分的痕迹、焊点表面是否光滑、焊点开头否呈半状、焊料球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况等；此外，还要检查PCB表面颜色变化情况。要根据检查结果适当调整温度曲线。在批量生产过程中要定时检查焊接质量的情况，及时对温度曲线进行调整。 第三章 波峰焊接工艺 波峰焊接（波峰焊）主要用于传统通孔插装印制电路板电装工艺，以及表面组装与通孔插装元器件的混装工艺。适用于波峰焊工艺的表面组装元器件有矩形和圆柱形片式元件、SOT以及较小的SOP等器件。 3.1波峰焊原理 用于表面组装元器件的波峰焊设备一般都是双波峰或电磁泵波峰焊机。 下面以双波峰焊机的工艺流程为例，来说明波峰焊原理（见图3-1） 图3-1 双波峰焊接过程示意图 波峰焊原理用于表面组装元器件的波峰焊设备一般都是双波峰或电磁泵波峰焊机。 下面以双波峰焊机的工艺流程为例，来说明波峰焊原理(见图3-1)。 当完成点(或印刷)胶、贴装、胶固化、插装通孔元器件的印制板从波峰焊机的入口端随传送带向前运行，通过焊剂发泡(或喷雾)槽时，印制板下表面的焊盘、所有元器件端头和引脚表面被均匀地涂覆上一层薄薄的焊剂。 随着传送带运行，印制板进入预热区，焊剂中的 溶剂被挥发掉，焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化，印制板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜以及其它污染物被清除；同时，印制板和元器件得到充分预热。 印制板继续向前运行，印制板的底面首先通过第一个熔融的焊料波。第一个焊料波是乱波(振动波或紊流波)，将焊料打到印制板的底面所有的焊盘、元器件焊端和引脚上；熔融的焊料在经过焊剂净化的金属表面上进行浸润和扩散。之后，印制板的底面通过第二个熔融的焊料波，第二个焊料波是平滑波，平滑波将引脚及焊端之间的连桥分开，并去除拉尖(冰柱)等焊接缺陷(图3-2是双波峰焊锡波) 图3-2 双波峰焊锡波 图3-3 双波峰焊理论温度曲线 当印制板继续向前运行离开第二个焊料波后，自然降温冷却形成焊点，即完成焊接。 3.2波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 一、对表面组装元件要求 表面组装元器件的金属电极应选择三层端头结构，元器件体和焊端能经受两次以上260 ℃波峰焊的温度冲击，焊接后元器件体不损坏或变形，片式元件金属端头无剥落(脱帽)现象。 二、对插装元件要求 如采用短插一次焊工艺，插装元件必需预先成形，要求元件引脚露出印制板表面0.8-3mm。 三、对印制电路板要求 基板应能经受260℃／50s的热冲击，铜箔抗剥强度好；阻焊膜在高温下仍有足够的粘附力，焊接后不起皱；一般采用RF4环氧玻璃纤维布印制电路板。 四、印制电路板翘曲度小于0.8-1.0％。 五、对PCB设计要求 对于贴装元器件采用波峰焊工艺的印制电路板必须按照贴装元器件的特点进行设计，元器件布局和排布方向应遵循较小的元件在前和尽量避免互相遮挡的原则。 3.3波峰焊工艺材料 一、焊料 目前一般采用Sn63／Pb37棒状共晶焊料，熔点183℃。 使用过程中,Sn和Pb的含量分别保持在±l％以内；Sn的最小含量为61.5％：焊料中主要杂质的最大含量控制在以下范围内： Cu<0.08％；A1<0.005％；Fe<0.02％；Bi<0.1％；Zn<0.002％；Sb<0.02％；As<0.05％。根据设备的使用情况定期(三个月至半年)检测焊料的主要杂质以及Sn和Pb的含量，不符合要求时更换焊锡或采取其它措施，例如当Sn含量少于要求时，可掺加一些纯Sn。 二.焊剂和焊剂的选择 预热的作用 1.焊剂的作用 (1)焊剂中的松香树脂和活性剂在一定温度下产生活性化反应，能去除焊接金属表面氧化膜，同时松香树旨又能保护金属表面在高温下不再氧化。 (2)焊剂能降低熔融焊料的表面张力，有利于焊料的润湿和扩散。 2.焊剂的特性要求 (1)熔点比焊料低，扩展率>85％。 ( 2)粘度和比重比熔融焊料小，容易被置换，不产生毒气。焊剂的比重可以用溶剂来稀释，一般控制在0.82-0.84。 (3)免清洗型焊剂的比重<0.8，要求固体含量<2.0wt％，不含卤化物，焊后残留物少，不产生腐蚀作用，绝缘性能好，绝缘电阻>1x1011 Ω。 (4)水清洗、半水清洗和溶剂清洗型焊剂要求焊后易清洗。 (5)常温下储存稳定。 3.焊剂的选择 按照清洗要求，焊剂分为免清洗、水清洗、半水清洗和溶剂清洗四种类型。按照松香的活性分类，可分为R(非活性)、RMA(中等活性)、RA(全活性)三种类型，要根据产品对清洁度和电性能的具体要求进行选择。 一般情况下军用及生命保障类产品，如卫星、飞机仪表、潜艇通信、医疗装置和微弱信号测试仪器等电子产品必须采用清洗型的焊剂。其他如通信类、工业设备类、办公设备类及计算机等类型的电子产品可采用免清洗或清洗型的焊剂。一般家用电器类电子产品均可采用免清洗型焊剂或采用RMA(中等活性)松香型焊剂，可不清洗。 三、稀释剂 当焊剂的比重超过要求值时，可使用稀释剂进行稀释；不同型号的焊剂应采用相应的稀释剂。 四、防氧化剂 防氧化剂是为减少焊接时焊料在高温下氧化而加大的辅料，起节约焊料和提高焊接质量作用，目前主要采用油类与还原剂组成的防氧化剂。要求防氧化剂还原能力强、在焊接温度下不碳化。 五、锡渣减除剂 锡渣减除剂能使熔融的焊锡与锡渣分离，从而起到节省焊料的作用。 六、阻焊剂或耐高温阻焊胶带 用于防止波峰焊时后附元件的插孔被焊料堵塞等。 3.4波峰焊工艺流程 焊接前准备 →开波峰焊机→设置焊接参数→首件焊接并检验→连续焊接生产→送修板检验。 3.5波峰焊的主要工艺参数及对工艺参数的调整 一、焊剂涂覆量 要求在印制板底面有薄薄的一层焊剂，要均匀，不能太厚，对于免清洗工艺特别要注意不能过量。焊剂涂覆量要根据波峰焊机的焊剂涂覆系统，以及采用的焊剂类型进行设置。焊剂涂覆方法主要有涂刷与发泡和定量喷射两种方式。 采用涂刷与发泡方式时，必须控制焊剂的比重。焊剂的比重一般控制在0.82-0.84之间(液态松香焊剂原液的比重)。焊接过程中随着时间的延长，焊剂中的溶剂会逐渐挥发，使焊剂的比重增大；其粘度随之增大，流动性也随之变差，影响焊剂润湿金属表面，妨碍熔融的焊料在金属表面上的润湿，引起焊接缺陷。因此，采用传统涂刷及发泡方式时应定时测量焊剂的比重，如发现比重增大，应及时用稀释剂调整到正常范围内；但是，稀释剂不能加入过多，比重偏低会使焊剂的作用下降，对焊接质量也会造成不良影响。另外，还要注意不断补充焊剂槽中的焊剂量，不能低于最低极限位置。 采用定量喷射方式时，焊剂是密闭在容器内的，不会挥发、不会吸收空气中水分、不会被污染，因此焊剂成分能保持不变。关键要求喷头能够控制喷雾量，应经常清理喷头，喷射孔不能堵塞。 二、预热温度和时间 预热的作用： 1.将焊剂中的溶剂挥发掉，这样可以减少焊接时产生气体。 2.焊剂中松香和活性剂开始分解和活化，可以去除印制板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜及其它污染物，同时起到防止金属表面在高温下发生再氧化的作用。 3.使印制板和元器件充分预热，避免焊接时急剧升温产生热应力损坏印制板和元器件。 印制板预热温度和时间要根据印制板的大小、厚度、元器件的大小和多少，以及贴装元器件的多少来确定。预热温度在90—130℃(PCB表面温度)，多层板及有较多贴装元器件时预热温度取上限。预热时间由传送带速度来控制。如预热温度偏低或和预热时间过短，焊剂中的溶剂挥发不充分，焊接时产生气体引 起气孔、锡珠等焊接缺陷；如预热温度偏高或预热时 间过长，焊剂被提前分解，使焊剂失去活性，同样会引起毛刺、桥接等焊接缺陷。因此，要恰当控制顶热温度和时间，最佳的预热温度是在波峰焊前涂覆在PCB底面的焊剂带有粘性(见表3-1)。 PCB类型 元器件 预热温度(℃) 中面板 纯THC或THC与SMD混装 90—100 双面板 纯THC 90—110 双面板 THC与SMD 100—110 多层板 纯THC 110—125 多层板 THC与SMD混装 110一130 三、焊接温度和时间 焊接过程是焊接金属表面、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程，必须控制好焊接温度和时间。如焊接温度偏低，液体焊料的粘度大，不能很好地在金属表面润湿和扩散，容易产生拉尖和桥连、焊点表面粗糙等缺陷。如焊接温度过高，容易损坏元器件，还会由于焊剂被炭化失去活性、焊点氧化速度加快，产生焊点发乌、焊点不饱满等问。 波峰温度一般为250 ±5℃(必须测量打上来的实际波峰温度)。由于热量是温度和时间的，在一定温度下焊点和元件受热的热量随时间的增加而增加。波峰焊的焊接时间通过调整传送带的速度来控制，传送带的速度要根据不同型号波峰焊机的长度、预热温度、焊接温度等因素统筹考虑进行调整。以每个焊点，接触波峰的时间来表示焊接时间，—般焊接时间为3-4秒钟。 四、印制板爬坡角度和波峰高度 印制板爬坡角度为3—7℃。是通过调整波峰焊机传 输装置的倾斜角度来实现的。 适当的爬坡角度有利于排除残留在焊点和元件周 围由焊剂产生的气体，当THC与SMD混装时，由于通孔比较少，应适当加大印制板爬坡角度。通过调节倾斜角度还可以调整PCB与波峰的接触时间，倾斜角度越大，每个焊点接触波峰的时间越短，焊接时间就短；倾斜角度越小，每个焊点接触波峰的时间越长，焊接时间就长。适当加大印制板爬坡角度还有利于焊点与焊料波的剥离。当焊点离开波峰时，如果焊点与焊料波的剥离速度太慢，容易造成桥接。适当的波峰高度使焊料波对焊点增加压力和流速有利于焊料润湿金属表面、流入小孔，波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3处。 五、工艺参数的综合调整 工艺参数的综合调整对提高波峰焊质量是非常重要的。 焊接温度和时间是形成良好焊点的首要条件。焊接温度和时间与预热温度、焊料波的温度、倾斜角度、传输速度都有关系。综合调整工艺参数时首先要保证焊接温度和时间。双波峰焊的第一个波峰一般在235~240℃／1s左右，第二个波峰—般在240-260℃／3s左右。 焊接时间＝焊点与波峰的接触长度／传输速度 焊点与波峰的接触长度可以用一块带有刻度的耐高温玻璃测试板走一次波峰进行测量。 传输速度是影响产量的因素。在保证焊接质量的前提下，通过合理的综合调整各工艺参数，可以实现尽可能的提高产量的目的。 3.6波峰焊接质量要求 一、焊点外观 焊接点表面应完整、连续平滑、焊料量适中，无大气孔和砂眼： 二、润湿性 焊点润湿性好，呈弯月形状，插装元件润湿角θ应小于90°，以15～45°为最好，见图3-4(a)。片式元件闰湿角θ小于90°，焊料应在片式元件金属化端头处全面铺开，形成连续均匀的覆盖层，见图3-4(b)： 三、漏焊、虚焊和桥接等缺陷应降至最少： 四、元件体 焊接后贴装元件无损坏、无丢失、端头电极无脱落： 五、插装元件 要求插装元器件的元件面上锡好(包括元件引脚插装孔和金属化孔)； 六、PCB表面 焊接后印制板表面允许有微小变色，但不允许严重变色，不允许阻焊膜起皱、起泡和脱落。 第四章 表面组装元器件(SMC／SMD)概述 “表面组装元件／表面组装器件”的英文是SurfaceMountedComponents／SurfaceMountedDevices，缩写为SMC／SMD(以下称SMC／SMD)。 表面组装元器件是指外形为矩形片式、圆柱形或异形，其焊端或引脚制作在同一平面内并适用于表面组装的电子元器件。 4.1表面组装元器件基本要求 一、元器件的外形适合自动化表面组装，元件的上表面应易于使用真空吸嘴吸取，下表面具有使用胶粘剂的能力。 二、尺寸、形状标准化、并具有良好的尺寸精度和互换性。 三、包装形式适合贴装机自动贴装要求。 四、具有一定的机械强度，能承受贴装机的贴装应力和基板的弯折应力。 五、元器件的焊端或引脚的可焊性要符合要求。 235℃±5℃，2±0.2s或230℃±5℃，3±0.5s，焊端90％沾锡。 六、符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接要求。 再流焊：235℃±5℃，2±0.2s。 波峰焊：260℃±5℃，5±0.5s。 七、承受有机溶剂的洗涤。 外形 元件名称 封装名称及外形尺寸 主要参数 包装 公制(mm) (inch) 方式 矩形片式元件 电 阻 0603 (0.6x0.3) 0201 0Ω～10MΩ 陶瓷电容 1005 (1.0x0.5) 0402 0.5pf—1.5uf 钽电容 2125 (2.0x1.25) 0805 0.1—100uf／4—35V 编带 电 感 3216 (3.2x1.6) 1206 0.047uH~33Uh 2X 热敏电阻 3225 (3.2x2.5) 1210 1.0kΩ一150kΩ 散装 压敏电阻 4532(4.5x3.2)等 1812 22～270V 磁 珠 (视不同元件而定) Z=7- 125Ω 圆柱片式元件 电 阻 Ф1.0x2.0 0805 0Ω—10MΩ 编带 陶瓷电容 Ф1.4x3.5 Ф2.2x5.9 1206 2210 1.0～33000pf 或 散装 陶瓷振子 2.8x7.0 2511 2～6MHz 复合片式元件 电阻网络 SOP8—20 47Ω～10KΩ 电容网络 1pf—0.47uf 滤波器 4.5x3.2和5.0x5.0 低通、高通、带通等 异形片式元件 铝电解电容 3.0x3.0 0.1、220Uf/4—50V 微调电容器 4.3x4.3 3—50pf 微调电位器 4.5x4.0 100n～2Mn 绕线形电感器 4.5x3.8 10nH～2.2mh 编带 变压器 8.2x6.5 触、旋转、扳钮 各种开关 尺寸不等 3.5—25MHz 振子 10.Ox0.8 规格不等 继电器 16x10 规格不等 托盘 连接器 尺寸不等 规格不等 　4.2表面组装元件(SMC)的外形封装、尺寸主要参数及包装方式(见表4-1) 表4-1表面组装元件(SMC)的外形封装、尺寸、主要参数及包装方式 器件类型 封装名装和外形 引脚数和间距(mm) 包装 片 式 晶 体 管 圆柱形二极管 Sot23 三端 编带 或 SOT89 四端 散装 SOT143 四端 集 成 电 路 SOP（羽翼形小外形塑料封装） TSOP（薄形SOP） 8-44引脚 引脚间距：1.27、 1.0、0.8、0.65、0.5 SOJ（J形小外形塑料封装） 20-40引脚 引脚间距：1.27 PLCC（塑料J型脚芯片载体） 16-84引脚 引脚间距：1.27 编带 LCCC（元引线陶瓷芯片载体） 电极数：18-156 管装 QFP（四边扁平封装器件） PQFP（带角耳的QFP） 20~304引脚 引脚间距：1.27 BGA（球形栅格阵列） CSP（又称ЧBGA。外形与BGA相同，封装尺寸比BGA小。芯片封装尺寸与芯片面积比≤1.2） 焊球间距：15、 1.27、1.0、0.8、0.65 0.5、0.4、0.3 (0.8以下为CSP) 托盘 ELIP CHIP （倒装芯片） MCM（多芯片模块一如同混合电路，将电阻做在陶瓷或PCB上，外贴多个集成电路和电容等其它元件，再封装成一个组件） 1、表面组装元件(SMC)封装尺寸有公制(mm)和英制Gnch)两种表示方法，欧洲大多采用英制(inch)表示，日本大多采用公制(mm)表示。我国没有统一标准，公制(mm)和英制(inch)都可以使用。 2、公制(mm)／英制(inch)转换公式： ·1 inch=25.4mm ·25.4mm x英制(inch)尺寸=公制(mm)尺寸 举例：将0805(0.08inchxO.05inch)英制表示法转换为公制表示法 元件长度：25.4mm*0.08＝2.032≈2mm 元件宽度：25.4mm*0.05=1.27≈1.25mm 0805(0.08inch*0.05inch)的公制表示法为：2125(2.0mm*1.25mm) 4.3表面组装器件（SMD）的外表封装、引脚参数及包装方式（见表4-2） 4.4表面组装元器件的焊端结构 1、 表面组装元件（SMC）的焊端结构 无引线片式元件焊接端头电极一 般为三层金属电极，见图4-1 其内部电极一般为厚膜钯银电极，由于钯银电极直接与铅锡料焊接时，在高温下，熔融的铅锡焊料中的铅会将厚膜钯银电极中的银食蚀食蚀掉，这样会造成虚焊或脱焊，俗称“脱帽”现象。因此在钯银电极外面镀一层镍，镍的耐焊性比较好，而且比较稳定，用镍作中间电极可起到阻挡层的作用。但是镍的可焊性不好，因此在还要在最外面镀一层铅锡，以提高可焊性。 图4-1 无引线片式元件端头三层金属电极示意图 二表面组装器件（SMD）的焊端结构 表面组装器件的焊端结构可分为羽翼形、J形和球形，见图4-2 图4-2 表面组装器件（SMD）的焊端结构示意图 羽翼形的器件封装类型有：SOT、SOP、QFP。 J形的器件封装类型有：SOJ、PLCC。 球形的器件封装类型有：BGA、CSP、FILPCHLP. 4.5表面组装电阻、电容型号和规格的表示方法； 不同厂家和电阻、电容型号、规格表示有所不同 一、电阻型号、规格表示方法（以1/8W560Ω±5％的陶瓷电阻器为例） 1．日本村田公司 RX 39 I G 561 J TA 种类 尺寸 外观 特性 标称阻值 阻值误差 包装形式 2．成都无线电四厂 R 11 1／8 561 J 种类 尺寸 额定功耗 标称阻值 阻值误差 二．电容型号、规格表示方法(以100P土5％50V的瓷介电容器为例) 1.日本村田公司 ’ GRM 4F6 COG 101 J 50P T 电极结构 尺寸 温度特性 标称容值 容量误差 耐压 包装形式 2．成都无线电四厂 cc41 03 CH 101 J 50 T 瓷料类型 尺寸 温度特 性标称容