電子裝聯(lián)工藝培訓(xùn)教材

1、第一章 電子裝聯(lián)工藝概述 第二章 外表組裝工藝(SMT)第三章 波峰焊工藝 目錄第一章 電子裝聯(lián)工藝概述一、電子裝聯(lián)的定義 根據(jù)成熟的電路原理圖，將各種電子元器件、機(jī)電元器件以及基板合理地設(shè)計(jì)、互聯(lián)、安裝、調(diào)試，使其成為適用的、可生產(chǎn)的電子產(chǎn)品包括集成電路、模塊、整機(jī)、系統(tǒng)的技術(shù)過(guò)程。二、電子裝聯(lián)的開(kāi)展 電子封裝技術(shù)電子裝聯(lián)技術(shù)第一代電子管時(shí)代（50年代）分立組件、分立走線、金屬底板、電子管、接線柱、線扎、手工THT技術(shù)第二代晶體管時(shí)代（60年代）分立組件、單層/雙面印制電路板、手工THT技術(shù)第三代集成電路時(shí)代（70年代）IC、雙面印制電路板、初級(jí)多層印制板、初級(jí)厚/薄膜混合集成電路、波峰焊第

2、四代大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路時(shí)代（80年代）細(xì)線多層印制板、多層厚/薄膜混合集成電路、HDI(高密度組裝技術(shù)）、SMT、再流焊第五代超大規(guī)模集成電路時(shí)代（90年代）BGA、CSP、SMT、MCM(多芯片組件）、3D（立體組裝技術(shù)）、MPT（微組裝技術(shù)）、DCA(直接芯片組裝技術(shù)）、TAB(載帶焊技術(shù)）、無(wú)鉛焊接技術(shù)、穿孔回流焊技術(shù)、選擇焊技術(shù)、乳化半水清洗技術(shù)、激光再流焊技術(shù)、金絲焊技術(shù)、凸點(diǎn)制造技術(shù)、FLIP CHIP(倒裝焊技術(shù)）、汽相焊技術(shù)DIPSOICPLCCQFPBGA三、電子裝聯(lián)工藝流程印刷貼片回流焊元件預(yù)處理插裝波峰焊修板組裝分板調(diào)試涂覆老化 外表組裝技術(shù)，英文為“Surface

3、 Mount Technology，簡(jiǎn)稱SMT，它是將外表組裝元器件無(wú)引腳或短引腳的元器件貼、焊到印制電路板外表規(guī)定位置上的電路裝聯(lián)技術(shù)，所用的印制電路板無(wú)需鉆插裝孔。 1、外表組裝技術(shù)SMT第二章 外表組裝工藝SMT)一、外表組裝簡(jiǎn)介Surface mountThrough-hole與通孔組裝工藝相比SMA的特點(diǎn)：高密度高可靠小型化低成本生產(chǎn)的自動(dòng)化2、外表組裝技術(shù)的特點(diǎn) 3、SMT三大關(guān)鍵工序印刷貼片回流焊4、外表組裝方式 序號(hào)組裝方式 工藝流程組件結(jié)構(gòu)1單面混裝 SMC和THC都在A面 A面絲印貼片回流A面插裝THC波峰焊2雙面混裝SMD和THC分布在不同面B面印膠貼片固化A面插裝THC

4、波峰焊3A、B兩面都有SMCTHC在A面A面絲印貼片回流B面印膠貼片固化A面插裝THC波峰焊45表面組裝單面表面組裝雙面表面組裝A面絲印貼片回流A面絲印貼片回流B面絲印貼片回流二、絲網(wǎng)印刷工藝 1 印刷機(jī) 印刷機(jī)最主要的功能是在 PCB 光板上印刷焊錫膏，可以實(shí)現(xiàn)單面板以及雙面板的錫膏印刷，并在柔性支撐系統(tǒng)的支持下快速完成雙面板錫膏印刷時(shí)的換線操作；在錫膏的印刷過(guò)程中對(duì)印刷模板采用干擦、濕擦、真空擦拭的組合方式來(lái)保證印刷質(zhì)量；印刷結(jié)束后可以準(zhǔn)確地進(jìn)行2D 焊錫膏覆蓋率檢查，對(duì)印刷效果進(jìn)行確認(rèn)；在整個(gè)印刷過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程統(tǒng)計(jì)，監(jiān)視各工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)狀況以確保連續(xù)屢次的印刷操作都滿足質(zhì)量要求。 2

5、、焊膏1常用的焊料合金焊料合金有多種類型。焊料中的合金成分和比例對(duì)焊料的熔點(diǎn)、密度、機(jī)械性能、熱性能和電性能等都有顯著的影響。焊錫膏用于回流焊，焊錫棒用于波峰焊，焊錫絲用于手工焊，焊錫球用于BGA、CSP器件封裝。 2焊膏的主要成分 成 分主 要 材 料作 用焊料合金粉末Sn/PbSn/Pb/Ag SMD與電路的連接 活化劑松香，甘油硬脂酸脂鹽酸，聯(lián)氨，三乙醇酸 金屬表面的凈化 增粘劑松香，松香脂，聚丁烯凈化金屬表面，與SMD保持粘性溶 劑丙三醇，乙二醇對(duì)焊膏特性的適應(yīng)性搖溶性附加劑Castor石臘（臘乳化液）軟膏基劑防離散，塌邊等焊接不良3、鋼網(wǎng)制造技術(shù)鋼網(wǎng)制造技術(shù)有化學(xué)蝕刻、電鑄成型和激光

6、切割 。 模板制造技術(shù) 化學(xué)蝕刻模板電鑄成型模板激光切割模板簡(jiǎn) 介優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)在金屬箔上涂抗蝕保護(hù)劑用銷釘定位感光工具將圖形曝光在金屬箔兩面，然后使用雙面工藝同時(shí)從兩面腐蝕金屬箔通過(guò)在一個(gè)要形成開(kāi)孔的基板上顯影刻膠，然后逐個(gè)原子，逐層地在光刻膠周圍電鍍出模板直接從客戶的原始Gerber數(shù)據(jù)產(chǎn)生，在作必要修改后傳送到激光機(jī)，由激光光束進(jìn)行切割成本最低周轉(zhuǎn)最快形成刀鋒或沙漏形狀縱橫比1.5：1提供完美的工藝定位沒(méi)有幾何形狀的限制改進(jìn)錫膏的釋放要涉及一個(gè)感光工具電鍍工藝不均勻失去密封效果密封塊可能會(huì)去掉縱橫比1：1錯(cuò)誤減少消除位置不正機(jī)會(huì)激光光束產(chǎn)生金屬熔渣造成孔壁粗糙縱橫比1：14、絲網(wǎng)印刷主要工

7、藝參數(shù)絲網(wǎng)印刷主要工藝參數(shù)有刮刀速度、刮刀壓力、刮刀寬度、刮刀形狀與制作材料、印刷間隙及別離速度等。 1刮刀速度刮刀的速度和錫膏的黏稠度有很大的關(guān)系，刮刀速度越慢，錫膏的黏稠度越大；同樣，刮刀速度越快，錫膏的黏稠度越小。一般刮刀速度選擇在1240mm/s。假設(shè)速度太快，會(huì)造成刮刀通過(guò)模板窗口的時(shí)間太短，導(dǎo)致錫膏不能充分滲入窗口。 2刮刀壓力刮刀的壓力對(duì)印刷質(zhì)量影響很大，壓力太小，那么Y方向的力也小，那么漏進(jìn)窗口的錫膏量少，PCB上錫膏量缺乏，太大的壓力，那么導(dǎo)致錫膏印得太薄。一般把刮刀的壓力，設(shè)定在0.5kg/25mm 。 3刮刀寬度如果刮刀相對(duì)于PCB過(guò)寬，那么就需要更大的壓力、更多的錫膏參

8、與其工作，因而會(huì)造成錫膏的浪費(fèi)。一般刮刀的寬度為PCB長(zhǎng)度印刷方向加上50 mm左右為最正確，并要保證刮刀頭落在金屬模板上。 4刮刀形狀與制作材料 刮刀按制作形狀可分為菱形和拖裙形兩種，從制作材料上可分為聚胺酯和金屬刮刀兩種。 5印刷間隙印刷間隙是鋼板裝夾后與PCB之間的距離，關(guān)系到印刷后PCB上的留存量，其距離增大，錫膏量增多，一般控制在00.07mm。6別離速度錫膏印刷后，鋼板離開(kāi)PCB的瞬時(shí)速度即別離速度。 5、貼片膠印刷工藝在電路板雙面混裝工藝中，采用貼片膠波峰焊時(shí)，用貼片膠把片式元件暫時(shí)固定在PCB的焊盤位置上，防止轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程、插裝元件及波峰焊等工序中元件掉落。目前采用的貼片膠有光固型

9、和熱固型兩種 。光固型貼片膠位置 熱固型貼片膠位置三、外表貼裝1、貼裝設(shè)備貼片機(jī) 貼片機(jī)是貼裝SMC的設(shè)備，它是機(jī)-電-光以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的綜合體，通過(guò)吸取-位移-定位-放置等功能實(shí)現(xiàn)了將SMD元件快速而準(zhǔn)確地貼裝到PCB印制板所指定的焊盤位置。貼片機(jī)是SMT生產(chǎn)線最關(guān)鍵的設(shè)備，往往占了整條生產(chǎn)線投資額的一半以上。2、貼片機(jī)的主要參數(shù) PCB尺寸能貼裝的PCB最小尺寸、最大尺寸和厚度。 貼片速度常見(jiàn)有兩種表示方法，chip：秒/chip ，IC：秒/QFP或萬(wàn)片/小時(shí)。 貼片精度貼片精度包括定位精度、重復(fù)精度和分辨率。 定位精度：實(shí)際貼片位置與設(shè)定貼片位置的偏差，包括X、Y位移誤差、旋轉(zhuǎn)誤差

10、。 重復(fù)精度：是描述貼片機(jī)重復(fù)地返回設(shè)定貼片位置的能力。 分辨率：指貼片機(jī)機(jī)械位移的最小當(dāng)量，它取決于伺服馬達(dá)和軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)或線性編碼器的分辨率，即貼片機(jī)所采取的實(shí)現(xiàn)高精度貼片的手段。 最大料位最多能貼多少種器件。送料器有帶狀供料器如8mm、12mm、16mm、24mm、32mm等、托盤送料器、振動(dòng)送料器和散裝送料器。 貼片元件尺寸 能貼裝的最小元器件尺寸和最大元器件尺寸以及引腳的最小間距。如貼片機(jī)能貼裝的CHIP器件最小尺寸為0201，能貼裝的IC最大尺寸為50mm50mm，包括QFP，BGA，CF等。 元器件的包裝如：帶裝、管裝、盤裝、散裝等。 四、回流焊工藝ERSA 3/20 通過(guò)

11、專用的設(shè)備提供一種加熱環(huán)境熱風(fēng)回流爐，使錫膏受熱融化從而讓外表貼裝元件和PCB焊盤通過(guò)錫膏合金可靠地結(jié)合在一起。從而實(shí)現(xiàn)器件和印制板之間的物理連接和電氣連接。預(yù)熱保溫再流焊冷卻2、回流焊工藝流程 預(yù)熱區(qū)使PCB和元器件預(yù)熱，到達(dá)平衡，同時(shí)除去焊膏中的水份、溶劑，以防焊膏發(fā)生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較緩慢，溶劑揮發(fā)較溫和，對(duì)元器件的熱沖擊盡可能小，升溫過(guò)快會(huì)造成對(duì)元器件的傷害，如會(huì)引起多層陶瓷電容器開(kāi)裂。同時(shí)還會(huì)造成焊料飛濺，使在整個(gè)PCB的非焊接區(qū)域形成焊料球以及焊料缺乏的焊點(diǎn)。 保溫區(qū)保證在到達(dá)再流溫度之前焊膏能完全枯燥，同時(shí)還起著焊劑活化的作用，去除元器件、焊盤、焊粉中的金屬氧化物。時(shí)

12、間約60120秒，根據(jù)焊料的性質(zhì)有所差異。 回流焊區(qū)焊膏中的焊料使金粉開(kāi)始熔化，再次呈流動(dòng)狀態(tài)，替代液態(tài)焊劑潤(rùn)濕焊盤和元器件，這種潤(rùn)濕作用導(dǎo)致焊料進(jìn)一步擴(kuò)展，對(duì)大多數(shù)焊料潤(rùn)濕時(shí)間為6090秒?；亓骱傅臏囟纫哂诤父嗟娜埸c(diǎn)溫度，一般要超過(guò)熔點(diǎn)溫度20才能保證回流焊的質(zhì)量。有時(shí)也將該區(qū)域分為兩個(gè)區(qū)，即熔融區(qū)和回流區(qū)。 冷卻區(qū)焊料隨溫度的降低而凝固，使元器件與焊膏形成良好的電接觸。 第三章 波峰焊工藝一、通孔組裝工藝的定義通孔組裝工藝Through-Hole Technology，簡(jiǎn)稱THT，就是元器件引腳插裝到印制板安裝孔內(nèi)，通過(guò)焊接形成焊點(diǎn)而完成的一種元器件組裝方式。其特點(diǎn)就是元器件有引線和印制

13、板上有安裝孔，常用的焊接方式是波峰焊和烙鐵手工焊，另外還可以采用浸焊、通孔回流焊和選擇性波峰焊等焊接方式進(jìn)行焊接。 二、波峰焊工藝1、波峰焊的概念波峰焊是將熔融的液態(tài)焊料借助與泵的作用在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波插裝了元器件的PCB置于傳送鏈上經(jīng)過(guò)某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過(guò)焊料波峰而實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)焊接的過(guò)程。 2、波峰焊的工作流程涂助焊劑預(yù)熱焊接冷卻3、波峰焊的結(jié)構(gòu) 助焊劑涂覆區(qū)預(yù)熱區(qū)焊錫槽排風(fēng)裝置Laminar 波Chip 波傳送鏈條空氣刀波峰焊機(jī)的八大系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳送系統(tǒng)排氣系統(tǒng)充氮系統(tǒng)助焊劑涂覆系統(tǒng)預(yù)熱系統(tǒng)焊接系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)4、全充氮波峰焊系統(tǒng)的組成5、助焊劑涂覆系統(tǒng)1助焊劑涂覆裝

14、置 把助焊劑均勻地涂布于電路板焊接面的裝置,分外置式和內(nèi)置式兩種。外置式內(nèi)置式1發(fā)泡式優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低。發(fā)泡要求精度不高。使用維護(hù)方便。缺點(diǎn)助焊劑易揮發(fā)，其比重難以控制。發(fā)泡管須經(jīng)常清洗,容易堵塞。助焊劑涂覆量大，印制板上殘留物多。助焊劑容易污染，要經(jīng)常更換。助焊劑涂覆不均勻。2助焊劑涂覆方式助焊劑最常見(jiàn)的涂覆方式有發(fā)泡式和噴霧式。優(yōu)點(diǎn)助焊劑涂布均勻。助焊劑涂布量較少，節(jié)省助焊劑。無(wú)需控制比重。節(jié)省了稀釋劑的用量。助焊劑不會(huì)被污染。缺點(diǎn)易污染設(shè)備，維護(hù)保養(yǎng)麻煩。無(wú)效噴霧較多。噴口小，噴嘴容易堵塞 。設(shè)備本錢高。2噴霧式有直接噴霧、旋篩噴霧和超聲波噴霧三種方式。1 預(yù)熱的作用 促使助焊劑活性

15、的充分發(fā)揮。助焊劑在起作用之前，需要把助焊劑中的酸性活化劑進(jìn)行化學(xué)分解。 可除去助焊劑中過(guò)多的揮發(fā)物質(zhì)，改善焊接質(zhì)量。 減小波峰焊接時(shí)的熱沖擊，防止PCB變形。 減小元器件的熱劣化。由于采取了預(yù)先預(yù)熱，波峰焊接時(shí)熱沖擊可以降低到最小程度，從而使熱敏元器件損壞的危險(xiǎn)性減至最小。6、預(yù)熱系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)加熱速度塊，PCB溫度較高。缺點(diǎn)加熱不均勻，PCB元件面與焊接面溫度相差較大。 紅外預(yù)熱IR)2 預(yù)熱方式有紅外預(yù)熱IR)、熱風(fēng)對(duì)流和紅外熱風(fēng)對(duì)流三種方式。優(yōu)點(diǎn)加熱溫度均勻。缺點(diǎn)加熱速度慢。 熱風(fēng)對(duì)流1 單波峰焊接7、焊接系統(tǒng)焊接系統(tǒng)有單波峰焊接系統(tǒng)和雙波峰焊接系統(tǒng)。2雙波峰焊接3雜質(zhì)對(duì)錫焊性能影響 雜質(zhì)機(jī)

16、械特性釬焊特性熔化溫度變化其它銻抗拉強(qiáng)度增大，變脆潤(rùn)濕性、流動(dòng)性降低熔化區(qū)變窄電阻增大鉍變脆熔點(diǎn)降低冷卻時(shí)產(chǎn)生裂紋、光澤變差鋅潤(rùn)濕性、流動(dòng)性降低，易出現(xiàn)橋連和拉尖現(xiàn)象多孔表面、晶粒粗大、失去光澤鐵不易操作熔點(diǎn)提高帶磁性鋁結(jié)合力減弱流動(dòng)性降低容易氧化、腐蝕、失去光澤砷脆而硬流動(dòng)性提高一些形成水泡狀、針狀結(jié)晶、表面變黑磷少量會(huì)增加流動(dòng)性熔蝕銅鎘變脆影響光澤、流動(dòng)性降低熔化區(qū)域變窄多孔、白色銅脆而硬粘性增大，易產(chǎn)生橋連和拉尖熔點(diǎn)提高形成粒狀不易熔化合物鎳變脆鉛接性能降低熔點(diǎn)提高形成水泡狀結(jié)晶銀超過(guò)5%容易產(chǎn)生氣體需使用活性助焊劑熔點(diǎn)提高耐熱性增加金變脆、機(jī)械強(qiáng)度降低失去光澤呈白色4雜質(zhì)含量允許范圍

17、為了保證焊接質(zhì)量，對(duì)錫槽中的焊料要定期取樣分析，其雜質(zhì)含量超過(guò)最高值時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。焊料的主要成分Sn為630.5，余量為Pb,有害雜質(zhì)主要是銅、鋅和鋁，雜質(zhì)含量允許范圍見(jiàn)下表規(guī)定。 雜質(zhì)含量小于%CuAuCdZnAlSbFeAsBiAgNi標(biāo)準(zhǔn)值0.0030.0010.0010.0010.0010.0050.0050.0050.0050.0010.002最高值0.3000.2000.0050.0050.0060.5000.0200.0300.2500.1000.0108、冷卻系統(tǒng)冷卻方式有風(fēng)冷、水冷和壓縮機(jī)冷卻。冷卻是將PCBA板溫下降至室溫，以利于PCBA焊點(diǎn)的牢固結(jié)合。冷卻是通過(guò)用冷風(fēng)來(lái)提高熱量的散發(fā)而得以致冷，板溫的下降速度不能太快，就如同板溫的上升速度一樣。制程中焊點(diǎn)離開(kāi)錫波時(shí)間需足夠，以利于板溫的下降至室溫。9、傳送系統(tǒng)傳送方式有框架式傳送帶、爪式傳送帶和針式鏈條傳送帶。10、充氮系統(tǒng)充氮方式有半充氮和全充氮兩種。11、 波峰焊焊接主要工藝參數(shù) 預(yù)熱溫度：PCB與波峰面接觸前的溫度(90125 )。 焊接溫度 ,焊錫鍋中焊錫的溫度(24