1、SMT流程介紹(二),目 錄,一 .回焊爐 二. REFLOW 常見的焊接不良及對策分析 三 . AOI 四 .波峰焊 五、 ICT,一 .回焊爐,1.1 回焊的目的 1.2 Reflow 1.3 工藝分區,1.1焊爐的目的,通過高溫焊料固化，從而達到將PCB和SMT的表面貼裝元件連接在一起，形成電氣回路。,1.2.1 焊錫原理 印刷有錫膏的PCB,在零件貼裝完成后,經過加熱, 錫膏熔化, 冷卻后將PCB和零件焊接成一体. 從而達到既定的机械性能 , 電器性能 .,1.2.2 焊錫三要素 焊接物 - PCB 零件 焊接介質 - 焊接用材料 : 錫膏一定的溫度 - 加熱設備,1.2 Reflow
2、,1.2.3 回流的方式(P151)：,红外线焊接 红外+热风（组合） 气相焊（VPS）(P161) 热风焊接 热型芯板（很少采用）(P161),热风回流焊过程中，錫膏需经过以下几个阶段: 溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；錫膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。,基本工艺：,1.3工艺分区,目的： 使PCB和元器件预热 ，达到平衡，同时除去錫膏中的水份 溶剂， 以防錫膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。,（
3、1）PRE-HEAT 預熱區,重點：預熱的斜率預熱的溫度,作用及規格是用來加熱PCB斜率為1-3/秒 ,占總時間的30%左右,最高溫度控制在140以下,減少熱沖擊.,目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化 物。时间约60120秒，根据焊料的性质有所差异。,（2）SOAK 恆溫區,作用及規格是使大小零件及PCB受熱完全均勻,消除局部溫差;通過錫膏 成份中的溶劑清除零件電極及PCB PAD及Solder Powder之表 面氧化物,減小表面張力,為重溶作准備.本區時間約占45%左右,溫度在140-183 之間。,重點：均溫的時間均溫
4、的溫度,目的：錫膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对大多数焊料润湿时间为6090秒。回流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。,作用及規格為全面熱化重熔；溫度將達到峰值溫度,峰值溫度通常控制在205-230之間,peak溫度過高會導致PCB變形,零件龜裂及二次回流等現象出現.,重點：回焊的最高溫度回焊的時間,（3）REFLOW 回焊區,目的：焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触， 冷却速度要求同预热速度相同。,重點：冷卻的斜率
5、,作用及規格為降溫,使PCB&零件均勻降溫；回焊爐上下各有兩個區有降溫吹 風馬達,通常出爐的PCB溫度控制在120 以下.,（4）COOLING 冷卻區,二、REFLOW 常見的焊接不良及對策分析,2.1錫球與錫球間短路 2.2 有腳的SMD 零件空焊 2.3 無腳的SMD 零件空焊 2.4 SMD 零件浮動(漂移) 2.5 立碑 ( Tombstone) 效應 2.6 冷焊 ( Cold solder joints) 2.7 粒焊 (Granular solder joints) 2.8 零件微裂(Cracks in components)（龜裂）,2.1 錫球與錫球間短路,原因 對策1.
6、錫膏量太多 ( 1mg/mm) 使用較薄的鋼板 (150m) 開孔縮小(85% pad)2. 印刷不精確 將鋼板調準一些3. 錫膏塌陷 修正 Reflow Profile 曲線4. 刮刀壓力太高 降低刮刀壓力5. 鋼板和電路板間隙太大 使用較薄的防焊膜6. 焊墊設計不當 同樣的線路和間距,2.2有腳的SMD 零件空焊,原因 對策1. 零件腳或錫球不平 檢查零件腳或錫球之平面度2. 錫膏量太少 增加鋼板厚度和使用較小的開孔3. 燈蕊效應 錫膏先經烘烤作業4. 零件腳不吃錫 零件必需符合吃錫之需求,2.3無腳的SMD 零件空焊,原因 對策1. 銲墊設計不當 將錫墊以防焊膜分隔開，尺寸適切2. 兩端
7、受熱不均 同零件的錫墊尺寸都要相同3. 錫膏量太少 增加錫膏量4. 零件吃錫性不佳 零件必需符合吃錫之需求,2.4 SMD 零件浮動(漂移),原因 對策1. 零件兩端受熱不均 錫墊分隔2. 零件一端吃錫性不佳 使用吃錫性較佳的零件3. Reflow 方式 在Reflow 前先預熱到170,2.5 立碑 ( Tombstone) 效應,原因 對策1. 銲墊設計不當 銲墊設計最佳化2. 零件兩端吃錫性不同 較佳的零件吃錫性3. 零件兩端受熱不均 減緩溫度曲線升溫速率4. 溫度曲線加熱太快 在Reflow 前先預熱到170,立碑效應發生有三作用力: 1. 零件的重力使零件向下2. 零件下方的熔錫也會
8、使零件向下3. 錫墊上零件外側的熔錫會使零件向上,2.6冷焊 ( Cold solder joints),原因 對策1. Reflow 溫度太低 最低Reflow 溫度2152. Reflow 時間太短 錫膏在熔錫溫度以上至少10秒3. Pin 吃錫性問題 查驗 Pin 吃錫性4. Pad 吃錫性問題 查驗 Pad 吃錫性, 冷焊是焊點未形成合金屬( Intermetallic Layer) 或是焊接物連接點阻抗較高，焊接物間的剝離強度( Peel Strength ) 太低，所以容易將零件腳由錫墊拉起。,2.7 粒焊 (Granular solder joints),原因 對策1. Refl
9、ow 溫度太低 較高的Reflow 溫度(215)2. Reflow 時間太短 較長的Reflow 時間(183以上至少10秒3. 錫膏污染 新的新鮮錫膏4. PCB 或零件污染,2.8 零件微裂(Cracks in components)（龜裂）,原因 對策 1. 熱衝擊(Thermal Shock) 自然冷卻，較小和較薄的零件 2. PCB板翹產生的應力 避免PCB彎折，敏感零件的方 零件置放產生的應力 向性，降低置放壓力 3. PCB Lay-out設計不當 個別的焊墊，零件長軸與折板方向平行 4. 錫膏量 增加錫膏量，適當的錫墊,三、 AOI（自动光学检查）,3.1 为 什 么 使 用
10、 AOI 3.2 AOI 检 查 与 人 工 检 查 的 比 较 3.3 主 要 特 点 3.4 影 响 AOI 检 查 效 果 的 因 素,自动光学检查(AOI, Automated Optical Inspection),运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同帖装错误及焊接缺陷PCB板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板并可提供在线检测方案以提高生产效率及焊接质量 .通过使用AOI作为减少缺陷的工具在装配工艺过程的早期查找和消除错误以实现良好的过程控制及早发现缺陷避免不良品板流到随后的工站减少修理成本避免报废品的產生.,3.1 为 什 么 使 用 AOI,由于电路板尺寸大
11、小及零件向小型化趨勢的發展對產品的品質提出了更高的要求依靠傳統的人工检查已不能再適應產品的需求为了解決這一問題人工作業檢查的替代品-AOI便迎運而生.通过使用AOI作为减少缺陷的工具在装配工艺过程的早期查找和消除错误以实现良好的过程控制及早发现缺陷避免不良品板流到随后的工站减少修理成本避免报废品的產生.,3.2 AOI 检 查 与 人 工 检 查 的 比 较,1）高速检测系统与PCB板帖装密度无关 2）快速便捷的编程系统图形界面下进行运用帖装数据自动进行数据检测运用元件数据库进行检测数据的快速编辑 3）运用丰富的专用多功能检测算法和二元或灰度水平 光学成像处理技术进行检测 4）根据被检测元件位
12、置的瞬间变化进行检测窗口的自 动化校正，达到高精度检测 5）通过用墨水直接标记于PCB板上或在操作显示器上 用图形错误表示来进行检测电的核对,3.3 主 要 特 点,3.4 影响AOI检查效果的因素,影响AOI检查效果的因素,内部因素,外部因素,部 件,贴 片 质 量,助 焊 剂 含 量,室 内 温 度,焊 接 质 量,AOI光度,机 器 内 温 度,相 机 温 度,机 械 系 统,图 形 分 析 运 算 法 则,四 .波峰焊,4.1 什么是波峰焊 4.2 波峰焊机的工位组成及其功能 4.3 波峰焊机中常见的预热方法 4.4 波峰焊工艺曲线解析 4.5 波峰焊工艺参数调节,4.1 什么是波峰焊
13、,波峰焊是将熔融的液态焊料借助葉泵的作用在焊料槽液面形成特定形状的焊料波插装了元器件的PCB置与传送链上经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。,4.2 波峰焊机的工位组成及其功能,裝板,涂布焊剂,预热,焊接,热风刀,冷却,卸板,4.2.2 波峰面,波的表面均被一层氧化皮覆盖它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态在波峰焊接过程中PCB接触到锡波的前沿表面氧化皮破裂PCB前面的锡波无皲褶地被推向前进这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动 。,4.2.1 波峰焊机的工位组成,4.2.3 焊点成型,当PCB进入波峰面前端（A）时基板与引脚被加热并在未离开波峰面（B
14、）之前整个PCB浸在焊料中即被焊料所桥联但在离开波峰尾端的瞬间少量的焊料由于润湿力的作用粘附在焊盘上并由于表面张力的原因会出现以引线为中心收缩至最小状态此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满圆整的焊点离开波峰尾部的多余焊料由于重力的原因回落到锡锅中 。,PCB離開焊料波時分離點位與B1和B2之間的某個地方分離后形成焊點,4.2.4 防止桥联的发生,1使用可焊性好的元器件/PCB 2提高助焊劑的活性 3提高PCB的预热温度增加焊盘的湿润性能 4提高焊料的温度 5去除有害杂质减低焊料的内聚力以利于两焊点之间的焊料分开,4.3 波峰焊机中常见的预热方法,波峰焊机中常见
15、的预热方式有如下几种 (P135),1空气对流加热 2红外加热器加热 3热空气和辐射相结合的方法加热,4.4 波峰焊工艺曲线解析,1、润湿时间：指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间 2、停留时间：PCB上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰 面的时间停留/焊接时间的计算方式是停留/焊接时间= 波峰宽/速度 3、预热温度预热温度是指PCB与波峰面接触前达到的温度 (詳見下表）,4、焊接温度焊接温度是非常重要的焊接参数通常高于焊料熔点（183C ） 50C 60C大多数情况是指焊锡炉实际运行时的温度所焊接的PCB焊点温度要低于炉温这是因为PCB吸热的结果 。,4.5 波峰焊工艺参数调节,1波峰高度波峰高
16、度是指波峰焊接中的PCB吃錫高度。其數值通常控制在PCB板厚度的1/22/3,過大會導致熔融的焊料流到PCB的表面形成“橋連” 2傳送傾角波峰焊機在安裝時除了使機器水平外還應調節傳送裝置的傾角通過傾角的調節可以調控PCB與波峰面的焊接時間適當的傾角會有助于焊料液與PCB更快的剝離使之返回錫鍋內,3熱風刀所謂熱風刀是SMA剛離開焊接波峰后在SMA的下方放置一個窄長的帶開口的“腔體”窄長的腔體能吹出熱氣流尤如刀狀故稱“熱風刀” 4焊料純度的影響波峰焊接過程中焊料的雜質主要是來源于PCB上焊盤的銅浸析過量的銅會導致焊接缺陷增多(P62) 5助焊劑(將會在後面的課程裡詳細介紹) (P131) 6工藝參
17、數的協調波峰焊機的工藝參數:鏈速預熱時間焊接時間和傾角;這些參數之間需要互相協調反復調整。,五、 ICT,5.1 ICT 測試機 5.2 ICT在线测试机的功能 5.3 ICT 測試機夾治具 5.4 常見的ICT 測試機 5.5 測試機操作注意事項,5.1 ICT 測試機,ICT （In-circuit tester)在线测试机(P173)在线测试属于接触式检测技朮也是生产中测试最基本的方法之一由于它具有很强的故障诊断能力而广泛使用。通常将PCBA放置在专门设计的针床夹具上安装在夹具上的弹簧测试探针与组件的引线或测试焊盘接触由于接触了板子上所有网络所有模拟和数字器件均可以单独测试并可以迅速诊断
18、出故障器件。,5.2 ICT在线测试机的功能,1焊接缺陷檢查能力通常ICT能檢查的焊接缺陷如下表,2元器件缺陷檢查能力元器件缺陷檢查的焊接缺陷如下表,5.3 ICT 測試機夾治具（單面）,透明压克力治具,铁制边框、纤维板面板,铝合金边框In Line治具,各類探針樣式,雙面夾治具,5.4 常見的ICT 測試機,1、捷智的JET-300,JET-300在线测试机(IN CIRCUIT TESTER)是经由量测电路板上所有零件,包括电阻、电容、电感、二极体、电晶体、FET、SCR、LED 和IC等,检测出电路板产品的各种缺点诸如 : 线路短路、断路、缺件、错件、零件不良或装配不良等, 并明确地指出
19、缺点的所在位置, 帮助使用者确保产品的品质, 并提高不良品检修效率。,短路、开路、组件值测试 应用CMOS切换技术，速度快且无使用寿命之限制针对电路板残留电荷及制程中的静电，具有自动放电保护功能应用TestJet Technology技术，可检测SMT组件开路及空焊的问题，及电容极性反向之问题 个人计算机控制，自动学习开路、短路、PinInformation及IC 保护二极管自动隔离点选择功能，可自动选择信号源及信号流入方向,自动隔离效果可达90%以上 可做Crystal之频率测试，具备1MHz信号源，可精确量测1pF电容及1uH电感 对晶体管、FET、SCR等组件提供三点量测模式，并对pho
20、to-Coupler提供四点量测,2、德率的TR-518F（自己看）,模式可测出组件反插的错误完整测试报表及测试统计数据，数据可自动储存，断电时不致遗失特殊测试功能,具有50-60%的电容极性反插检测率 具备计算机网络联机及Bar Code Reader 功能，以加强制程控管理Board View图形检修辅助功能 ，让维修人员轻易找寻不良元件位置及针点，提升检修,效益具远程遥控功能，可在不同地点了解并控制测试现场之状况,系统具有自我诊断功能，方便维修保养，另具备Pin Contact Check 之功能 应用IC Clamping Diode 技术，检测BGA接脚开路及空焊问题模块化设计，方便升级(Upgrade)，可单压床、双压床、 OFF LINE、IN LINE操作可选用功能式切换电路板，以整合功能测试 。,3、其他一些ICT測試機廠商,HP3070,泰瑞達,GenRad 228X,岡野機電,5.5 測試機操作注意事項:,1.作業者要帶靜電環或靜電手套測試不準佩戴戒 指手表等飾物 2.机器要有專人操作非指定人員未經許可不得 操作或修改程序禁止無關人員動用該机電腦 3.放板時要輕那輕放以免損傷元件 4.禁止做過功能測試( 未放電 )的板在ICT/ATE机上 測試 5.若机器出現故障或連續三次出現同一不良情況 要立即通知TE進行處理,
