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1、SMT 工艺知识培训(一)Works presentation SMT工程部:袁登峰日月星集成电路日月星集成电路(深圳深圳)有限公司有限公司 表面贴装表面贴装(SMT)工艺定义工艺定义 焊接基本原理焊接基本原理 锡膏的组成锡膏的组成 助焊剂的分类、特性要求及其作用助焊剂的分类、特性要求及其作用 钢网钢网(模板模板)的制作方法及开口设计概述的制作方法及开口设计概述 锡膏粘度特性锡膏粘度特性LFLSFScos润 湿 角润湿角：润湿角润湿角-焊锡润湿性焊锡润湿性(可焊性可焊性)衡量标志衡量标志.扩 展 率&表 面 张 力焊料基板H0焊料基板H基板00HH 扩展率H表面张力表面张力-使液体表面缩小的力

2、使液体表面缩小的力.合 金 层(IMC:Intermetallic)焊料基板依靠表面张力的作用，将器件依靠表面张力的作用，将器件引脚，焊锡与焊盘连接住。引脚，焊锡与焊盘连接住。在焊锡熔点温度下在焊锡熔点温度下 180 183 C(焊锡呈液态)在室温下在室温下 25 30 C(所有物质都是固态)在器件引脚，焊锡，焊盘间在器件引脚，焊锡，焊盘间没有连接。没有连接。合 金 层(IMC:Intermetallic)基板太剧烈的化学反应太剧烈的化学反应,形成太厚的形成太厚的IMC,反而降低了机械连接强度反而降低了机械连接强度.在适当的化学反应中在适当的化学反应中,形成了形成了牢固的机械连接强度牢固的机械

3、连接强度.Cu3Sn/Cu6Sn5在发生化学反应的温度下在发生化学反应的温度下(在一秒钟内,生成的IMC厚度约0.5微米.)当温度升至太高时当温度升至太高时,比如比如280 350 and above(化学反应剧烈,形成太厚的IMC.)合 金 层(IMC:Intermetallic)基板太剧烈的化学反应太剧烈的化学反应,形成太厚的形成太厚的IMC,反而降低了机械连接强度反而降低了机械连接强度.在适当的化学反应中在适当的化学反应中,形成了形成了牢固的机械连接强度牢固的机械连接强度.Cu3Sn/Cu6Sn5在发生化学反应的温度下在发生化学反应的温度下(在一秒钟内,生成的IMC厚度约0.5微米.)当

4、温度升至太高时当温度升至太高时,比如比如280 350 and above(化学反应剧烈,形成太厚的IMC.)合 金 层(IMC:Intermetallic)合金层(IMC)是形成焊点的标志,但过厚的IMC反而会导致焊点强度急剧下降!若焊点温度若焊点温度 太高太高,形成太厚的介质层形成太厚的介质层,焊点的机械连接强度反而下降焊点的机械连接强度反而下降!温度控制温度控制,铅锡合金颗粒均匀铅锡合金颗粒均匀温度过高铅锡合金分离温度过高铅锡合金分离,强度下降强度下降锡膏锡膏(Solder Paste)金属合金颗粒金属合金颗粒(Sn63Pb37&SAC305)助焊剂助焊剂(Flux)(活化剂、增粘剂、溶

5、剂、抗垂流剂活化剂、增粘剂、溶剂、抗垂流剂)W金属成分:WFlux成分=9:1 V金属成分:VFlux成分=1:1W-重量;V-体积.2号适用于1.27pitch以上的印刷;3号适用于0.51.27pitch的印刷;4号适用于0.5pitch以下的印刷.助焊剂的分类助焊剂的分类 根据活性程度分类,助焊剂(Flux)可以分为低活性(R型:Rosin)、中等活性(RMA型:Rosin Medium Activated)、高活性(RA型:Rosin Activated)和超高活性(RSA型:Rosin Superior Activated)四种类型.RMA由于活性适中,既能够起到提高锡膏润湿性能的作

6、用又能避免由于过高活性产生的残留、腐蚀现象,因此得到最为广泛的使用.表面贴装用助焊剂的特性要求表面贴装用助焊剂的特性要求 具一定的化学活性;具有良好的热稳定性;具有良好的润湿性;对焊料的扩展具有促进作用;留存于基板的焊剂残渣,对基板无腐蚀性;具有良好的清洗性;氯的含有量在0.2%(W/W)以下.助焊剂的四大功能助焊剂的四大功能 助焊剂（Flux）这个字来源于拉丁文“流动”（Flow in soldering）的意思,但在此它的作用不只是帮助流动,还有其他功能:清除焊接金属表面的氧化膜；在焊接物表面形成一液态的保护膜隔绝高温时四周的空气,防止金属表面的再氧化 降低焊锡的表面张力,增加其扩散能力；

7、焊接的瞬间,可以让熔融状的焊锡取代,顺利完成焊接.TemperatureTime (BGA Bottom)1-3/Sec200 Peak 225 5 60-90 Sec140-170 60-120 Sec PreheatDryoutReflowcooling 钢网的制作方法可分为三种,即：化学蚀刻(Chemical Etch)、激光切割(Laser Cut)和电铸成型(Electroform).前两种是采用”减”的方式,后一种是采用”加”的方式.激光切割后通常加一道电抛光工序,以确保网孔壁平整度.激光切割价格居中,精度较高,使用最广泛.电铸精度最高但价格最贵,化学蚀刻最便宜且精度相对最低.钢网

8、钢网(模板模板)的作用的作用是将锡膏以一定的形状和厚度转移到PCB的焊盘上,为后续元件贴装和回流焊接工序作准备.锡膏释放率锡膏释放率(%)=实际印刷到焊盘上的锡膏体积理论锡膏体积(WLT)100%Solder paste(锡膏锡膏)Squeegee(刮刀刮刀)Stencil(模板模板)PAD(焊盘焊盘)PCB不同情况下锡膏的成型状态及形成机理不同情况下锡膏的成型状态及形成机理 衡量钢网开口设计的两个重要指标衡量钢网开口设计的两个重要指标,即即:宽厚比及面积比宽厚比及面积比.根据根据IPC7525标准标准,有铅制程有铅制程:宽厚比宽厚比1.5,面积比面积比0.66;无铅制程无铅制程:宽厚比宽厚比

9、1.6,面积比面积比0.71.我们在设计钢网开口时我们在设计钢网开口时,需要考虑以上需要考虑以上两个重要因素两个重要因素.以确定长宽及厚度尺寸以确定长宽及厚度尺寸.摩擦力摩擦力=锡膏粘度锡膏粘度锡膏与钢网接触面积锡膏与钢网接触面积 钢网的开口衡量指标钢网的开口衡量指标粘度过低粘度过低,锡膏成型锡膏成型差差,产生连产生连锡锡v=V锡膏粘度的定义锡膏粘度的定义粘度过高粘度过高,锡锡膏流动性差膏流动性差易堵塞网孔易堵塞网孔,造成少锡造成少锡.粘度指的是流体或半流体流动的难易程度.锡膏的粘度可定性地定义为它的流动阻力,它是锡膏最重要的性能之一.也是我们在设定工艺参数时的重要依据.粘度低,锡膏流动性好利

10、于渗锡但成型不好,易引起桥连;粘度高,则锡膏流动时的阻力大,能维持良好的锡膏形状,但容易堵塞网孔而引起少锡不良.因此,需确保锡膏的粘度在合适的的范围内.锡膏粘度锡膏粘度(Viscosity)(Viscosity)特性及其对印刷效果的影响特性及其对印刷效果的影响 锡膏的粘度锡膏的粘度(Viscosity)(Viscosity)特性与环境温度、印刷参数之间的关系特性与环境温度、印刷参数之间的关系 锡膏的粘度特性直接锡膏的粘度特性直接影响印刷成型效果和锡膏影响印刷成型效果和锡膏量量(体积体积)的一致性的一致性.通过工通过工艺实验我们找出了粘度与艺实验我们找出了粘度与印刷参数之间的关系并以印刷参数之间

11、的关系并以此作为我们调整印刷参数此作为我们调整印刷参数须遵循的准则须遵循的准则,确保锡膏确保锡膏粘度在合适的范围内粘度在合适的范围内.1.锡膏的粘度随温度的的降低而增大,反之,随温度的升高而减小.为获得较为适宜的粘度,需对锡膏使用环境的温度进行控制.一般控制在252.5 的范围内.（SMT车间的温度能满足此要求）;2.锡膏的粘度与其运动的角速度成反比;3.锡膏的粘度与其印刷状态的优劣息息相关.我们可以通过适当调整印刷参数(如刮刀速度,刮刀角度等)来调节锡膏的粘度值,以保证印刷质量.具体需遵循的原则如下:锡膏在钢网上印刷时的截面直径越大,粘度越大;反之,直径越小粘度越小.但考虑到锡膏暴露在空气中时间过长会使其品质劣化,通常我们都采用1015mm锡膏滚动直径;刮刀角度也可以影响到锡膏的粘度.角度越大,粘度越大;反之,角度越小,粘度越小.通常我们采用45或60两种型号的刮刀;印刷速度越大,粘度越小;反之,印刷速度越小,粘度越大.钢网上的锡膏在印刷一段时间后由于吸收了空气中的水气或助焊剂的挥发而造成锡膏粘度变化而影响印刷效果.除了可以通过适时添加新锡膏改善外,还可以通过适当调整刮刀速度来改善锡膏的粘度,从而改善锡膏的印刷状态.锡膏横截面速度梯度粘度测试时的锡膏状态印刷时锡膏状态钢网锡膏横截面刮刀PCU-203粘粘度测试仪度测试仪谢谢谢谢