定義

　　什么是SMD 　　“在電子線路板生產(chǎn)的初級階段，過孔裝配完全由人工來完成。首批自動化機(jī)器推出后，它們可放置一些簡單的引腳元件，但是復(fù)雜的元件仍需要手工放置方可進(jìn)行波峰焊。 表面貼裝元件在大約二十年前推出，并就此開創(chuàng)了一個新紀(jì)元。從無源元件到有源元件和集成電路，最終都變成了表面貼裝器件(SMD)并可通過拾放設(shè)備進(jìn)行裝配。在很長一段時間內(nèi)人們都認(rèn)為所有的引腳元件最終都可采用SMD封裝。除SMD外還有： 　　SMC:表面組裝元件（Surface Mounted commponents） 　　主要有矩形片式元件、圓柱形片式元件、復(fù)合片式元件、異形片式元件。 　　SMD建筑設(shè)計事務(wù)所 　　SMD建筑設(shè)計事務(wù)所是世界知名的青年建筑師設(shè)計事務(wù)所。SMD一直站在世界建筑設(shè)計和建筑工程業(yè)的最前沿，自成立以來，完成的設(shè)計項目，包括辦公大樓、銀行和金融機(jī)構(gòu)、政府建筑、公共建筑、私人住宅、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、宗教建筑、機(jī)場、娛樂和體育場所、學(xué)校建筑等等。

歷史

　　表面貼裝元件在大約二十年前推出，并就此開創(chuàng)了一個新紀(jì)元。從無源元件到有源元件和集成電路，最終都變成了表面貼裝器件(SMD)并可通過拾放設(shè)備進(jìn)行裝配。在很長一段時間內(nèi)人們都認(rèn)為所有的引腳元件最終都可采用SMD封裝。

元件

　　主要有片式晶體管和集成電路 　　集成電路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP 、FC、MCM等。 　　舉例如下： 　　1、連接件(Interconnect)：提供機(jī)械與電氣連接/斷開，由連接插頭和插座組成，將電纜、支架、機(jī)箱或其它PCB與PCB連接起來；可是與板的實際連接必須是通過表面貼裝型接觸。 　　2、a有源電子元件(Active)：在模擬或數(shù)字電路中，可以自己控制電壓和電流，以產(chǎn)生增益或開關(guān)作用，即對施加信號有反應(yīng)，可以改變自己的基本特性。 　　b無源電子元件(Inactive)：當(dāng)施以電信號時不改變本身特性，即提供簡單的、可重復(fù)的反應(yīng)。 　　3、異型電子元件(Odd-form)：其幾何形狀因素是奇特的，但不必是獨特的。因此必須用手工貼裝，其外殼(與其基本功能成對比)形狀是不標(biāo)準(zhǔn)的例如：許多變壓器、混合電路結(jié)構(gòu)、風(fēng)扇、機(jī)械開關(guān)塊，等。

各種SMT元器件的參數(shù)規(guī)格

　　Chip片電阻,電容等： 尺寸規(guī)格: 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 2010, 等。 　　鉭電容： 尺寸規(guī)格: TANA,TANB,TANC,TANDSOT 　　晶體管：SOT23, SOT143, SOT89等melf圓柱形元件： 二極管, 電阻等 　　SOIC集成電路： 尺寸規(guī)格: SOIC08, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32 　　QFP 密腳距集成電路PLCC集成電路： PLCC20, 28, 32, 44, 52, 68, 84 　　BGA 球柵列陣包裝集成電路：列陣間距規(guī)格: 1.27, 1.00, 0.80 　　CSP 集成電路：元件邊長不超過里面芯片邊長的1.2倍, 列陣間距<0.50的microBGA 　　噴嘴噴霧霧粒的統(tǒng)計平均直徑，有很多評價方法，通常有算術(shù)統(tǒng)計平均直徑，幾何統(tǒng)計平均直徑，不過最常用的是索泰爾平均，簡稱SMD。 　　其原理是將所有的霧粒用具有相同表面積和體積的均一直徑的圓球來近似，所求的圓球直徑即為索泰爾平均直徑。 　　由于這種統(tǒng)計平均很好的反映了課題的物理特性，因此在實際中應(yīng)用最廣。

特點

　　組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%。 　　可靠性高、抗振能力強(qiáng)。焊點缺陷率低。 　　高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。 　　易于實現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率。降低成本達(dá)30%~50%。 節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時間等。 　　

表面組裝元器件檢驗

　　元器件主要檢測項目包括：可焊性、引腳共面性和使用性， 應(yīng)由檢驗部門作抽樣檢驗。元器件可焊性的檢測可用不銹鋼鑷子夾住元器件體浸入235±5℃ 或230±5℃的錫鍋中，2±0.2s或3±0.5s時取出。在20倍顯微鏡下檢查焊端的沾錫情況，要求元器件焊端90％以上沾錫。 　　作為加工車間可做以下外觀檢查： 　　1.目視或用放大鏡檢查元器件的焊端或引腳表面是否氧化或有無污染物。 　　2.元器件的標(biāo)稱值、規(guī)格、型號、精度、外形尺寸等應(yīng)與產(chǎn)品工藝要求相符。 　　3.SOT、SOIC的引腳不能變形，對引線間距為0.65mm以下的多引線QFP器件，其引腳共面性應(yīng)小于0.1mm(可通過貼裝機(jī)光學(xué)檢測)。 　　4.要求清洗的產(chǎn)品，清洗后元器件的標(biāo)記不脫落，且不影響元器件性能和可靠性(清洗后目檢)。

檢查方法論

　　本文闡述，過程監(jiān)測可以防止電路板缺陷，并提高全面質(zhì)量。 　　檢查可以經(jīng)常提醒你，你的裝配工藝是不是還有太多的變量。即使在你的制造工藝能夠達(dá)到持續(xù)的零缺陷生產(chǎn)之后，某種形式的檢查或者監(jiān)測對于保證所希望的質(zhì)量水平還是必要的。表面貼裝裝配是一系列非常復(fù)雜的事件與大量單獨行動。我們的訣竅是要建立一個平衡的檢查(inspection)與監(jiān)測(monitering)的策略，而不需要進(jìn)行100%的檢查。本文要討論的是檢查方法、技術(shù)和手工檢查工具，以及回顧一下自動檢查工具和使用檢查結(jié)果(缺陷數(shù)量與類型)來改善工藝與產(chǎn)品的質(zhì)量。 　　檢查是一種以產(chǎn)品為中心的活動，而監(jiān)測是以工藝為中心的活動。兩者對于一個品質(zhì)計劃都是需要的，但是，長期的目標(biāo)應(yīng)該是少一點產(chǎn)品檢查和多一點工藝監(jiān)測。產(chǎn)品檢查是被動的(缺陷已經(jīng)發(fā)生)，而工藝監(jiān)測是主動的(缺陷可以防止) - 很明顯，預(yù)防比對已經(jīng)存在的缺陷作被動反應(yīng)要有價值地多。 　　檢查其實是一個篩選過程，因為它企圖找出不可接受的產(chǎn)品去修理。事實十分清楚，大量的檢查不一定提高或保證產(chǎn)品品質(zhì)。德明(Deming)十四點中的第三點說，“不要指望大批檢查”。德明強(qiáng)調(diào)，一個強(qiáng)有力的工藝應(yīng)該把重點放在建立穩(wěn)定的、可重復(fù)的、統(tǒng)計上監(jiān)測的工藝目標(biāo)上，而不是大批量的檢查。檢查是一個主觀的活動，即使有相當(dāng)程度的培訓(xùn)，它也是一個困難的任務(wù)。在許多情況中，你可以叫一組檢查員來評估一個焊接點，但是得到幾種不同的意見。 　　操作員疲勞是為什么100%檢查通常找不出每一個制造缺陷的原因，另外，這是一個成本高、無價值增值的操作。它很少達(dá)到更高產(chǎn)品質(zhì)量和顧客滿意的所希望目標(biāo)。 　　幾年前，我們開始了使用“過程監(jiān)測”這個術(shù)語，而不是檢查員，因為我們想要將生產(chǎn)場所的思想觀念從被動反應(yīng)轉(zhuǎn)變到主動預(yù)防。一個檢查員通常坐在裝配線的末尾，檢查產(chǎn)品。在一個理想的情況中，工藝監(jiān)測活動是產(chǎn)品檢查與工藝監(jiān)測之間的一個平衡 - 例如，確認(rèn)正確的工藝參數(shù)正在使用，測量機(jī)器的性能，和建立與分析控制圖表。工藝監(jiān)測承擔(dān)這些活動的一個領(lǐng)導(dǎo)角色；它們幫助機(jī)器操作員完成這些任務(wù)。培訓(xùn)是一個關(guān)鍵因素。工藝監(jiān)測員與機(jī)器操作員必須理解工藝標(biāo)準(zhǔn)(例如，IPC-A-610)、工藝監(jiān)測的概念和有關(guān)的工具(例如，控制圖表、Pareto圖表等)。工藝監(jiān)測員也提高產(chǎn)品品質(zhì)和過程監(jiān)測。作為制造隊伍中的關(guān)鍵一員，監(jiān)測員鼓勵一種缺陷預(yù)防的方法，而不是一種查找與修理的方法。 　　過分檢查也是一個普遍的問題。在許多情況中，過分檢查只是由于對IPC-A-610工藝標(biāo)準(zhǔn)的錯位理解所造成的。例如，對于插入安裝的元件，許多檢查員還希望板的兩面完美的焊接圓腳，通孔完全充滿。可是，這不是IPC-A-610所要求的。檢查質(zhì)量隨著檢查員的注意力緊張與集中的程度而波動。例如，懼怕(管理層的壓力)可能提高生產(chǎn)場所的注意力集中程度，一段時間內(nèi)質(zhì)量可能改善。可是，如果大批檢查是主要的檢查方法，那么缺陷產(chǎn)品還可能產(chǎn)生，并可能走出工廠。 　　我們應(yīng)該回避的另一個術(shù)語是補(bǔ)焊(touch-up)。在正個行業(yè)，許多雇員認(rèn)為補(bǔ)焊是一個正常的、可接受的裝配工藝部分。這是非常不幸的，因為任何形式的返工與修理都應(yīng)該看作是不希望的。返工通常看作為不希望的，但它是灌輸在整個制造組織的必要信息。重要的是建立一個把缺陷與返工看作是可避免的和最不希望的制造環(huán)境。 　　對于多數(shù)公司，手工檢查是第一道防線。檢查員使用各種放大工具，更近地查看元件與焊接點。IPC-A-610基于檢查元件的焊盤寬度建立了一些基本的放大指引。這些指引的主要原因是避免由于過分放大造成的過分檢查。例如，如果焊盤寬度是0.25~0.50 mm，那末所希望的放大倍數(shù)是10X，如有必要也可使用20X作參考。 　　每個檢查員都有一種喜愛的檢查工具；有一種機(jī)械師使用的三個鏡片折疊式袖珍放大鏡是比較好的。它可以隨身攜帶，最大放大倍數(shù)為12X，這剛好適合于密間距焊接點。或許，最常見的檢查工具是顯微鏡，放大范圍10-40X。但是顯微鏡連續(xù)使用時造成疲勞，通常導(dǎo)致過分檢查，因為放大倍數(shù)通常超過IPC-A-610的指引。當(dāng)然在需要仔細(xì)檢查可能的缺陷時還是有用的。 　　對于一般檢查，首選一種配備可變焦鏡頭(4-30X)和高清晰度彩色監(jiān)視器的視頻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)容易使用，更重要的是比顯微鏡更不容易疲勞。高質(zhì)量的視頻系統(tǒng)價格不到$2000美元，好的顯微鏡價格也在這個范圍。視頻系統(tǒng)的額外好處是不止一個人可以看到物體，這在培訓(xùn)或者檢查員需要第二種意見時是有幫助的。Edmund Scientific公司有大量的放大工具，從手持式放大鏡到顯微鏡到視頻系統(tǒng)。 　　概括起來，建立一個介于0-100%檢查的平衡的監(jiān)測策略是一個挑戰(zhàn)。從這一點，關(guān)鍵的檢查點，我們將討論檢查設(shè)備...。 　　自動化是奇妙的；在許多情況中，比檢查員更準(zhǔn)確、快速和效率高。但可能相當(dāng)昂貴，決定于其復(fù)雜化程度。自動化檢查設(shè)備可能會淡化人的意識，給人一個安全的錯覺。 　　錫膏檢查。錫膏印刷是一個復(fù)雜的過程，它很容易偏離所希望的結(jié)果。需要一個清晰定義和適當(dāng)執(zhí)行的工藝監(jiān)測策略來保持該工藝受控。至少要人工檢查覆蓋區(qū)域和測量厚度，但是最好使用自動化的覆蓋、厚度和體積的測量。使用極差控制圖(X-bar R chart)來記錄結(jié)果。 　　錫膏檢查設(shè)備有簡單的3X放大鏡到昂貴的自動在線機(jī)器。一級工具使用光學(xué)或激光測量厚度，而二級工具使用激光測量覆蓋區(qū)域、厚度和體積。兩種工具都是離線使用的。三級工具也測量覆蓋區(qū)域、厚度和體積，但是在線安裝的。這些系統(tǒng)的速度、精度和可重復(fù)性是不同的，取決于價格。越貴的工具提供更好的性能。 　　對于大多數(shù)裝配線，特別是高混合的生產(chǎn)，首選中等水平性能，它是離線的、安裝臺面的工具，測量覆蓋面積、厚度和體積。這些工具具有靈活性，成本低于$50,000美元，一般都提供所希望數(shù)量的反饋信息。很明顯，自動化工具成本都貴得多($75,000 - $200,000美元)。可是，它們檢查板速度更快，更方便，因為是在線安裝的。最適合于大批量、低混合的裝配線。 　　膠的檢查。膠的分配是另一容易偏離所希望結(jié)果的復(fù)雜工藝。與錫膏印刷一樣，需要一個清晰定義和適當(dāng)執(zhí)行的工藝監(jiān)測策略，以保持該工藝受控。推薦使用手工檢查膠點直徑。使用極差控制圖(X-bar R chart)來記錄結(jié)果。 　　在一個滴膠循環(huán)的前后，在板上滴至少兩個隔離的膠點來代表每一點直徑是一個好主意。這允許操作員比較帝膠循環(huán)期間的膠點品質(zhì)。這些點也可以用來測量膠點直徑。膠點檢查工具相對不貴，基本上有便攜式或臺式測量顯微鏡。還不知道有沒有專門設(shè)計用于膠點檢查的自動設(shè)備。一些自動光學(xué)檢查(AOI, automated optical inspection)機(jī)器可以調(diào)整用來完成這個任務(wù)，但可能是大材小用。 　　最初產(chǎn)品(first-article)的確認(rèn)。公司通常對從裝配線上下來的第一塊板進(jìn)行詳細(xì)的檢查，以證實機(jī)器的設(shè)定。這個方法慢、被動和不夠準(zhǔn)確。常見到一塊復(fù)雜的板含有至少1000個元件，許多都沒有標(biāo)記(值、零件編號等)。這使檢查困難。驗證機(jī)器設(shè)定(元件、機(jī)器參數(shù)等)是一個積極的方法。AOI可以有效地用于第一塊板的檢查。一些硬件與軟件供應(yīng)商也提供送料器(feeder)設(shè)定確認(rèn)軟件。 　　協(xié)調(diào)機(jī)器設(shè)定的驗證是一個工藝監(jiān)測員的理想角色，他通過一張檢查表的幫助帶領(lǐng)機(jī)器操作員通過生產(chǎn)線確認(rèn)過程。除了驗證送料器的設(shè)定之外，工藝監(jiān)測員應(yīng)該使用現(xiàn)有工具仔細(xì)地檢查最初的兩塊板。在回流焊接之后，工藝監(jiān)測員應(yīng)該進(jìn)行對關(guān)鍵元件(密間距元件、BGA、極性電容等)快速但詳細(xì)的檢查。同時，生產(chǎn)線繼續(xù)裝配板。為了減少停機(jī)時間，在工藝監(jiān)測員檢查最初兩塊回流之后的板的同時，生產(chǎn)線應(yīng)該在回流之前裝滿板。這可能有點危險，但是通過驗證機(jī)器設(shè)定可以獲得這樣做的信心。 　　X射線檢查。基于經(jīng)驗，X射線對于BGA裝配不一定要強(qiáng)制使用。可是，它當(dāng)然是手頭應(yīng)該有的一個好工具，如果你買得起的話。應(yīng)該推薦對CSP裝配使用它。X射線對檢查焊接短路非常好，但對查找焊接開路效果差一點。低成本的X射線機(jī)器只能往下看，對焊接短路的檢查是足夠的。可以將檢查中的物體傾斜的X射線機(jī)器對檢查開路比較好。 　　自動光學(xué)檢查(AOI)。十年前，光學(xué)檢查被用作可以解決每個人的品質(zhì)問題的工具。后來該技術(shù)被停止不用，因為它不能跟上裝配技術(shù)的步伐。在過去五年中，它又作為一種合乎需要的技術(shù)再次出現(xiàn)。一個好的工藝監(jiān)測策略應(yīng)該包括一些重疊的工具，如在線測試(ICT)、光學(xué)檢查、功能測試和外觀檢查。這些過程相互重疊、相互補(bǔ)充，都不能單獨提供足夠的覆蓋率。 　　二維的(2-D)AOI機(jī)器可以檢查元件丟失、對中錯誤、不正確零件編號和極性反向。另外，三維(3-D)的機(jī)器可以評估焊接點的品質(zhì)。一些供應(yīng)商開提供臺式、2-D AOI機(jī)器，價格低于$50,000美元。這些機(jī)器對于最初產(chǎn)品的檢查和小批量的樣品計劃是理想的。在較高性能的種類中，2-D獨立或在線機(jī)器價格在$75,000-125,000美元，而3-D機(jī)器價格$150,000-250,000美元。AOI技術(shù)有相當(dāng)?shù)那巴荆�但是處理速度和編程時間還是一個局限因素。 　　數(shù)據(jù)收集是一回事，但是使用這些數(shù)據(jù)來提高性能和減少缺陷才是最終目的。不幸的是，許多公司收集一大堆數(shù)據(jù)而沒有有效地利用它。審查和分析數(shù)據(jù)可能是費力的，經(jīng)常看到這個工作只由工程設(shè)計人員進(jìn)行，不包括生產(chǎn)活動。沒有準(zhǔn)確的反饋，生產(chǎn)盲目地進(jìn)行。每周的品質(zhì)會議對于工程設(shè)計與生產(chǎn)部門溝通關(guān)鍵信息和推動必要的改進(jìn)可能是一個有效的方法。這些會議要求一個領(lǐng)導(dǎo)者，必須組織良好，尤其時間要短(30分鐘或更少)。在這些會議上提出的數(shù)據(jù)必須用戶友好和有意義(例如，Pareto圖表)。當(dāng)確認(rèn)一個問題后，必須馬上指派一個調(diào)查研究人員。為了保證一個圓滿結(jié)束，會議領(lǐng)導(dǎo)必須做準(zhǔn)確的記錄。結(jié)束意味著根源與改正行動。

微型SMD晶圓級CSP封裝

　　微型SMD是標(biāo)準(zhǔn)的薄型產(chǎn)品。在SMD芯片的一面帶有焊接凸起(solder bump)。微型SMD生產(chǎn)工藝步驟包括標(biāo)準(zhǔn)晶圓制造、晶圓再鈍化、I/O焊盤上共熔焊接凸起的沉積、背磨(僅用于薄型產(chǎn)品)、保護(hù)性封裝涂敷、用晶圓選擇平臺進(jìn)行測試、激光標(biāo)記，以及包裝成帶和卷形式，最后采用標(biāo)準(zhǔn)的表面貼裝技術(shù)(SMT)裝配在PCB上。 　　微型SMD是一種晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP)，它有如下特點： 　　1. 封裝尺寸與裸片尺寸大小一致； 　　2. 最小的I/O管腳； 　　3. 無需底部填充材料； 　　4. 連線間距為0.5mm； 　　5. 在芯片與PCB間無需轉(zhuǎn)接板(interposer)。

表面貼裝注意事項

　　a. 微型SMD表面貼裝操作包括： 　　1. 在PCB上印刷焊劑； 　　2. 采用標(biāo)準(zhǔn)拾放工具進(jìn)行元件放置； 　　3. 焊接凸起的回流焊及清潔(視焊劑類型而定)。 　　b. 微型SMD的表面貼裝優(yōu)點包括： 　　1. 采用標(biāo)準(zhǔn)帶和卷封裝形式付運，方便操作(符合EIA-481-1規(guī)范)； 　　2. 可使用標(biāo)準(zhǔn)的SMT拾放工具； 　　3. 標(biāo)準(zhǔn)的回流焊工藝。

PCB布局

　　表面貼裝封裝有非焊接屏蔽界定(NSMD)和焊點屏蔽界定(SMD)兩種。與SMD方式相比，NSMD方式可嚴(yán)格控制銅蝕刻工藝并減少PCB上的應(yīng)力集中點，因此應(yīng)首選這種方式。 　　為了達(dá)到更高的離地高度，建議使用厚度低于30微米的覆銅層。30微米或以上厚度的覆銅層會降低有效離地高度，從而影響焊接的可靠性。此外，NSMD焊盤與接地焊盤之間的連線寬度不應(yīng)超過焊盤直徑的三分之二。建議使用表1列出的焊盤尺寸： 　　采用焊盤內(nèi)過孔結(jié)構(gòu)(微型過孔)的PCB布局應(yīng)遵守NSMD焊盤界定，以保證銅焊盤上有足夠的潤焊區(qū)從而增強(qiáng)焊接效果。 　　考慮到內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能，可使用有機(jī)可焊性保護(hù)(OSP)涂層電路板處理方法，可以采用銅OSP和鎳-金鍍層： 　　1. 如果采用鍍鎳-金法(電鍍鎳，沉積金)，厚度不應(yīng)超過0.5微米，以免焊接頭脆變； 　　2. 由于焊劑具有表面張力，為了防止部件轉(zhuǎn)動，印制線應(yīng)在X和Y方向上對稱； 　　3. 建議不使用熱空氣焊劑涂勻(HASL)電路板處理方法。

絲網(wǎng)印刷工藝

　　1. 模版在經(jīng)過電鍍拋光后接著進(jìn)行激光切割。 　　2. 當(dāng)焊接凸起不足10個而且焊接凸起尺寸較小時，應(yīng)盡量將孔隙偏移遠(yuǎn)離焊盤，以盡量減少橋接問題。當(dāng)焊接凸起數(shù)超過10或者焊接凸起較大時則無需偏移。 　　3. 采用3類(粒子尺寸為25-45微米)或精密焊劑印刷。

元件放置

　　微型SMD的放置可使用標(biāo)準(zhǔn)拾放工具，并可采用下列方法進(jìn)行識別或定位： 　　1. 可定位封裝的視覺系統(tǒng)。 　　2. 可定位單個焊接凸起的視覺系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的速度較慢而且費用很高。 　　微型SMD放置的其它特征包括： 　　1. 為了提高放置精度，最好采用IC放置/精密間距的放置機(jī)器，而不是射片機(jī)(chip-shooter)。 　　2. 由于微型SMD焊接凸起具有自我對中(selfcentering)特性，當(dāng)放置偏移時會自行校正。 　　3. 盡管微型SMD可承受高達(dá)1kg的放置力長達(dá)0.5秒，但放置時應(yīng)不加力或力量盡量小。建議將焊接凸起置于PCB上的焊劑中，并深入焊劑高度的20%以上。

回流焊和清潔

　　1. 微型SMD可使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的回流焊工藝。 　　2. 建議在回流焊中使用氮氣進(jìn)行清潔。 　　3. 按J-STD-020標(biāo)準(zhǔn)，微型SMD可承受多達(dá)三次回流焊操作(最高溫度為235℃)，符合。 　　4. 微型SMD可承受最高260℃、時間長達(dá)30秒的回流焊溫度，。

焊接返工

　　產(chǎn)生微型SMD返工的關(guān)鍵因素有如下幾點： 　　1. 返工過程與多數(shù)BGA和CSP封裝的返工過程相同。 　　2. 返工回流焊的各項參數(shù)應(yīng)與裝配時回流焊的原始參數(shù)完全一致。 　　3. 返工系統(tǒng)應(yīng)包括具有成型能力的局部對流加熱器、底部預(yù)加熱器，以及帶圖像重迭功能的元件拾放機(jī)。

質(zhì)量檢測

　　以下是微型SMD安裝在FR-4 PCB上時的焊接點可靠性檢查，以及機(jī)械測試結(jié)果。測試包括使用菊花鏈元件。產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)在產(chǎn)品的每項質(zhì)檢報告中分別列出。

焊接可靠性質(zhì)檢

　　1. 溫度循環(huán)：應(yīng)遵循IPC-SM-785 《表面貼裝焊接件的加速可靠性測試指南》進(jìn)行測試。 　　2. 封裝剪切：作為生產(chǎn)工藝的一部分，應(yīng)在封裝時收集焊接凸起的剪切數(shù)據(jù)，以確保焊球(solder ball)與封裝緊密結(jié)合。對于直徑為0.17mm的焊接凸起，所記錄的每焊接凸起平均封裝剪切力約為100gm。對于直徑為0.3mm的焊接凸起，每個焊接凸起的封裝剪切力大于200gm。所用的材料和表面貼裝方法不同，所測得的封裝剪切數(shù)值也會不同。 　　3. 拉伸測試： 將一個螺釘固定在元件背面，將裝配好的8焊接凸起微型SMD部件垂直上拉，直到將元件拉離電路板為止。對于直徑為0.17mm的焊接凸起來說，所記錄的平均拉升力為每焊接凸起80gm。 　　4. 下落測試：下落測試的對象是安裝在1.5mm厚PCB上具有8個焊接凸起的微型SMD封裝，焊接凸起直徑為0.17mm。在第一邊下落7次，第二邊下落7次，拐角下落8次，水平下落8次，總共30次。如果測試結(jié)果菊花鏈回路中的阻抗增加10%以上，則視為不能通過測試。 　　5. 三點折彎測試：用寬度為100mm的測試板進(jìn)行三點彎曲測試，以9.45 mm/min的力對中點進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。測試結(jié)果表明，即使將扭轉(zhuǎn)力增加到25mm也無焊接凸起出現(xiàn)損壞。

熱特性

　　按照IA/JESD51-3規(guī)定，采用低效熱傳導(dǎo)測試板來評估微型SMD封裝的熱特性。SMD產(chǎn)品的性能視產(chǎn)品裸片尺寸和應(yīng)用(PCB布局及設(shè)計)而定。

SMD件防潮管理規(guī)定

目的

　　為確保所有潮濕敏感器件在儲存及使用中受到有效的控制，避免以下兩點： 　　① 零件因潮濕而影響焊接質(zhì)量。 　　② 潮濕的零件在瞬時高溫加熱時造成塑體與引腳處發(fā)生裂縫，輕微裂縫引起殼體滲漏使芯片受潮慢慢失敗，影響產(chǎn)品壽命，嚴(yán)重裂縫的直接破壞元件。

適用范圍

　　適用于所有潮濕敏感件的儲存及使用。

內(nèi)容

　　3.1 檢驗及儲存 　　3.1.1 所有塑料封裝的SMD件在出廠時已被密封了防潮濕的包裝，任何人都不能隨意打開，倉管員收料及IQC檢驗時從包裝確認(rèn)SMD件的型號及數(shù)量。必須打開包裝時，應(yīng)盡量減少開封的數(shù)量，檢查后及時把SMD件放回原包裝，再用真空機(jī)抽真空后密封口。 　　3.1.2 凡是開封過的SMD件，盡量優(yōu)先安排上線。 　　3.1.3 潮濕敏感件儲存環(huán)境要求，室溫低于30℃，相對濕度小于75%。 　　3.2 生產(chǎn)使用 　　3.2.1 根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度控制包裝開封的數(shù)量，PCB、QFP、BGA盡量控制于12小時用完，SOIC、SOJ、PLCC控制于48小時內(nèi)完成。 　　3.2.2 對于開封未用完的SMD件，重新裝回袋內(nèi)，放入干燥劑，用抽真空機(jī)抽真空后密封口。 　　3.2.3 使用SMD件時，先檢查濕度指示卡的濕度值，濕度值達(dá)30%或以上的要進(jìn)行烘烤，公司使用SMD件配備濕度顯示卡一般為六圈式的，濕度分別為10%、20%、30%、40%、50%、60%。讀法：如20%的圈變成粉紅色，40%的圈仍顯示為藍(lán)色，則藍(lán)色與粉紅色之間淡紫色旁的30%，即為濕度值。 　　3.3 驅(qū)濕烘干 　　3.3.1 開封時發(fā)現(xiàn)指示卡的濕度為30%以上要進(jìn)行高溫烘干。烘箱溫度：125℃±5℃烘干時間5~48小時，具體的略有溫度與時間因不同廠商差異，參照廠商的烘干說明。 　　3.3.2 QFP的包裝塑料盤有不耐高溫和耐高溫兩種，耐高溫的有Tmax=135、150或180℃幾種可直接放進(jìn)烘烤，不耐高溫的料盤，不能直接放入烘箱烘烤。

在柔性印制電路板FPC上貼裝SMD的工藝要求

　　在電子產(chǎn)品小型化發(fā)展之際,相當(dāng)一部分消費類產(chǎn)品的表面貼裝,由于組裝空間的關(guān)系,其SMD都是貼裝在FPC上來完成整機(jī)的組裝的.FPC上SMD的表面貼裝已成為SMT技術(shù)發(fā)展趨勢之一.對于表面貼裝的工藝要求和注意點有以下幾點.

常規(guī)SMD貼裝

　　特點:貼裝精度要求不高,元件數(shù)量少,元件品種以電阻電容為主,或有個別的異型元件. 　　關(guān)鍵過程:1.錫膏印刷:FPC靠外型定位于印刷專用托板上,一般采用小型半自動印刷機(jī)印刷,也可以采用手動印刷,但是手動印刷質(zhì)量比半自動印刷的要差. 　　2.貼裝:一般可采用手工貼裝,位置精度高一些的個別元件也可采用手動貼片機(jī)貼裝. 　　3.焊接:一般都采用再流焊工藝,特殊情況也可用點焊.

高精度貼裝

　　特點:FPC上要有基板定位用MARK標(biāo)記,FPC本身要平整.FPC固定難,批量生產(chǎn)時一致性較難保證,對設(shè)備要求高.另外印刷錫膏和貼裝工藝控制難度較大. 　　關(guān)鍵過程:1.FPC固定:從印刷貼片到回流焊接全程固定在托板上.所用托板要求熱膨脹系數(shù)要小.固定方法有兩種,貼裝精度為QFP引線間距0.65MM以上時用方法A;貼裝精度為QFP引線間距0.65MM以下時用方法B. 　　方法A:托板套在定位模板上.FPC用薄型耐高溫膠帶固定在托板上,然后讓托板與定位模板分離,進(jìn)行印刷.耐高溫膠帶應(yīng)粘度適中,回流焊后必須易剝離,且在FPC上無殘留膠劑. 　　方法B:托板是定制的,對其工藝要求必須經(jīng)過多次熱沖擊后變形極小.托板上設(shè)有T 型定位銷,銷的高度比FPC略高一點. 　　2.錫膏印刷:因為托板上裝載FPC,FPC上有定位用的耐高溫膠帶,使高度與托板平面不一致,所以印刷時必須選用彈性刮刀.錫膏成份對印刷效果影響較大,必須選用合適的錫膏.另外對選用B方法的印刷模板需經(jīng)過特殊處理. 　　3.貼裝設(shè)備:第一,錫膏印刷機(jī),印刷機(jī)最好帶有光學(xué)定位系統(tǒng),否則焊接質(zhì)量會有較大影響.其次,FPC固定在托板上,但是FPC與托板之間總會產(chǎn)生一些微小的間隙,這是與PCB基板最大的區(qū)別.因此設(shè)備參數(shù)的設(shè)定對印刷效果,貼裝精度,焊接效果會產(chǎn)生較大影響.因此FPC的貼裝對過程控制要求嚴(yán)格. 　　三．其它：為保證組裝質(zhì)量，在貼裝前對FPC最好經(jīng)過烘干處理。

優(yōu)化表面貼裝元件SMD工藝管理

　　優(yōu)化表面貼裝元件（SMD）生產(chǎn)的成本和質(zhì)量，必須著眼于整體的生產(chǎn)方法。如今，只有把生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈作為一個整體考慮時，才能取得進(jìn)展。工藝工程師的工作和專用工具的使用正變得日益重要。 　　近來，在對表面貼裝器件生產(chǎn)的成本和質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化時，需要著眼于整體生產(chǎn)過程。在過去，改良個別機(jī)器和選擇內(nèi)部工藝，也許已經(jīng)綽綽有余，但是現(xiàn)在，只有在把生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈（從供應(yīng)商到顧客）作為一個整體來考慮時才能夠在這方面取得進(jìn)展。工藝工程師的工作和專用工具的使用一天天變得更重要。 　　工藝工程師們都不喜歡聽到這個，在過去，他們的工作一直是自己解決問題并且對緊急事件做出反應(yīng)。當(dāng)莫名其妙的問題出現(xiàn)，當(dāng)廢品率突然不可思議地劇增，或者，當(dāng)質(zhì)量和效率下降時，人們就找他們。在多數(shù)公司里，他們扮演的角色至今沒有改變。 　　不過，在現(xiàn)代的表面貼裝器件生產(chǎn)中，情況已經(jīng)開始改變。價格競爭迫使各家公司主動地解決工藝方面的問題。在電子領(lǐng)域，技術(shù)上的飛速進(jìn)步也要求工藝不斷向前發(fā)展。例如，我們需要不斷引進(jìn)更小的（0201和 01005）和更復(fù)雜（μBGA）元件，或者環(huán)保的工藝，如無鉛焊接。在與安全有關(guān)的領(lǐng)域，如汽車或者醫(yī)療設(shè)備行業(yè)，法律規(guī)定產(chǎn)品必須可靠，要求使用更復(fù)雜和全面的跟蹤系統(tǒng)，對產(chǎn)品進(jìn)行追蹤。 　　圖1 在推出新產(chǎn)品之前或者推出產(chǎn)品期間，有八道工序。有可能通過這些工序和正確的軟件編程和工具節(jié)約成本。 　　在所有這些情況里，不僅僅是個別機(jī)器或者內(nèi)部的工序在變化。整個生產(chǎn)過程――包括元件的選擇、采購和儲存，都必須改進(jìn)和調(diào)整。因為，各公司再也負(fù)擔(dān)不起傳統(tǒng)的反復(fù)試驗的方法了，電子產(chǎn)品生產(chǎn)中工藝工程師的傳統(tǒng)角色，正在轉(zhuǎn)變。

可預(yù)測成本和質(zhì)量的生產(chǎn)工藝

　　工藝工程師的主要工作仍然是準(zhǔn)備、執(zhí)行和監(jiān)視生產(chǎn)過程，但是，有了更高的要求。今天，工藝工程師必須在執(zhí)行之前，能夠準(zhǔn)確地界定或者預(yù)測工藝上的這些改變會給重要的性能指標(biāo)帶來什么結(jié)果。 　　為了順利地完成這些任務(wù)，作為工藝工程師，他的必須取得最高級的資格。他們熱心于作出改進(jìn)，他們還需要有明確的方向，開放，善于合作；作為工藝工程師，他要管理質(zhì)量，要主動地編制計劃，需要有很強(qiáng)的分析能力以及統(tǒng)計工藝管理（SPC）技術(shù)的知識。

兵器庫在擴(kuò)大

　　對于工藝的要求提高了，同時，可以使用的工具也在改進(jìn)。對于數(shù)據(jù)的記錄和收集，過去需要許多時間，現(xiàn)在可以由最新的機(jī)器和工具自動完成。穩(wěn)步改進(jìn)程序和提高效用， 可以幫助你分析大量的數(shù)據(jù)、自動監(jiān)測最重要的工藝參數(shù)。 當(dāng)工藝改變時，這些工具能夠在數(shù)秒鐘內(nèi)計算出這種改變對整個工藝的影響。因此，工程師可以用數(shù)據(jù)模型和場景技術(shù)，在生產(chǎn)線以外對新工藝進(jìn)行模擬，不必在生產(chǎn)線上進(jìn)行反復(fù)試驗。

用于產(chǎn)品生命期所有階段的工具

　　產(chǎn)品的設(shè)計階段。領(lǐng)先的技術(shù)供應(yīng)商很早就認(rèn)識到工藝技術(shù)將成為它的客戶提高競爭力的重要因素。現(xiàn)在的一些新型貼片機(jī)有許多軟件模塊和系統(tǒng)解決辦法，工藝工程師可以用來設(shè)計、控制和監(jiān)測許多條生產(chǎn)線的SMT工藝過程。最重要的先決條件是，這些機(jī)器必須共用同一個軟件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它的接口是開放的，可以與其他系統(tǒng)連接起來。利用軟件的功能──它們與產(chǎn)品使用期各個階段的具體要求是相對應(yīng)的，工藝工程師的工作就變得很簡單。 站在產(chǎn)品設(shè)計階段的層面上，在推出新產(chǎn)品時，這個方法就開始了。電路板的開發(fā)人員經(jīng)過充分準(zhǔn)備制定的設(shè)置和貼片程序，事實上可以避免出現(xiàn)問題：CAD數(shù)據(jù)和材料清單（BOM）可以自動寫入，并轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器程序和安裝說明。但是，如果只提供一塊電路板樣品時，會怎么樣呢？通過軟件，程序員可以把元件從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出來，用各種方法放到對樣品掃描得到的圖像上。軟件自動產(chǎn)生貼片程序和材料清單。然后，用軟件的幫助功能，在離線的情況下搜索丟失的元件或者沒有放正的元件。 　　圖2 現(xiàn)代化生產(chǎn)線改變的管理是從改變模塊演變而來的，從需要幾個人變成通過軟件用智能的方法來改變。用目前的綜合性軟件工具，可以迅速有效地把產(chǎn)品訂單分配給有生產(chǎn)能力的生產(chǎn)線。 　　推出新產(chǎn)品的這個過程，對電子產(chǎn)品制造商來說有很多好處。既不用占用機(jī)器，也不需要長時間專門測試和運行NPI生產(chǎn)線，大多數(shù)工作不是在生線線上進(jìn)行的。使用軟件的電路板檢測方法加速了啟動階段，從第一次生產(chǎn)開始效率就很高。用軟件完成的每一個變化，都會自動地反映在程序文件里。同時，使用者也能夠確定程序參數(shù)、誤差和極限的范圍，在以后通過機(jī)器程序來監(jiān)控和檢查。 　　一旦貼片和安裝程序通過離線測試，它們就可以直接下載到生產(chǎn)線上使用，不再需要用手工的傳統(tǒng)方法調(diào)試機(jī)器。

磨合與成熟階段

　　工程數(shù)據(jù)管理（EDM）是管理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的強(qiáng)大工具。它把多生產(chǎn)線中央數(shù)據(jù)管理的優(yōu)點和可以在生產(chǎn)線上改變程序的優(yōu)點結(jié)合起來。結(jié)果加快了走上正常生產(chǎn)的速度。在生產(chǎn)線上做的所有改變都記錄下來、編制成文件、作了說明并且自動發(fā)送給主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。這些改變是否將加到中央數(shù)據(jù)庫里，是由EDM的清除軟件（clearing pool）來決定的。通過修改版本的歷史和控制系統(tǒng)，有可能可以對工藝進(jìn)行跟蹤，作出所有的修正，并且把這些修正限制在具體的機(jī)器上。當(dāng)數(shù)據(jù)從主數(shù)據(jù)庫移出時，生產(chǎn)線上的專門的樣板確定，對于每個產(chǎn)品，哪一部分貼片數(shù)據(jù)和安裝程序是針對生產(chǎn)線的，哪一部分是針對主數(shù)據(jù)庫的。這樣，系統(tǒng)就能夠保證由工程變更請求（ECR）而產(chǎn)生的程序上的任何改變，對所有生產(chǎn)線都是可以重復(fù)的，在執(zhí)行這些變動時不會導(dǎo)致事故的發(fā)生。 生產(chǎn)進(jìn)度。這些使工藝更安全和可靠的功能，正是工藝工程師所需要的。針對安裝的軟件有更多的優(yōu)點。這個軟件，不僅僅在更換產(chǎn)品，而且在生產(chǎn)中每次需要補(bǔ)充元件時，都能夠通過條碼對元件進(jìn)行檢查。同時，軟件會幫助操作人員監(jiān)控元件補(bǔ)充的情況，同時保證按照工藝的需要更換元件卷帶并進(jìn)行優(yōu)化。 　　一旦生產(chǎn)走上正軌，工藝工程師就開始著手下一步的工藝改進(jìn)。在這里，正確的軟件同樣能夠提供非常寶貴的幫助。機(jī)器編制的報告提供了詳細(xì)和深入的信息。舉個例子，如果公司、生產(chǎn)線或者在生產(chǎn)輪班中有一班的廢品率走向引起大家懷疑工藝中存在的缺陷是問題所在，那么，工藝工程師就能夠?qū)��?shù)據(jù)進(jìn)行分析，一直到有關(guān)機(jī)器或者批量的數(shù)據(jù)。工程師也能夠發(fā)現(xiàn)，任何一個工藝的修改是否產(chǎn)生了我們想要的結(jié)果或者在其他地方造成不希望出現(xiàn)的影響。 　　最后，花費時間的管理報告和編制主要性能指標(biāo)（KPI）報告，差不多是完全自動實現(xiàn)的。軟件不僅消除了差錯，提高了報告的客觀性，它還使工藝工程師可以花更少的時間在數(shù)字上花工夫，讓他們有更多的時間去做他們最擅長的工作――分析和改進(jìn)工藝。

維護(hù)保養(yǎng)和逐步淘汰

　　在產(chǎn)品生命期的這個階段，工藝工程師使用同樣的工具，但是程序監(jiān)控和報告大部分是自動進(jìn)行的。常規(guī)報告逐漸變成針對具體的目標(biāo)群體（操作員、檢驗員、管理員、質(zhì)量控制等）的需要進(jìn)行編制，而且基本上是趨勢報告。 　　逐步淘汰包括從操作系統(tǒng)中刪除不常用的數(shù)據(jù)，為新數(shù)據(jù)騰出空間，改進(jìn)系統(tǒng)的性能，不過，我們還必須保證可以在任何時候恢復(fù)使用這些數(shù)據(jù)。例如，歷史數(shù)據(jù)可以幫助新產(chǎn)品加快形成穩(wěn)定的工藝。

積極的前景

　　兩個積極的發(fā)展趨勢會使SMT工藝工程師感到欣喜。一方面，他們的工作對他們所在公司的利潤正變更加重要。他們的工作集中在改進(jìn)決定公司競爭力的因素上――也就是整個電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程的成本、質(zhì)量、效率和靈活性。 　　另一方面，機(jī)器制造商日益認(rèn)識到這個發(fā)展趨勢，并且用合適的工具提供支持。在開發(fā)方法活動反映了未來的主要趨勢：以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的工具和軟件模塊可以隨時隨地得到工藝和管理方面的數(shù)據(jù)。因此，使用優(yōu)化專家會更加有效和經(jīng)濟(jì)，因為，他們能夠遠(yuǎn)距離監(jiān)控和管理各個工廠里的生產(chǎn)過程。 與此同時，支持網(wǎng)絡(luò)的軟件能夠把原本分離的程序鏈接起來。例如，一位機(jī)器制造商的服務(wù)人員將可以遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)，檢查機(jī)器的狀態(tài)和調(diào)整預(yù)定的維護(hù)周期。同時，在貼片機(jī)上的計數(shù)器可以直接連接到采購部門，甚至直接連接到供應(yīng)商的訂貨系統(tǒng)上。

結(jié)論

　　由于人們越來越需要跟蹤的能力，這也強(qiáng)烈刺激了SMT工藝與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和企業(yè)資源管理（ERP）系統(tǒng)的結(jié)合。在這里，工藝工程師的工作是，在推出新產(chǎn)品階段，提供適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)基礎(chǔ)，尤其是所需要的精確程度。把設(shè)置的確認(rèn)和印刷電路板上的條形碼標(biāo)識結(jié)合起來，有些技術(shù)能夠提供所有必需的數(shù)據(jù)，用于可靠地跟蹤產(chǎn)品和元件。使用開放的XML接口，這個數(shù)據(jù)可以方便地傳送到更高級的系統(tǒng)里。 　　將來發(fā)展的另一個核心理念是實時。系統(tǒng)和軟件越來越需要實時地處理和提供數(shù)據(jù)，以便縮短所有層次的響應(yīng)時間。這就要依靠工藝工程師把大量的數(shù)據(jù)收集起來，編制成便于管理和內(nèi)容豐富的信息包，使他們對具體用戶更加有價值。 　　*西門子公司的SIPLACE 平臺。

索特平均直徑

　　索特平均直徑是評價霧化質(zhì)量的重要參數(shù)，也稱體積面積平均直徑D32，常用簡寫為SMD。