一.概论
1.基础概念
表面组装技术，英文称之为“SURFACE MOUNT TECHNOLOGY ”简称SMT，它是将表面贴装元件贴，焊到印制是电路板焊盘上涂布焊锡膏，再将表面贴装元器件准确地放到涂有焊锡膏的焊盘上，通过加热印制电路板直至焊锡膏熔化，冷却后便实现了元器件与印制电路之间的连接.
2.表面组装技术的优点：
1）组装密度高，采用SMT相对来说，可使电子产品体积缩小60%，重量减轻75%
2）可靠性膏，一般不良焊点率小于百万分之十，比通孔元件波峰焊接技术低一个数量级.
3）高频特性好
4）降低成本
5）便于自动化生产.
3.表面组装技术的缺点：
1)元器件上的标称数值看不清，维修工作困难
2)维修调换器件困难，并需专用工具
3）元器件与印刷板之间热膨胀系数（CTE）一致性差。随着专用携手拆装设备及新型的低膨胀系数印制板的出现，它们已不再成为阻碍SMT深入发展的障碍.
4.表面组装工艺流程：
SMT工艺有两类最基本的工艺流程，一类为锡膏回流焊工艺，另一类是贴片—波峰焊工艺.在实际生产中，应根据所用元器件和生产装备的类型以及产品的需求选择不同的工艺流程，现将基本的工艺流程图示如下：
1)锡膏—回流焊工艺，该工艺流程的特点是简单，快捷，有利于产品体积的减小.
2)贴片-波峰焊工艺，该工艺流程的特点是利用双面板空间，电子产品的体积可以进一步减小，且仍使用通孔元件，价格低廉，但设备要求增多，波峰焊过程中缺陷较多，难以实现高密度组装。
3)混合安装，该工艺流程特点是充分利用PCB板 双面空间，是实现安装面积最小化的方法之一，并仍保留通孔元件价低的特点.
4)双面均采用锡膏—回流焊工艺，该工艺流程的特点能充分利用PCB空间，并实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格，常用于密集型或超小型电产品，移动电话是典型产品之一.
我们知道，在新型材料方面，焊膏和胶水都是触变性质流体，它们引起的缺陷占SMT总缺陷的60%，训练掌握这些材料知识才能保证SMT质量.SMT还涉及多种装联工艺，如印刷工艺，点胶工艺，贴放工艺，
固化工艺，只要其中任一环节工艺参数漂移，就会导致不良品产生，SMT工艺人员必须具有丰富的工艺知识，随时监视工艺状况，预测发展动向.
二.焊锡膏与印刷技术
1.焊锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状焊剂混合而成的一种浆料，通常焊料粉末占90%以左右，其余是化学成分.它是一个复杂的物料系统，制造焊锡膏涉及流体力学，金属冶炼学，有机化学和物理学等综合知识，
1）对于焊锡膏一类的流体，由于大分子的长链结构和缠绕，或触变剂的存在，它们的流动行为远比低分子流体复杂得多，这类流体受外力作用时，剪切力和剪切速率不再成比例，液体的黏度不再是常数，其流动行为不服从流变学方程，因此在工程上将这类流体称为非与顿流体.
2）焊锡膏在外受力的增加，焊膏的黏度迅速下降，但下降到一定程度后又开始稳定下来.即焊膏在印刷时，受到刮刀的推力作用，其黏度下降，当到达模板窗口时，黏度达到最低，故能顺利通过窗口沉降到PCB焊盘上，随着外力的停止，焊锡膏黏度又尽速回来.
3）焊锡膏是由焊球粉末 和 糊状焊剂 组成，焊球粉末的粒度一般控制在25UM-45UM，过粗的粉未会导导致焊膏黏结性能变差，而在
糊状焊剂中，通常含有一定量的松香或其他树脂，它一是起增黏作用，二是防止在焊接过程中成膜焊料的二次洋化.
4）黏度与焊锡膏涂布方法：一种是金属模板印刷，另一类是通过点胶机滴涂，这两类方法需要不同黏度的锡膏，其黏度范围如下表：
5）焊膏的印刷性能：SMT大生产中，首先要求焊膏能顺利地，不停地通过焊膏漏板或分配器转到PCB上，如果焊膏的印刷性能不好，就会堵死漏板的孔眼，导致生产不能正常进行，其原因是焊膏中缺少一种助印剂或用量不足而引起的，合金粉未的形状差，粒径分布不符合要求也会引起印刷性能下降..
6）焊膏的黏结力：焊膏印刷后放置一段时间（8H）仍能保持足够的黏性是必需的.
7）焊膏的塌落度： 是描述焊膏印到PCB上并经一定膏温后是否仍保持良好形状的一种术语，这种现象往往会导致回流焊后出现“桥联，飞珠”
2.焊锡膏的印刷技术：
焊锡膏的印刷是SMT中第一道工序，焊锡膏的印刷涉及到三项基本内容-----焊锡膏，模板和印刷机，三者之间合理组合，对膏质量地实现焊锡膏的定量分配是非常重要的.，焊锡膏前面已说过，现主要说明的是模块及印刷机.
1)金属模板（stencils）的制造方法：
A.化学腐蚀法，由于存在侧腐蚀，故窗口壁光洁度不够，对不锈钢材料效果较差，因此漏印效果也较差.
B.激光切割法，它是利用微机控制CO2或YAG激光发生器，像光绘一样直接在金属模板上切割窗口.
C.电铸法：电铸法制造的模板价格显然是贵，适合在细间距器件焊接产品中使用.
2）印刷机：说明全自动印刷机，通常有光学对准系统，通过对PCB和模板上对准标志的识别，实现模反窗口与PCB焊盘的自动对准，印刷机精度达0.01MM，但印刷机的多种工艺参数，如刮刀速度，刮刀压力，脱模速度，模板与PCB板之间 间隙仍需人工设定.
3）影响印刷效果的因素：
A.模板窗口的光滑度与径深比.
B.锡膏触变性能的影响.
4）焊膏印刷过程：
A.焊膏准备：焊膏应放入冰箱冷藏（0—10度之间）。使用时，从冰箱取出室温（4小时）后再打开盖，有条件的工厂通过机器搅拌，约0.5—1H后可以使用，应注意，焊膏的黏度，粒度是否符合当前产品的要求.（应用黏度计进行测量）
B.安装并校正模板，半自动可通过CCD帮助对准.
C.印刷焊膏：初次用量不易过多，注意环境质量：无风，洁净，温度（23＝3）度，相对湿度小于70%
D.完工/清洗模板.
5）印刷机工艺参数的调节与影响：
A.刮刀速度： 一般在12-40mm/s
B.刮刀压力：一般在0.5KG/25MM
C.刮刀宽度：为PCB长度加50MM左右为最佳
D.印刷间隙：一般控制在0—0.07MM
E.分离速度：
F.刮刀形状与制作材料.
6）焊膏印刷的缺陷，产生原因及对策：
A.焊膏图形错位：
产生原因：钢板对位不当与焊盘偏移；印刷机印刷精度不够
危害：易引起桥联
对策：调整钢板位置，调整印刷机
B.焊膏图形拉尖，有凹陷：
产生原因：刮刀压力过大，橡皮刮刀硬度不够，窗口特大
危害：焊料量不够，易出现虚焊，焊点强度不够.
对策：调整印刷压力，换金属刮 刀改进模板窗口设计.
C.锡膏量太多：
产生原因：模板窗口尺寸过大，PCB模板的间隙过大
危害：易造成桥联
对策：检查模板窗口尺寸，调节印刷参数，特别是PCB模板的间隙
D.图形不均，有断点
产生原因：模板窗口壁光度不好，印刷板次多，未能及时擦去锡膏，锡膏触变性不好.
危害：易引起焊料量不足，如假焊缺陷.
对策：擦净模板.
E.图形沾污：
产生原因：模板印刷次数多，未能及时擦于净,锡膏质量差，钢板离开时抖动.
危害：易桥连.
对策：擦净模板，换锡膏，调整机器
总之，锡膏印刷时应注意锡膏的参数会随时变化，如粒度/形状，触变性和助焊性能，此外，印刷机的参数也会引起变化，如印刷压力/速度和环境温度，锡膏印刷质量对焊接质量有很大影响，因此应仔细对待印刷过程中的每个参数，并经常观察和记录相关系数，我们公司产品LASCAN L3000 3D 锡膏厚度测试仪通过激光在可视范围上获取上万组数据，进而得到锡膏上的一些基本参数，如最大值，最小值，平均值，面积.体积等，从前面内容我们知道，钢网对整个锡膏的印刷也有着很重要的作用，面钢网清洗机用气泵把溶液通过旋转臂对钢网进行清洗
三 贴片技术与贴片机
SMT生产中的贴片技术通常是指用一定的方式将片式元器件准确地贴到PCB指定的位置上，这个过程英文称为pick and place ,显然它是指吸取/拾取与放置两个动作.
近30年来，贴片机已由早期的低速度（1－1.5秒/片）和低精度（机械对中）发展到膏速（0.08秒/片）和高精度（光学对中，贴片精度±60um/4q）高精度全自动贴片机是由计算机，光学，精密机械，滚珠丝杆，直线导轨，线性马达，谐波驱动器以及真空系统和各种传感器构成的机电一体化的高科技装备.
1）贴片机的结构与特性:
结构可分为机架，PCB传送机构及支撑台X，Y，与Z/Q伺服，定位系统，光学识别系统，贴片头，供料器，传感器和计算机操作软件.
2）各部分功能：
底台:支撑全部部件，应具有足够的钢性.
供料器：容纳各种包装形式的元器件，并把元器件送到取料部位，PCB定位工作后，支持PCB并使其在X，Y方向正确定位.
贴装头：取元器件，定位校正后，将元器件贴到设定位置.
定位系统：影响贴装精度和贴装率，目前一般用直流伺服电机驱动齿带式滚珠丝杆传动.
计算机控制系统：贴装机的大脑，所有贴装操作的指挥中心.
3）贴装机的类型“
按不同的目的，贴装机有不同的分类方法：
A.按贴装方式分类：
顺序式，在线式，同时式，同时/在线式
B.按贴装速度（贴装率）分类
低速，中速，高速
C.按价格分： 低档（10万USD 下），中档(10万USD--20万USD)高档(20万USD上)
D.影响贴装机性能的主要因素：
总机机械结构 X-Y传送机构 其它因素
总之对于贴片机的精度主要讲的是所贴零件与焊盘的偏移度，比如CHIP 零件长度不能超过焊盘的1/3，宽度不能超过焊盘1/3等等.
四 回流焊：
回流焊(REFLOW)，它的本意是通过重新熔化预先放置的焊料面形成焊点，在焊接过程中不再加任何额外焊料的一种焊接方法，回流焊技术成为SMT的主流工艺.
1. 回流焊与传统的波峰焊相比，具有下列优点：
1)焊膏能定量分配，精度高，焊料受热次数少，不易混入杂质且使用量相对较少.
2)适用于焊接各种高精度，高要求的元器件，如0603电阻电容以及QFP，BGA和CSP等芯片封装器件.
3)焊接缺陷少，不良焊点率小于10*10(-6)
2. 回流炉的基本结构：
典型的红外---强制热循环再流炉是一种将热风对流和远外加热结合在一起加热设备，它集中了红外再流炉和强制热风对流两者的长处，故能有效地克服远红外再流炉的阴影效应，是目前较为理想的焊接设备.
通常由五个温区组成，第一和第四温区配置了面状远外加热器，从第一到第四个温区各配置了热风加热器，第四温区为焊接温区，第二和第三温区的加热起保温作用，主要是为了使SMA加热更均匀，以保证SMA在充分良好的状态下进入焊接温区.
1)加热体，加热体几乎全是铝板或不锈钢加热器，有些制造厂商还在其表面涂有红外涂层，以增加红外发XIE能力.
2)传送系统：再流炉的传送系统有三种，一是耐热四氟乙稀玻璃纤维布，二是不锈钢网，三是链条导轨.
3)强制对流系统：有条件时应首选切向风扇对流系统.
4)温控系统.
3. 焊接温度曲线的调整
理想的温度曲线通常由四个温区组成，预热区，保温区/活性区，再流区和冷却区，现将各区的温度及停留时间等要求介绍如下
A.预热区：焊膏中的部分溶剂及时挥发掉，元器件特别是片式阻容元件缓缓升温，以适应以后的高温.
B.保温区：此时挥发物进一步被去除，活化剂开始激活，并有效地去除焊接表面的氧化物，SMA表面温度受热风对流的影响能保持匀均，板面温度温差接近最小值
C.再流区：此时焊料熔化，同时活化剂也进一步分解，有效地清除各种氧化物，随着温度的膏，表面张力降低，焊料爬至低、元器件引脚的一定高度.在回流区，锡膏熔化后产生的表面张力能自动校准由贴片过程中引起的元器件引脚偏移，但也会由于焊盘设计不正确引起多种焊接缺陷，如立BEI桥联等
D.冷却区：焊点迅速降温，焊料凝固，焊点迅速冷却可使焊料晶格细化，结合强度提膏，焊点光亮.
炉温曲线对元器件焊接效果非常重要，因而要对炉子的温度进行测量的设备要求也非常严格，我们公司产品英国产 SOLDERSTAL 炉温测试仪理更好地为你提供服务.
五：焊接质量评估与检测
1.優良的焊点外观：
1)润湿程度好，
2)焊料在焊点表面均连续，并且越接近焊点边线焊料层越薄，接触角一般应小于30度，对于焊盘边线较小的焊点，应见到凹状的弯月面，被焊金属表面不允许有焊料的阻挡层及其他污染物，
3)焊点处的焊料层要适中，避免过多或过少
4)焊点位置必须准确，元件的端头/引脚应处于焊盘的中心位置，宽度及长度方向不应出现超越现象.
5)焊点平面应连续和圆滑，对于再流焊形成的焊点应有光亮的外观.
原则上，上述要求可应用于一切焊点，不管它用什么方法焊接面成，也不论它处于PCB的哪个位置上，都应使人感觉到它们均匀，流畅，饱满
2. SMT生产中常见的质量缺陷及解决方法：
1)立碑现象的产生与解决办法
再流焊中，片式元件经常出现立起的现象，称之为立碑，发生的根本原因是元件两边的润湿力不平衡，因面元件两端的力距也不平衡，从而导致立碑现象的发生.主要有以下几个原因造成：
A.焊盘 设计与布局不合理：焊盘一侧面积过大或PCB表面各处的温差过大以致元件焊盘吸热不均匀，解决方法是改变焊盘设计与布局.
B.锡膏与锡膏印刷：解决方法是选用活性较膏的锡膏，改变锡膏印刷参数，特别是模块的窗口尺寸.
C.贴片：Z轴方向受力不均匀，会导致元件浸入到锡膏中的厚度不一，移位会直接导致立碑，解决方法是调节贴片机参数.
D.炉温曲线 PCB工作曲线不正确，原因是板面上温差过大，解决办法是根据每种产品调节温度曲线.
E.N2再流焊中氧浓度：采用N2会增加焊料的润湿力，但氧含量过低的情况下发生立碑的现象反而增多，通常认为氧含量控制在100*10(-6)左右最好.
2)再流焊中锡珠生成原因与解决办法：
A.温度曲线不正确;通常应注意升温速率，并采取适中的预热，并有一个很好的平台使溶剂大部分挥发，从而抑制锡珠的生成.
B焊膏的质量，金属含量过低会导致焊剂成分过多不易挥发而引起飞珠，锡膏中水蒸气/氧含量增加也会造成，模板上余下部分若再和回原来瓶中，会引起瓶中锡 变质也会产生锡珠.
C.印刷与贴片： 模板与焊盘对中偏移，印刷环境不好， 贴片过程中Z轴头是根据元件的厚度来定位，故会引起元件贴到PCB上一瞬间将锡膏折、挤压到焊盘外的现象。解决方法是仔细调整模板的装夹，不应有松动现象，Z轴膏度可进行调整.
D.模板的厚度与开口尺寸： 开口过大特别是用化学腐蚀方法制造的模板，解决方法是选用适当的厚度的模板和尺寸的设计 ..
3)焊接后印制板阻焊膜起泡的原因与解决方法：根本原因在于阻焊膜与PCB基材之间存在气体/水蒸气，它们会到不同的工艺过程，当遇到高温时，气体膨胀，导致阻焊膜与PCB基材分层，焊盘温度相对较膏，故气泡就先出现在焊盘周围.，解决方法是
应严格控制各个环节，购进的PCB应检验后入库，PCB应存放在通风干燥环境下，存放期不超过6个.月，PCB在焊接前应放在烘箱中预热105度 4—6H 波峰焊中预热温度应严格控制，进入波峰焊前应达到100度---120度， 使用含水助焊剂时，其预热温度就达到110度---125度，确保水气能挥发完.
4)芯吸现象：是指焊料脱离焊盘沿引脚与芯片本体之间，会形成严重的虚焊现象，主要是针对汽相再流焊时才有，解决解决方法是应首先半SMA充分预热后再放入炉中及检查焊盘的可焊性.，还有元件的共面性.也有关.
5)片式元器件开列片式元件的开裂常见于多层片式电容器(MLCC)，基原因主要是热应力与机械力所致.预防办法是：认真调节焊接工艺曲线，特别是预热区温度不能过低，贴片时应认真调节贴片机Z轴的吸放膏度，应注意拼板的割刀形状.PCB的曲翘度，特别是焊接后的曲曲翘度，应有针对性的校正.
6)焊点不光亮/残留物多：SMA出炉后，未能强制风冷也会出现不光亮和残留物多的现象，此外若锡膏中金属含量低，介质不容易挥发，颜色深，也会突出残留过多的现象.
7)PCB扭曲：针对很多原因我们有如上解决方法：在价格的、和空间容许的情况下，选用TG膏的PCB或增加PCB 的厚度，以取得最佳长宽比，合理设计PCB双面的钢箔面积应均衡，在没有电路的地方布满铜层，并以网络形式出现,以增加PCB的刚度，在贴片前对PCB预烘，其条件是105度/4H,调整夹具或夹持距离，保证PCB受热膨胀的空间地；焊接工艺温度尽可能调低，已经出现轻度扭曲时，可以放在定夹具中，升温到位，以释放应力.
8)桥联
引起桥联的原因有四种：
A.锡膏质量问题：锡膏中金属含量偏高，特别是印刷时间过久后，易出现金属含量增高，焊膏黏度低，预热后漫流到焊盘外：焊盘塌落度差，预热后漫流到盘外，均会导致IC引脚桥联.解决方法是调整锡膏.
B.印刷系统：印刷机重复精度差，对位不齐，锡膏印刷到银条外，这种情况多见于细间距QFP生产，钢板对位不好和PCB对位不好以及钢板窗口尺寸/厚度设计不对与PCB焊盘设计SN/PB合金镀层不均匀，导致的锡膏量偏多，均会造成桥联.解决方法是调整印刷机，改盖PCB焊盘涂层.
C.贴放：应调整Z轴膏度.
D.预热：加温速度过快，锡膏中溶剂来不及挥发.
9)其他常见焊接缺陷：
A.差的润湿性，表现在PCB焊盘 吃 锡 不好或元件引脚吃锡不好，产生的原因，元件引脚/已氧化/污染;过高的再流焊温度，锡膏的质量差，这些都会导致润湿性差，严重时会出现虚焊.
B.锡量很少，表现在焊点不满，IC引脚根弯月面小，产生的原因：印刷模板窗口小，灯芯现象(温度曲线差)锡膏金属含量低，
C引脚受损，表现在器件引脚共面性不好或弯曲，直接影响焊接质量.，产生原因：运输/取放时碰坏.
E.锡膏量不足，生产中经常发生的现象.产生原因：第一块PCB印刷/机器停止后的印刷，印刷工艺参数改变，钢板窗口堵，
针对这个SMT质量检验，，我们有hirox 3D 显微机，它搭有50-400倍率膏清晰度CCD(211万象素)大景深(3MM)镜头，用卤素光把被测物图像通过膏晰度之显示器动态(360度)显示出来.它可很清晰地检险pcb上的焊点状况.它而且还有专用的bga-Z镜头，可深入到bga底部很清晰地看到bga焊球焊点的实际状况.
六.SMA的维修：
在SMT生产中，特别是在新产品开发中，经常会在SMA焊接后器件出现移位，桥接和虚焊等各种问题，需要对QFP BGA 一类器件进行维修，而BGA应该有专门的返修站.
OK集团 METCAL APR-5000系列BGA 返修站，采用全热风加热方式，通过拆焊，涂敷，对中，回焊，冷却等五个工作温区对BGA 芯片进行返修. 返修成功率达到90%以上。
