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一、表面贴装（4M1E）工艺定义
一、SMT焊接基本原理
润湿角--—-焊锡润湿性（可焊性）衡量标志
表面张力——-使液体表面缩小的力
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！
二、锡膏的组成
三、助焊剂的分类、特性要求及其作用
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：RosinMediumActivated）、高活性（RA型：RosinActivated）和超高活性（RSA型：RosinSuperiorActivated）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
①具一定的化学活性；②具有良好的热稳定性；③具有良好的润湿性；④对焊料的扩展具有促进作用；⑤留存于基板的焊剂残渣，对基板无腐蚀性；⑥具有良好的清洗性；⑦氯的含有量在0.2%（W/W）以下.
助焊剂的四大功能
助焊剂（Flux）这个字来源于拉丁文“流动”（Flowinsoldering）的意思，但在此它的作用不只是帮助流动，还有其他功能：
（一）清除焊接金属表面的氧化膜；
（二）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
（三）降低焊锡的表面张力，增加其扩散能力；
（四）焊接的瞬间，可以让熔融状的焊锡取代，顺利完成焊接。
四、REFLOW回流焊接工艺
一．升温区APCB进入回流焊链条或网带，从室温开始受热到℃的区域叫做升温区。升温区的时间设置在60-90秒，斜率控制在2-4之间。此区域内PCB板上的元器件温度相对较快的线性上升，锡膏中的低沸点溶剂开始部分挥发。若斜率太大，升温速率过快，锡膏势必由于低沸点溶剂的快速挥发或者水气迅速沸腾而发生飞溅，从而在炉后发生“锡珠”缺陷。过大的斜率也会由于热应力的原因造成例如陶瓷电容微裂、PCB板变形曲翘、BGA内部损坏等机械损伤。升温过快的另一个不良后果就是锡膏无法承受较大的热冲击而发生坍塌，这是造成“短路”的原因之一。长期对制造厂的服务跟踪，很多厂商的SMT线该区域的斜率实际控制在1.5-2.5之间能得到满意的效果。由于各个板载贴装的元器件尺寸、质量不一，在升温区结束时，大小元器件之间的温度差异相对较大。二．预热恒温区B此区域在很多文献和供应商资料中也称为保温区、活化区。该区域PCB表面温度由℃平缓上升至℃，时间窗口在60-秒之间。PCB板上各个部分缓缓受到热风加热，温度随时间缓慢上升。斜率在0.3-0.8之间。此时锡膏中的有机溶剂继续挥发。活性物质被温度激活开始发挥作用，清除焊盘表面、零件脚和锡粉合金粉末中的氧化物。恒温区被设计成平缓升温的目的是为了兼顾PCB上贴装的大小不一的元器件能均匀升温。让不同尺寸和材料的元器件之间的温度差逐渐减小，在锡膏熔融之前达到最小的温差，为在下一个温度分区内熔融焊接做好准备。这是防止“墓碑”缺陷的重要方法。众多无铅锡膏厂商的SAC合金锡膏配方里活性剂的活化温度大都在-℃之间，这也是本温度曲线在这个温度区间内预热的原因之一。需要注意的是：
1、预热时间过短。活性剂与氧化物反应时间不够，被焊物表面的氧化物未能有效清除。锡膏中的水气未能完全缓慢蒸发、低沸点溶剂挥发量不足，这将导致焊接时溶剂猛烈沸腾而发生飞溅产生“锡珠”。润湿不足，可能会产生浸润不足的“少锡”“虚焊”、“空焊”、“漏铜”的不良。
2、预热时间过长。活性剂消耗过度，在下一个温度区域焊接区熔融时没有足够的活性剂即时清除与隔离高温产生的氧化物和助焊剂高温碳化的残留物。这种情况在炉后的也会表现出“虚焊”、“残留物发黑”、“焊点灰暗”等不良现象。三．回流焊接区C回流区又叫焊接区或Refelow区。SAC合金的熔点在℃-℃之间，所以本区域为＞℃的时间，峰值温度＜℃，时间30-70秒。形成优质焊点的温度一般在焊料熔点之上15-30℃左右，所以回流区最低峰值温度应该设置在℃以上。考虑到Sn96.5Ag3.0Cu0.5无铅锡膏的熔点已经在℃以上，为照顾到PCB和元器件不受高温损坏，峰值温度最高应控制在℃以下，大部分工厂实际峰值温度最高在℃以下。预热区结束后，PCB板上温度以相对较快的速率上升到锡粉合金液相线，此时焊料开始熔融，继续线性升温到峰值温度后保持一段时间后开始下降到固相线。此时锡膏中的各种组分全面发挥作用：松香或树脂软化并在焊料周围形成一层保护膜与氧气隔绝。表面活性剂被激活用于降低焊料和被焊面之间的表面张力，增强液态焊料的润湿力。活性剂继续与氧化物反应，不断清除高温产生的氧化物与被碳化物并提供部分流动性，直到反应完全结束。部分添加剂在高温下分解并挥发不留下残留物。高沸点溶剂随着时间不断挥发，并在回焊结束时完全挥发。稳定剂均匀分布于金属中和焊点表面保护焊点不受氧化。焊料粉末从固态转换为液态，并随着焊剂润湿扩展。少量不同的金属发生化学反应生产金属间化合物，如典型的锡银铜合金会有Ag3Sn、Cu6Sn5生成。回焊区是温度曲线中最核心的区段。峰值温度过低、时间过短，液态焊料没有足够的时间流动润湿，造成“冷焊”、“虚焊”、“浸润不良（漏铜）”、“焊点不光亮”和“残留物多”等缺陷；峰值温度过高或时间过长，造成“PCB板变形”、“元器件热损坏”、“残留物发黑”等等缺陷。它需要在峰值温度、PCB板和元器件能承受的温度上限与时间、形成最佳焊接效果的熔融时间之间寻求平衡，以期获得理想的焊点。四．冷却区D焊点温度从液相线开始向下降低的区段称为冷却区。通常SAC合金锡膏的冷却区一般认为是℃-℃之间的时间段（也有的文献提出最低到℃）。
由于液态焊料降温到液相线以下后就形成固态焊点，形成焊点后的质量短期内肉眼无法判断，所以很多工厂往往不是很重视冷却区的设定。然而焊点的冷却速率关乎焊点的长期可靠性，不能不认真对待。
冷却区的管控要点主要是冷却速率。经过很多焊锡实验室研究得出的结论：快速降温有利于得到稳定可靠的焊点。通常人们的直觉认为应该缓慢降温，以抵消各元器件和焊点的热冲击。然而，回流焊锡膏钎焊慢速冷却会形成更多粗大的晶粒，在焊点界面层和内部生较大Ag3Sn、Cu6Sn5等金属间化合物颗粒，降低焊点机械强度和热循环寿命，并且有可能造成焊点灰暗光泽度低甚至无光泽。快速的冷却能形成平滑均匀而薄的金属间化物，形成细小富锡枝状晶和锡基体中弥散的细小晶粒，使焊点力学性能和可靠性得到明显的提升与改善。生产应用中，并不是冷却速率越大越好。要结合回流焊设备的冷却能力、板子、元器件和焊点能承受的热冲击来考量。应该在保证焊点质量时不损害板子和元器件之间寻求平衡。最小冷却速率应该在2.5℃以上，最佳冷却速率在3℃以上。考虑到元器件和PCB能承受的热冲击，最大冷却速率应该控制在6-10℃。工厂在选择设备时，最好选择带水冷功能的回流焊而获得较强的冷却能力储备。
五、钢网制作方法及开口设计
钢网的制作方法可分为三种，即：化学蚀刻（ChemicalEtch）、激光切割（LaserCut）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.
锡膏释放率（%）=实际印刷到焊盘上的锡膏体积÷理论锡膏体积（W×L×T）×%
六、锡膏粘性特性
锡膏的粘度（Viscosity）特性与环境温度、印刷参数之间的关系
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25士2.5℃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：
（1）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10~15mm锡膏滚动直径；
（2）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；
（3）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.
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