SMT制程与设备能力介绍

SMT製程與设备能力介紹1課程內容SMT簡介各工序介紹波峰焊SMT周邊設備介紹ESD防護2SMT簡介1.SMT定義表面貼裝技術(SurfaceMountingTechnology簡稱SMT)是新一代電子組裝技術,它將傳統的電子元器件壓縮成為體積只有幾十分之一的器件,從而實現了電子產品組裝的高密度、高可靠、小型化﹑低成本﹐以及生產的自動化.這種小型化的元器件稱為:SMD器件(或稱SMC、片式器件).將元件裝配到印刷線路板或其他基板上的工藝方法稱為SMT工藝.相關的組裝設備則稱為SMT設備.3SMT簡介2.SMT特點(1)組裝密度高、電子產品體積小、重量輕,貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右,一般採用SMT之後,電子產品體積縮小40%~60%,重量減輕60%~80%.(2)可靠性高、抗震能力強、焊點缺焊率低.(3)高頻特性好,減少了電磁和射頻幹擾.(4)易於實現自動化,提高生產效率.降低成本達30%~50%.節省材料、能源、設備、人力、時間等.4SMT簡介3.為什麼要用SMT(1)電子產品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已無法縮小(2)電子產品功能更完整,所採用的積體電路(IC)已無穿孔元件,特別是大規模、高集成IC,不得不採用表面貼片元件(3)產品批量化,生產自動化,廠方要以低成本高產量,出產優質產品以迎合顧客需求及加強市場競爭力(4)電子元件的發展,積體電路(IC)的開發,半導體材料的多元應用電子科技革命勢在必行,追逐國際潮流5SMT簡介4.SMT製程SMT製程是以機器的吸嘴吸取SMT零件,經過畫像處理辨識零件後,再放置於已印好錫膏的基板上,基板再經過迴焊爐加熱後達到焊接的目的.PCB零件錫膏銅箔焊墊6SMT簡介5.SMT工藝流程錫膏印刷SPI送板貼片AOI人工目檢ReflowAOI7SMT簡介6.SMT製程分類(1)單面貼片製程適用於只有一面有SMD器件的產品.一般流程如下:錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI8SMT簡介(2)雙面貼片製程適用於正反面都有SMT組件的產品.一般流程如下:A面錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI-B面錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI9SMT簡介(3)混合製程適用於正反面都有SMT組件且有插件的產品.一般流程如下:A面錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI-B面錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI-插件-波峰焊10各工序介紹--送板1.工站介绍自動送板機廣泛應用於SMT生產線的源頭,用以將裝在周轉箱內的PCB逐一發送給後續設備而實現上板功能,它的送板動作受後續設備的需板信號的控制,若自動送板機已全部送完板則它又會反制約後續設備停止工作,並發出聲光報警,它也可以為某一個單獨的SMT設備實現上板功能.11各工序介紹--送板2.設備能力介绍SCLD-66規格MLLLXLPCB尺寸(mm)80*50-330*25080*50-460*33080*50-510*38080*50-510*460可調高度(mm)900±20(std.)PCB進料時間6.0sec輸入電源AC110/220V±10V，1φ50/60Hz輸入氣壓0.5~0.8Mpa設備重量(kg)12017020022012各工序介紹--錫膏印刷1.工站介紹將錫膏通過鋼板之孔脫膜接觸錫膏而印置於基板之焊盤上.已印刷未印刷13各工序介紹--錫膏印刷2.設備能力介紹MPM印刷機設備規格參數鋼板尺寸737*737mmPCB尺寸50*40*0.2~510*510*6mm精度+/-0.01mm印刷速度Max150mm/sec其他功能鋼板自動清洗,2D相機檢測識別可滿足不同尺寸的PCB,不同規格的ChipR/C,IC,Connector,BGA等零件的錫膏/紅膠印刷要求.14各工序介紹--錫膏印刷刮刀錫膏鋼板PCB3.锡膏印刷内部图示15各工序介紹--錫膏印刷4.錫膏印刷品質確實填充入鋼板開孔內,錫膏才能有飽滿的成型錫膏填充於鋼板控制錫膏左右對稱形狀鋼板脫膜後,讓錫膏與鋼板開口成相同形狀鋼板脫膜速度控制錫膏成型填充脫膜正確不正確正確不正確16各工序介紹--錫膏印刷5.常見印刷不良現象刮削--刮刀壓力過高,削去部分錫膏過量--刮刀力量太小,多出錫膏拖拽--鋼板脫離太快17各工序介紹--錫膏印刷偏位--鋼板與PCB對位不准連錫--刮刀壓力太大對位不准鋼板開口不合適少錫--鋼板脫離速度得慢一點,刮刀壓減.印刷機內溫度30℃時,溶劑會被揮發一些,錫膏更粘18各工序介紹--錫膏印刷6.重要耗材-錫膏(1).何為錫膏19(2).錫膏主要組成成份錫粉顆粒+助焊膏/劑各工序介紹--錫膏印刷20(3).錫膏的存儲和使用錫膏是一種化學特性很活躍的物質,因此它對環境的要求是很嚴格的.一般在溫度為0℃-10℃,濕度為20%-21%的條件下有效期為6個月,在使用時要注意幾點:A.保存的溫度B.使用前應先回溫(一般4小時)C.使用前應先攪拌3-4分鐘D.最佳作業環境溫度25+/-3℃濕度為50+/-10%RHE.儘量縮短進入回流焊的等待時間F.在開瓶24小時內必須使用完,否則做報廢處理各工序介紹--錫膏印刷21(4).錫膏使用前為何必須攪拌錫膏存儲時因錫粉與助焊劑比重不同的因素,會導致有錫粉在下而助焊劑在上的現象,最後產生分佈不均的問題.故使用前必須攪拌使錫粉與助焊劑均勻混合,而達到錫膏最佳的作用效果.一般錫膏攪拌的方式有兩種:A.手動攪拌的方式B.機器(自動公轉)攪拌的方式自動攪拌機各工序介紹--錫膏印刷22(5).有鉛錫膏Sn-PbReflow理想溫度圖各工序介紹--錫膏印刷23(6).無鉛錫膏Sn-Ag-Cu系Reflow理想溫度圖各工序介紹--錫膏印刷24(7).Sn-Ag-Cu系合金的優缺點優點:①具有優良熱疲勞性②具有優良機械特性③溶融溫度區域較為狹窄④適合各幾種形狀(錫棒/錫絲/錫膏/錫球等等)⑤Pb的混入不良影響較少缺點:①溶融溫度較共晶焊錫合金約高30℃②合金成份內含Ag成本較高③冷卻緩慢焊點表面易產生凹凸各工序介紹--錫膏印刷25各工序介紹--錫膏印刷7.主要工具-鋼網(1)什麼是鋼網鋼網是一種SMT專用模具,其主要功能是是幫助錫膏的沉積;目的是將準確數量的錫膏轉移到空PCB上的準確位置.26各工序介紹--錫膏印刷(2)鋼網的製作及比較目前鋼網主要有三種製作方法:化學腐蝕、鐳射切割、電鑄成型鋼網板焊盤化學腐蝕:通常用於0.65mm以上間距比其他鋼網費用低鋼網板焊盤鐳射切割:費用較高而且內壁粗糙可以用電解拋光法得到光滑內壁梯形開孔有利於脫模可以用Gerber檔加工誤差更小，精度更高鎳網板焊盤電鑄成型:在厚度方面沒有限制在硬度和強度方面更勝於不銹鋼更好的耐磨性孔壁光滑且可以收縮最好的脫模特性95%.成本造價昂貴、工藝複雜、技術含量高27各工序介紹--錫膏印刷鋼網三種製作方法橫截面對比28各工序介紹--錫膏印刷(3).鐳射鋼板製作主要設備激光切割機張網29各工序介紹--錫膏印刷(4).鋼網張力要求一般業界使用標準在30牛頓/每平方公分以上30各工序介紹--SPI1.工站介紹錫膏厚度檢測是利用光學的原理,通過三角測量的方法把印刷在PCB板上的錫膏高度計算出來的一種SMT檢測設備.它的作用是能檢測和分析錫膏印刷的品質,及早發現SMT工藝缺陷.31各工序介紹--SPI2.設備能力介紹SPI—TR7006單次掃描寬度25.6mm解析度16um機械精度水平解析度1um;垂直解析度1umX-Y軸掃描解析度10~40um可測錫膏高度範圍1.25mm~40um檢測速度16*16um3160mm2/sec5.7in2/sec32*16um6320mm2/sec11.4in2/sec輸送帶速度50~700mm/sec外觀尺寸1000mm*940mm*2100mm可測電路板尺寸50*50mm~510*460mm電路板厚範圍0.5mm~5mm最大板重限制5Kg32各工序介紹--SPI3.焊盤印錫接受標準印刷在焊盘上的焊膏量允许有一定的偏差,但焊膏覆盖在每个焊盘上的面积应大于焊盘面积的75%.33各工序介紹--SPI4.實際印刷不良圖例錫橋34各工序介紹--SPI少錫35各工序介紹--SPI錫厚(拉尖)36各工序介紹--SPI偏移37各工序介紹--貼片1.工站介紹貼片機就是用來將表面組裝元器件準確安裝到PCB的固定位置上的設備,貼片機貼裝精度及穩定性將直接影響到所加工電路板的品質及性能.38各工序介紹--貼片2.設備能力介紹FUJINXTΠ貼片機元件類型ChipR/C/LICBGAConnector元件尺寸ChipR/C----01005~1608IC----最小間距0.4mm,最小寬度0.17mm,最小間隔0.23mmBGA----最小間距0.5mm,最小寬度0.25mm,最小間隔0.25mm元件高度可貼裝不大於9.5mm高度之元件元件包裝卷帶/料盤/管狀貼裝精度+/-0.05mm產能每個模組為12000點/H產能39各工序介紹--貼片3.貼片机类型貼片機按結構形式大致可分為四種類型:過頂動臂拱架型、轉塔式貼片機、複合式貼片機、大型平行系統貼片機等.40各工序介紹--貼片4.各類型貼片機介紹(1)拱架式拱架式貼片機有較好的靈活性和精度,適用於大部分元件,高精度機器一般都是這種類型,但其速度無法與複合式、轉塔式和大型平行系統相比.41各工序介紹--貼片(2)轉塔式轉塔式貼片機是使用一組移動送料器,轉塔從料站吸取元件,然後把元件貼放在位於移動工作臺上的電路板上面.由於拾取元件和貼片動作同時行進,貼片速度大幅度提高.42各工序介紹--貼片(3)複合式複合式貼片機從拱架式機器發展而來,集合了轉塔式和拱架式特點,動臂上安裝有轉盤,又稱“閃電頭”,可實現每小時60000片貼片速度.43各工序介紹--貼片(4)大型平行系統大規模平行系統(又稱模組機),使用一系列單獨小貼裝單元.各單元有獨立絲杆位置系統、安裝有相機和貼裝頭.各貼裝頭可吸取部分的帶式送料,貼裝PCB一定區域,PCB以固定間隔時間在機器內步進.單獨地各個單元機器運行速度較慢,但其連續或平行運行會有很高的效率.44各工序介紹--貼片5.SMT貼裝工具認識料盤FEEDER吸嘴45各工序介紹--貼片6.貼片機貼裝動態示意圖下面演示貼裝动态示意图46金立金立A相机B相机8/22478/22金立金立金立48128/22金立金立金立49128/22金立金立50128/22金立金立5112识别图像识别图像8/22金立金立52128/22金立金立53128/22金立金立54128/22金立金立55128/22金立金立56128/22金立金立57128/22金立金立58128/22金立金立59128/22金立金立60128/22金立金立61128/22金立金立62128/22金立金立63各工序介紹--貼片7.主要貼片不良現象偏位少件飛件下壓過深64各工序介紹--Reflow1.工站介紹回流焊是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊.它是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接.65各工序介紹--Reflow2.設備能力介紹規格參數溫區10&12Heater-Zone,2Cooling-Zone速度0.5~4.0mpersecPCB尺寸50*50-50*510MM氮氣控制250Lpermin氮氣用量500PPMinaverage.溫度控制±5℃其他異常自動報警,自帶UPS電源FOLUNGWIN回焊爐66各工序介紹--Reflow3.理想爐溫曲線理論上理想的曲線由預熱、恒溫、回流和冷卻四個溫區組成.前面三個溫區加熱,最後一個溫區冷卻.67各工序介紹--Reflow4.從溫度曲線示意圖,分析回流焊的原理當PCB進入預熱區時,焊膏中的溶劑、氣體蒸發掉,同時,焊膏中的助焊劑濕潤焊盤、元器件端頭