1-1-表面组装技术(SMT)介绍

表面组装技术表面组装技术(SMT)(SMT)概述概述((介绍介绍))顾霭云顾霭云内容内容一．一．SMTSMT技术的优势技术的优势二二．．表面组装技术介绍表面组装技术介绍SMTSMT组成组成生产线及设备生产线及设备元器件元器件PCBPCB工艺材料工艺材料SMTSMT工艺介绍工艺介绍三．三．SMTSMT的发展动态及新技术介绍的发展动态及新技术介绍•表面组装技术（SMT）是无需对印制板钻插装孔，直接将片式元器件或适合于表面贴装的微型元器件贴、焊到印制板或其他基板表面规定位置上的装联技术。•“表面组装技术”的英文•“SurfaceMountTechnolog”，•缩写为“SMT”。4表面组装技术表面组装技术SMTSMT(SurfaceMountingTechnology)(SurfaceMountingTechnology)安装安装//组装组装//贴装贴装//封装封装//黏著黏著//着装着装//实装实装THTSMT一.SMT技术的优势•1结构紧凑、组装密度高、体积小、重量轻——采用双面贴装时，组装密度达到5.5—20个/cm2，为插装元器件组装密度的5倍以上，从而使印制板面积节约60%—70%以上，重量减轻90%以上。•2高频特性好—无引线或短引线，寄生参数（电容、电感）小、噪声小、去偶合效果好。•3耐振动抗冲击。THC1/8W电阻•SMC0603电阻SMT技术的优势•4有利于提高可靠性——焊点面接触，消除了元器件与PCB之间的二次互连。减少了焊接点的不可靠因素。SMT技术的优势•5工序简单，焊接缺陷极少（前提：设备、PCB设计、元器件、材料、工艺）。•6适合自动化生产，生产效率高、劳动强度低等优点。•7降低生产成本—双面贴装起到减少PCB层数的作用、元件不需要成形、由于工序短节省了厂房、人力、材料、设备的投资。（目前阻、容元件的价格已经与插装元件合当、甚至还要便宜）二二..表面组装技术介绍表面组装技术介绍••SMTSMT组成组成••生产线及设备生产线及设备••元器件元器件••PCBPCB••工艺材料工艺材料1.表面组装技术的组成—表面组装元器件：封装技术、制造技术、包装技术；—基板技术：单、多层印制板（PCB）、陶瓷基板、金属基板；—组装材料：粘结剂、焊膏、焊丝、焊球、焊片、焊棒、阻焊剂、助焊剂、清洗剂；—组装设计：电、结构、散热、高频、布线和元器件布局、焊盘图形和工艺性设计；—组装设备：涂敷设备、贴装设备、焊接设备清洗设备、检测设备、修板工具、返修设备—组装工艺：贴装技术、焊接技术、清洗技术检测技术、返修技术、防静电技术表面组装技术1.1.表面组装技术的组装类型表面组装技术的组装类型（1）按焊接方式可分为再流焊和波峰焊两种类型a再流焊工艺——在PCB的焊盘上印刷焊膏、贴装元器件，从再流焊炉入口到出口大约需要5~6分钟就完成了干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。→→印刷焊膏贴装元器件再流焊•b波峰焊工艺——用微量的贴片胶将片式元器件粘接在印制板上。然后插装分立元器件，昀后与插装元器件同时进行波峰焊接。•→→→→•印刷贴片胶贴装元器件胶固化插装元器件波峰焊（2）按组装方式可分为全表面组装、单面混装、双面混装，见表1。表1表面组装方式组装方式示意图电路基板焊接方式特征单面表面组装AB单面PCB陶瓷基板单面再流焊工艺简单，适用于小型、薄型简单电路全表面组装双面表面组装AB双面PCB陶瓷基板双面再流焊高密度组装、薄型化SMD和THC都在A面AB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊一般采用先贴后插，工艺简单单面混装THC在A面，SMD在B面AB单面PCBB面波峰焊PCB成本低，工艺简单，先贴后插。如采用先插后贴，工艺复杂。THC在A面，A、B两面都有SMDAB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊适合高密度组装双面混装A、B两面都有SMD和THCAB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊，B面插装件后附工艺复杂，很少采用3SMT3SMT生产线及生产线及SMTSMT生产线主要设备生产线主要设备3.1SMT3.1SMT生产线生产线——按照自动化程度可分为全自动生产线和半自动生产线；按照生产线的规模大小可分为大型、中型和小型生产线。印刷机印刷机++高速贴片机高速贴片机++泛用贴片机泛用贴片机++回流炉回流炉DEKFUJIDEKFUJIFUJIFUJIBTUBTUMPMMPMPansertPansertPansertPansertHellerHeller小批量多品种生产线小批量多品种生产线传统配置：传统配置：••方式方式11：：11台多功能机（或台多功能机（或11台复合机）台复合机）••方式方式22：：1~21~2台高速机台高速机+1+1台多功能（泛用）机台多功能（泛用）机中大型生产线中大型生产线例如手机、电脑主板生产线例如手机、电脑主板生产线••方式方式11：传统配置（：传统配置（11台多功能机台多功能机+2~3+2~3台高速机）台高速机）••方式方式22：复合式系统。例如：复合式系统。例如SimensSimens的的HSHS系列。系列。••方式方式33：平行（模块化）系统。例如：平行（模块化）系统。例如PHILIPSPHILIPS公司公司的的FCMFCM系列。系列。丝印机AOI高速机高速机泛用机AOI回流焊手机生产线手机生产线3.2SMT3.2SMT生产线主要设备生产线主要设备•SMT生产线主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备有检测设备、返修设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。3.2.1印刷机——用来印刷焊膏或贴片胶的。将焊膏（或贴片胶）正确地漏印到印制板相应的焊盘（位置）上。3.2.1.13.2.1.1印刷机的基本结构印刷机的基本结构•a夹持基板（PCB）的工作台•b印刷头系统•c丝网或模板以及丝网或模板的固定机构；•d保证印刷精度而配置的清洗、二维、三维测量系统等选件。•e计算机控制系统3.2.1.23.2.1.2印刷机的主要技术指标印刷机的主要技术指标•a昀大印刷面积：根据昀大的PCB尺寸确定。•b印刷精度：一般要求达到±0.025mm。•c印刷速度：根据产量要求确定。3.2.2贴装机——相当于机器人，把元器件从包装中取出，并贴放到印制板相应的位置上。3.2.2.13.2.2.1贴装机的的基本结构贴装机的的基本结构a底座b供料器。c印制电路板传输装置•d贴装头•e对中系统•f贴装头的X、Y轴定位传输装置•g贴装工具（吸嘴•h计算机控制系统贴装机顶视图贴装机顶视图•供料器•吸嘴库•贴装头•传送带3.2.2.23.2.2.2贴装机的主要技术指标贴装机的主要技术指标(a)贴装精度：包括三个内容：贴装精度、分辨率、重复精度。•贴装精度——是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量，一般来讲，贴装Chip元件要求达到±0.1mm，贴装高密度窄间距的SMD至少要求达到±0.06mm。•分辨率——分辨率是贴装机运行时每个步进的昀小增量。•重复精度——重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力(b)贴片速度：一般高速机0.2S/Chip以内，多功能机0.3~0.6S/Chip左右。(c)对中方式：机械、激光、全视觉、激光/视觉混合对中。(d)贴装面积：可贴装PCB尺寸，昀大PCB尺寸应大于250×300mm。(e)贴装功能：是指贴装元器件的能力。一般高速机只能贴装较小的元器件；多功能机可贴装昀大60×60mm器件，及异形元器件。(f)可贴装元件种类数：是指贴装机料站位置的多少（以能容纳8mm编带供料器的数量来衡量）(g)编程功能：是指在线和离线编程优化功能。SMTSMT贴片机器的类型贴片机器的类型基本型１基本型１..动臂式拱架型动臂式拱架型•分为单臂式和多臂式•多臂式贴片机可将工作效率成倍提高基本型２基本型２..转塔型转塔型•TCM-200超高速贴装机的塔转式贴装头复合式复合式••复合式机器是从动臂式机器发复合式机器是从动臂式机器发展而来，它集合了转盘式和动展而来，它集合了转盘式和动臂式的特点，在动臂上安装有臂式的特点，在动臂上安装有转盘。转盘。••例如例如SimensSimens的的Siplace80SSiplace80S系列贴系列贴片机，有两个带有片机，有两个带有1212个吸嘴的个吸嘴的转盘。由于复合式机器可通过转盘。由于复合式机器可通过增加动臂数量来提高速度，具增加动臂数量来提高速度，具有较大灵活性，有较大灵活性，••SimensSimens的的HS50HS50机器安装有机器安装有44个个这样的旋转头，贴装速度可达这样的旋转头，贴装速度可达每小时每小时55万片。万片。平行系统平行系统（模块式）（模块式）••平行系统由一系列的小型独平行系统由一系列的小型独立贴装机组成。各自有定位立贴装机组成。各自有定位系统、摄像系统、若干个带系统、摄像系统、若干个带式送料器。能为多块电路式送料器。能为多块电路板、分区贴装。板、分区贴装。••例如例如PHILIPSPHILIPS公司的公司的FCMFCM机机器有器有1616个贴装头，贴装速度个贴装头，贴装速度达到达到0.030.03秒／秒／Chip，每个头，每个头的贴装速度在的贴装速度在11秒／秒／Chip左右左右••FUJIFUJI的ＮＸＴ的ＮＸＴQP132QP132等等富士富士NXTNXT模组型高速多功能贴片机模组型高速多功能贴片机••该贴片机有该贴片机有88模组和模组和44模组两种基座，模组两种基座，M6M6和和M3M3两种模两种模组，组，88吸嘴吸嘴,4,4吸嘴和单吸嘴三种贴片头，可通过灵活组合满吸嘴和单吸嘴三种贴片头，可通过灵活组合满足不同产量要求。足不同产量要求。••单台产量昀高可达单台产量昀高可达4000040000芯片芯片//小时小时••单台机器可完成从微型单台机器可完成从微型02010201到到7474××74mm74mm的大型器件（甚至的大型器件（甚至大到大到3232××180mm180mm的连接件）的贴装。的连接件）的贴装。水平旋转贴装头水平旋转贴装头SimensSimens垂直旋转贴装头垂直旋转贴装头日本SONY公司的SI-E1000MKⅢ高速贴装机的45°旋转贴装头3.2.33.2.3再流焊炉再流焊炉•再流焊炉是焊接表面贴装元器件的设备。再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外加热风炉、蒸汽焊炉等。目前昀流行的是全热风炉。3.2.3.13.2.3.1热风、红外再流焊炉的基本结构热风、红外再流焊炉的基本结构炉体上下加热源PCB传输装置空气循环装置冷却装置排风装置温度控制装置以及计算机控制系统3.2.3.23.2.3.2再流焊炉的主要技术指标再流焊炉的主要技术指标•a温度控制精度：应达到±0.1~0.2℃；•b传输带横向温差：要求±5℃以下,无铅要求±2℃以下；•c温度曲线测试功能：如果设备无此配置，应外购温度曲线采集器；•d昀高加热温度：一般为300~350℃，如果考虑无铅焊料或金属基板，应选择350℃以上。•e加热区数量和长度：加热区数量越多、加热区长度越长，越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生产选择4~5温区，加热区长度1.8m左右即能满足要求，无铅要求7温区以上。•f传送带宽度：应根据昀大和昀PCB尺寸确定。3.2.43.2.4检测设备检测设备•自动光学检测AOI焊端自动光学检测（自动光学检测（AOIAOI））•随着元器件小型化、SMT的高密度化，人工目视检验的难度和工作量越来越大，而且检验人员的判断标准也不统一。为了SMT配合自动生产线高速度、大生产，以及保证组装质量的稳定性。AOI越来越被广泛应用。AOIAOI的应用的应用主要有三个放置位置：主要有三个放置位置：（（11）锡膏印刷之后）锡膏印刷之后（（22）回流焊前）回流焊前（（33）回流焊后）回流焊后多品种、小批量生产时可以不连线。多品种、小批量生产时可以不连线。（（11））AOIAOI置于锡膏印刷之后置于锡膏印刷之后可检查：可检查：••焊膏量不足。焊膏量不足。••焊膏量过多。焊膏量过多。••焊膏图形对焊盘的重合不良。焊膏图形对焊盘的重合不良。••焊膏图形之间的粘连。焊膏图形之间的粘连。