SMT贴片机的正确使用

SMT贴片机的正确使用实验四一、实验目的1．掌握SMT贴片机的安全操作规程。2．掌握SMT贴片机的使用方法。二、实验设备全自动贴片机YamahaY512F1台三、实验内容（一）操作注意事项：1、在开启时手不能伸入2、紧急时按停止按钮（二）实验步骤1、总开关—自检—选级（选操作者10级）—返回原点—点暖机（10min）2、正常生产：选择基板—选送料器列表3、装载送料器：先打开安全门—对料—start—贴装后—RESET—关机（切断电源）—头回原点四、SMT印制板再流焊工艺流程（一）SMT元器件贴片工艺和贴片机用贴装机或人工的方式，将SMC/SMD准确地贴放到PCB板上印好焊锡膏或贴片胶的表面相应位置上的过程，叫做贴装（贴片）工序。贴装机是SMT的关键设备。在中等产量的表面安装生产线中，贴片设备的费用约占总投资的50%左右。要保证贴片质量，应该考虑三个要素：贴装元器件的正确性、贴装位置的准确性和贴装压力（贴片高度）的适度性。⑴贴片工序对贴装元器件的要求元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记，都应该符合产品装配图和明细表的要求。贴装元器件的焊端或引脚上不小于1/2的厚度要浸入焊膏，一般元器件贴片时，焊膏挤出量应小于0.2mm；窄间距元器件的焊膏挤出量应小于0.1mm。元器件的焊端或引脚均应该尽量和焊盘图形对齐、居中。因为再流焊时的自定位效应，元器件的贴装位置允许一定的偏差。⑵元器件贴装偏差贴装压力（贴片高度）①矩形元器件允许的贴装偏差范围。如下图所示:(a)图的元器件贴装优良，元器件的焊端居中位于焊盘上。(b)图表示元件在贴装时发生横向移位（规定元器件的长度方向为“纵向”），合格的标准是：焊端宽度的3/4以上在焊盘上。(c)图表示元器件在贴装时发生纵向移位，合格的标准是：焊端与焊盘必须交叠。(d)图表示元器件在贴装时发生旋转偏移，合格的标准是：D3≥焊端宽度的75%。(e)图表示元器件在贴装时与焊锡膏图形的关系，合格的标准是：元件焊端必须接触焊锡膏图形。矩形元件贴装偏差②小外形晶体管（SOT）允许的贴装偏差范围：允许有旋转偏差，但引脚必须全部在焊盘上。③小外形集成电路（SOIC）允许的贴装偏差范围：允许有平移或旋转偏差，但必须保证引脚宽度的3/4在焊盘上。如右图所示。④四边扁平封装器件和超小型器件（QFP，包括PLCC器件）允许的贴装偏差范围：要保证引脚宽度的3/4在焊盘上，允许有旋转偏差，但必须保证引脚长度的3/4在焊盘上。⑤BGA器件允许的贴装偏差范围：焊球中心与焊盘中心的最大偏移量小于焊球半径，如右图所示。⑥元器件贴装压力（贴片高度）元器件贴装压力要合适，如果压力过小，元器件焊端或引脚就会浮放在焊锡膏表面，使焊锡膏不能粘住元器件，在传送和再流焊过程中可能会产生位置移动。如果元器件贴装压力过大，焊膏挤出量过大，容易造成焊锡膏外溢粘连，使再流焊时产生桥接，同时也会造成器件的滑动偏移，严重时会损坏器件。吸嘴高度合适吸嘴高度过高吸嘴高度过低（H等于最大焊球直径）吸嘴元件H焊料颗粒PCB吸嘴高度合适元件从高处扔下贴片压力过大贴片压力适当元件移位焊膏被挤出造成粘连、元件移位、损坏元件⑶自动贴片机的主要结构片状元器件贴装机，又称贴片机。自动贴片机相当于机器人的机械手，能按照事先编制好的程序把元器件从包装中取出来，并贴放到印制板相应的位置上。贴装机的基本结构包括设备本体、片状元器件供给系统、印制板传送与定位装置、贴装头及其驱动定位装置、计算机控制系统等。为适应高密度超大规模集成电路的贴装，比较先进的贴装机还具有光学检测与视觉对中系统，保证芯片能够高精度地准确定位。⑷贴片机的主要指标贴片机的三个重要指标是:精度、速度和适应性。•精度：精度是贴装机技术规格中的主要指标之一，包含三项：贴装精度、分辨率、重复精度，三者之间有一定的相关关系。•贴装精度是指元器件贴装后相对于PCB上标准贴装位置的偏移量大小，定量地说，贴装SMC要求精度达到±0.01mm，贴装高密度、窄间距的SMD至少要求精度达到±0.06mm。•分辨率是描述贴装机分辨空间连续点的能力。(很少用)•重复精度描述贴片头重复返回标定点的能力。双向重复精度定义为“在一系列试验中，从两个方向接近任一给定点时，离开平均值的偏差”。•贴片速度：高速机贴装速度高于0.2s/Chip元件，目前最高贴装速度为0.06s/Chip元件；高精度、多功能机一般都是中速机，贴装速度为0.3~0.6s/Chip元件左右。贴装机速度主要用以下几个指标来衡量。贴装周期。指完成一个贴装过程所用的时间，它包括从拾取元器件、元器件定心、检测、贴放和返回到拾取元器件的位置这一过程所用的时间。贴装率。指在一小时内完成的贴装周期数。目前高速贴片机的贴装率可达每小时数万片。生产量。理论上每班的生产量可以根据贴装率来计算，但由于实际的生产量会受到许多因素的影响，如生产时停机、更换供料器或重新调整PCB板位置的时间等因素。•适应性：适应性是贴装机适应不同贴装要求的能力，包括:能贴装的元器件的种类:一般高速贴片机主要可以贴装各种SMC元件和较小的SMD器件（最大约25×30mm）；多功能机可以贴装从1.0×0.5mm~54×54mm的SMD器件（目前可贴装的元器件尺寸已经达到最小0.6×0.3mm，最大60×60mm），还可以贴装连接器等异形元器件，连接器的最大长度可达150mm。贴装机能够容纳供料器的数目和种类。贴装机上供料器的容纳量通常用能装到贴装机上的8mm编带供料器的最多数目来衡量。一般高速贴片机的供料器位置大于120个，多功能贴片机的供料器位置在60~120个之间。贴装面积。由贴装机传送轨道以及贴装头的运动范围决定。一般可贴装的PCB尺寸，最小为50×50mm，最大应大于250×300mm。贴装机的调整。当贴装机从组装一种类型的电路板转换到组装另一种类型的电路板时，需要进行贴装机的再编程、供料器的更换、电路板传送机构和定位工作台的调整、贴装头的调整和更换等工作。高档贴装机一般采用计算机编程方式进行调整，低档贴装机多采用人工方式进行调整。⑸贴片机的工作方式和类型按工作方式，贴片机分为四种类型：顺序式、同时式、流水作业式和顺序－同时式。国内使用最多的是顺序式贴片机.流水作业式贴装机:多个贴装头组成流水线式的机型，每个贴装头负责贴装一种或电路板上某一部位的元器件。用于元器件数量较少的小型电路。顺序式贴装机:是由单个贴装头顺序地拾取各种片状元器件，固定在工作台上的电路板，由计算机进行控制作X-Y方向上的移动，使板上贴装元器件的位置恰位于贴装头的下面。同时式贴装机，也叫多贴装头贴片机，是指它有多个贴装头，分别从供料系统中拾取不同的元器件，同时把它们贴放到电路基板的不同位置上。顺序－同时式贴装机，则是顺序式和同时式两种机型功能的组合。⑹贴片机的选购•在选购时，必须考虑贴装速度、贴装精度、重复精度、送料方式和送料容量等指标，使它既符合当前要求，又能适应近期发展的需要。例如，要求贴装一般的片状阻容元件和小型平面集成电路，则可以选购一台多贴装头的贴片机；如果还要贴装引脚密度更高的PLCC/QFP器件，就应该选购一台具有视觉识别系统的贴片机和一台用来贴装片状阻容元件的普通贴片机，配合起来使用。供料系统可以根据使用的片状元器件的种类来选定，尽量采用盘状纸带式包装，以便提高贴片机的工作效率。•如果企业生产SMT刚刚起步，应选择由主机加上很多选件组成的中、小型贴片机系统。主机的基本性能好，价格不太高，可以根据需要选购多种附件，组成适应不同产品需要的多功能贴片机。⑺手工贴装SMT元器件手工贴片是无贴片机时用或作为机器贴装的补充手段。虽然，手工贴放片状元器件既不可靠、也不经济，但在试生产时往往还需采用这种方式。元件的贴放主要是拾取和贴放下去两个动作。手工贴放时，最简单的工具是小镊子，但最好是采用手工贴放机的真空吸管拾取元件进行贴放。详见书P.162~163,有四项注意事项。除此以外还要注意下面几条。手工贴放元件时主要应掌握下列原则：必须避免元件相混。应避免元件上有不适当的张力和压力。不应使用可能损坏元件的镊子或其他工具。应夹住元件的外壳，而不应夹住它们的引脚和端接头。工具头部不应沾带胶粘剂和焊膏。没有贴放准确的元件应予抛弃，或清洗后使用。（二）SMT涂敷贴片胶和点胶机对于采用波峰焊工艺焊接的电路板来说，由于元器件在焊接过程中位于电路板的下方，所以必须在贴片时用粘合剂(贴片胶)进行固定。⑴涂敷贴片胶的方法涂敷贴片胶到电路板上的常用方法有点滴法、注射法和丝网印刷法。(与涂焊膏类似)⑵贴片胶的固化涂敷贴片胶并贴装元器件以后，需要固化贴片胶。固化贴片胶典型的方法有三种：•用电热烘箱或红外线辐射，加热一定时间；自动点胶机的工作原理示意图•在粘合剂中混合添加一种硬化剂，使粘接了元器件的贴片胶在室温中固化，也可以通过提高环境温度加速固化；•采用紫外线辐射固化贴片胶。⑶装配流程中的贴片胶涂敷工序在元器件混合装配结构的电路板生产过程中，涂敷贴片胶是重要的工序之一，它与前后工序的关系有两种:(a)图是先插装引线元器件，后贴装SMT元器件的方案；(b)图是先贴装SMT元器件，后插装引线元器件的方案。比较这两个方案，(b)图更适合用自动生产线进行大批量生产。⑷涂敷贴片胶的技术要求有通过光照或加热方法固化的两类贴片胶，涂敷光固型和热固型贴片胶的技术要求也不相同。(a)图表示光固型贴片胶的位置，因为贴片胶至少应该从元器件的下面露出一半，才能被光照射而实现固化；(b)图是热固型贴片胶的位置，因为采用加热固化的方法，所以贴片胶可以完全被元器件覆盖。五、实验报告内容1、实验步骤2、常见SMT贴片过程中缺陷分析