SMT作业流程及技术简介

SMT作业流程及技术简介 讲师 时间 目录 一 SMT定义 相关术语 二 SMT发展历史 三 SMT作业流程及技术简介 四 SMT技术发展与展望 SMT SurfaceMountingTechnology表面粘着技术SMD SurfaceMountingDevice表面粘着设备SMC SurfaceMountingComponent表面粘着元件PCBA PrintedCircuitBoardAssembly印刷电路板组装 一 SMT定义 相关术语 现行SMT之优点 1 能节省空间50 70 2 大量节省元件及装配成本 3 可使用更多脚数之各种零件 4 具有更多且快速之自動化生产能力 5 減少零件貯存空间 6 节省製造廠房空间 7 總成本降低 印刷电路板 电阻 積體电咯IC 焊點 焊墊 a 傳統零件之焊點結構 印刷电路板 焊點 焊墊 电阻 b SMT零件之焊點結構 SMT DIP作业流程簡介SurfaceMountingTechnologyProcessFlowChart 发料PartsIssue 基板烘烤BareBoardBaking 锡膏印刷SolderPastePrinting 泛用機貼片MultiFunctionMounting 回焊前目檢VisualInsp b fReflow 回流焊ReflowSoldering 修理Rework Repair 炉后比對目檢 測試 品檢 點固定膠GlueDispnsing 高速機貼片Hi SpeedMounting 修理Rework Repair 供板PCBLoading 印刷目檢VI afterprinting 插件M I A I 波峰焊WaveSoldering 装配 目檢Assembly VI 入庫Stock 锡膏印刷SolderPastePrinting 高速機貼片Hi SpeedMounting 反轉板PCBLoading 印刷目檢VI afterprinting 泛用機貼片MultiFunctionMounting 回焊前目檢VisualInsp b fReflow 回流焊ReflowSoldering 炉后比對目檢 修理Repair SMT零件一 封装材質 陶瓷 CERAMIC 環亞塑脂 EPROXY 二 形狀 矩形 晶片 CHIP 圓筒形 MetalEletronicFaceBondingSOP SmallOutlinePackgeCC ChipCarrierFP FlatPackgeQFP QuidFlatPackge三 零件脚之有無 有脚 Lead 無脚 Leadless BGA BallGridArray 四 零件脚之形狀 Gulling J 脚 L 脚扁平脚 I 脚球狀脚五 进料包装及供料方式散装振動式供料器管装振動式供料器匣装振動式供料器捲帶式捲帶式供料器盘装盘式供料器 SMT元件認識 見圖示 电感 排阻 电阻 电感 IC 鉭質电容 电容 电晶體 二極體 电容 二極體 电阻 PCBPAD 锡膏 锡膏 SMT全線圖 SMT设备認識 一 銘牌 二 隨機工具書 A 機臺操作說明書B 设备零件炸开圖C 电路圖 從銘牌上得到相关设备资料 SMT设备認識 送板機Loader 功能 将預先插放入集板箱的PCB從上至下 用推杆依序送到下一工站 吸板機VacuumLoader 功能将預先疊放入吸板機內的PCB從上至下 用真空吸力吸放到軌道上 並傳送到下一工站 1 印刷 2 貼片 3 回流焊 SMT作业流程关鍵三步 1 1锡膏印刷的原理圖 锡膏印刷機SolderPastePrinting 功能把一定適量的锡膏或固定膠均勻地施加在PCB的指定位置上 印刷锡膏的要求A PAD上的锡膏量均勻 表面光滑B 锡膏厚度範圍 鋼板厚度 0 04mmC 锡膏印刷后 应無嚴重塌陷 邊緣整齊 自动钢网清洁 全视觉识别系统xvxx 相关制程条件 印刷参数 锡膏 固定胶 钢网设计 刮刀 PCB设计 刮刀 钢网 Lasercutandelectropolishedstencil MetalsqueegeeLength 14 16 Solderpaste 锡膏印刷 UP 印刷机轨道 印刷机支撑PIN 圖2 4鋼版印刷原理 平貼式印刷 綱框 锡膏 膠材 刮刀 印刷方向 刮刀 刮刀 锡膏 膠材 间隙 印刷方向 印刷前綱版位置 綱框 基板 圖2 1 a 鋼版印刷原理 间隙印刷 刮刀 锡膏 膠材 感光乳劑 基板 絲綱 圖2 1 b 鋼版印刷利用回彈作用 将印刷材料留在基板上 锡膏印刷之OK产品 锡膏的管理 锡膏要冷藏 0 100 锡膏不用時一定要蓋好蓋子 锡膏最好不要停留在鋼板上超过0 5H以上锡膏室溫回溫必須要 2 小時以上 锡膏使用前一定要攪拌 攪拌時一定要同方向 3 5分鐘 工具要用圓角 不傷錫粒子 锡膏的管理 锡膏添加原則是少量多次 新舊锡膏不可混装 锡膏在开封後应在24H內用完否則应報廢 锡膏添加原則是少量多次 锡膏的成份 助焊劑 錫粉 錫粉之要求 愈圓愈好 愈小愈均勻愈好 流動性佳 成形佳 氧化層愈薄愈好 FLUX之功能 減少Solder表面張力以增加焊錫性 清除零件 pad solder之氧化層 提供流動性及粘度才可印刷 防止加热过程中再氧化 常用锡膏合金成份及融解溫度 Eutectic Sn63 Pb37Tmelt 183oCw Silver Sn62 Pb36 Ag2Tmelt 179oCNoLead Sn96 5 Ag3 5 Cu0 5Tmelt 217oCHighTemp Sn10 Pb88 Ag2Tmelt 268oC 302oC ASTMMesh尺寸Designation um in Type1 200 740 0027Type2 250 580 0023Type3 325 440 0017Type4 400 370 0015Type5 500 300 0012Type6 625 200 00078 325 400 500 325 400 ASTM AmericanSocietyforTestingandMaterialsMesh 網目 每一方寸內有多少錫球例 使用TYPE3角距為20mil 其錫粒子為1 7mil 0 0017in 锡膏顆粒尺寸 FinePitch与锡膏使用关係LeadPitchMeshParticleSize 25mil 0 635mmType3 325 40025mil 0 635mmType3 325 400to50020mil 0 5mmType3 325 50016mil 0 4mmType4 3 400 50012mil 0 3mmType4 400 625 PastePowderSizes 粘度表示通常有兩种a K C P Sb M数值越高粘度越高製程方式粘度要求點膠 SyringeDispensing200 400kcps網版 MeshScreenPrinting400 600kcps鋼版 StencilPrinting400 1200kcps 锡膏粘度 1 锡膏的保存 由于锡膏为化学制品 保存于冷藏库中 0 10 可降低活性 增长使寿命 避免放置于高温处 易使锡膏劣质化 2 锡膏的回温 冷藏时活性大大降低 所以使用前一定要将锡膏置室温中 恢复活性 方可表现最佳焊接状态 3 锡膏的搅拌 搅拌是使锡粉末与Flux均匀混合 但如搅拌时间过长会破坏锡粉末形状甚至粘度 如果搅拌前 锡膏表面产生硬块 将表面硬块除去方可使用 不同型号 厂牌锡膏请勿混合使用 以避免发生不良之现象 现在搅拌最好用机器搅拌3分钟 攪拌時一定要同方向 4 钢网的擦拭 用沾有酒精的钢网擦拭纸 擦拭钢网上下表面 且擦拭的方向要上下一致 单向擦拭 擦拭以后要用气枪将钢网上残留的锡膏吹干净 酒精不要太多 多了容易稀释锡膏 造成印刷不良 5 印刷参数的管控 印刷参数调试好以后 不允许操作员私自修改 需设备维修人员才有权修改 6 印刷效果检查 印刷后的板子要每片都要检查 检查出有不良的要在印刷工站处理掉 轻微短路的可用刀片或细针将其修补好 决不允许明知道不良还往下放的作业手段 如有倾向性的不良要找工艺及时整 7 锡膏的添加原则 锡膏的添加要以 少量多加 的方式 并且 钢板两边的锡膏要经常清洁 8 锡膏的使用时间 在停机30分钟或30分钟以上时 机器里的锡膏要刮起来重新搅拌再投入使用 锡膏在开封後应在24H內用完否則应報廢 新舊锡膏不可混装 混装后会改变未使用焊锡膏的流变性 9 搅拌刀的使用 搅拌刀在每次添加锡膏以后要及时清洁搅拌刀上残留的锡膏 如不清洁搅拌刀上残留的锡膏很容易干 再次添加锡膏时搅拌刀上残留的干锡膏容易堵住钢板开孔 造成印刷不良 10 擦拭纸的使用 擦拭纸要节约使用 正反面都要充分利用 锡膏印刷注意事项 鋼板的管理 鋼板的制作开口方式 鋼板的进料驗收及履历表的建立 鋼板的使用与維護 印刷鋼板制作方式 3 电鑄 成本太高 較少 应用於精密的印刷 2 Laser切割 普遍应用 1 蝕刻 目前应用減少 鋼版製作 ApertureProfiles 蝕刻鋼板 普通鐳射切割鋼板 电拋光鐳射鋼板 蝕刻及鐳射电拋光鋼板 鐳射及鐳射电拋光鋼板 鐳射普通鋼板BGA孔壁毛刺多 不光滑 鐳射电拋光鋼板BGA孔壁毛刺少 光滑 鋼板的进料檢驗 鋼板的开口方式及尺寸是否合規格 鋼板孔有無多开 漏开 錯开 鋼板的張力及位置 鋼板开孔的孔壁是否光滑 鋼板履历表的建立 鋼板的使用与維護 鋼板更新刮刀也要更新 鋼板的开孔不可以用尖銳的利器去作业 鋼板的放置要時豎放不可平放 鋼板在使用完後要清洁干淨 刮刀的管理 刮刀片的类型 刮刀的存放 刮刀的清洁保養 刮刀的履历建立 刮刀的存放 1 有刀忍的一面朝上 2 刀忍要用塑膠套好 3 不可相互疊壓 刮刀的保養 1 刮刀片的清洁 2 刮刀座的清洁 印刷的參数 擦拭的頻率要適中 刮刀的DOWNSTOP不可太大 刮刀的速度要適中 刮刀的壓力要適當 PCB長 寬 厚尺寸要準确 1 定义 SMT貼片機按程式设定順序 從FEEDER上吸取零件 通过辯識系統校正后 将零件準確地貼放置在印好锡膏或固定膠的PCB表面上 2 貼装零件的工藝要求 a 所貼装零件的型號 极性等特征標記要符合BOM表 SOP等系統文件要求 b 貼装的零件要精確地放置到指定位置 c 零件焊端或引脚不小於1 2厚度要浸入锡膏 貼片機ChipsMounting 高速貼片機 反射識別系統 4个工作台 每个工作台有12个吸嘴 最快貼片速度 0 075Sec Comp 48000comps hour 貼片零件种类 1005mmChip 18 18mmQFP 6 5mmHeight HEAD贴装头 相机 Feeder FEEDER識別 8 4膠帶FEEDER 8 4紙帶FEEDER 16 12膠帶FEEDER 16 8膠帶FEEDER 何謂 W 4PPAPER 8W指該可容納料帶寬度為 mm P指每推動一下前进 mmPAPER指該Feeder為紙帶Feeder 料帶 貼片之OK产品 回焊炉 Heller1800exl 相关制程條件 Tempprofile 锡膏 固定膠品質 來料品質 全热风對流 鏈條 鏈网偉送 自動鏈條潤滑 SMT之成品 1 定义 再流焊是通过热传导方式 将PCB上的锡膏或红胶进行固化的过程 实现元器件焊端或引脚与PCB焊盘之间的固定及电气连接 2 回焊方式分类 按加热方式可分為 热板再流焊 紅外再流焊 热风回流焊 热风炉回焊HotAirSolderReflowg 回焊炉的加热方式 热风對流式 紅外線加热式 UV炉式 REFLOW溫度曲線測試原理 SMTReflowSolderingProfileforsolderpaste 1 Slope 2degC sec Preheat Soak Reflow 有铅锡膏 以成分 63Sn 37Pb之锡膏为例 无铅锡膏 以成份 Sn96 5 Ag3 0 Cu0 5之锡膏为例 Profile之預热段 預热區 在這個區域里 加热器溫度设置相對較高 以激活助焊劑並将SMD的溫度加热到一定範圍 升溫速率要控制在適當範圍以內 範圍依锡膏特性和客戶而定 如果过快 會产生热衝擊 电路板和元件都可能受損 过慢 則溶劑揮发不充分 影響焊接質量 由於加热速度較快 在溫區的後段SMD內的溫差較大 Profile恆溫區 恆溫區 是指溫度從140 170 有鉛锡膏 或130 180 無鉛锡膏 升至锡膏熔點的區域 恆溫區的主要目的是使SMD內各元件的溫度趨于穩定 盡量減少溫差 在這個區域里加热器溫度设置較低 並給予足夠的時间使較大元件溫度趕上較小元件 此時 錫膏中的揮发物被除去 助焊劑被激活 到恆溫區結束 焊盘 焊料球及元件引脚上的氧化物被除去 整個电路板的溫度達到平衡 应注意的是SMD上所有元件在這一段結束時应具有相同的溫度 否則进入到回焊區後将會因為各部分溫度不均造成冷焊 Profile之焊接區 回焊區 在這一區域里加热器的溫度设置達到最高 使组件的溫度快速上升至峰值溫度 在回焊區其焊接峰值溫度視所有锡膏的不同而不同 對熔點為183 的63Sn 37Pb锡膏和熔點為179 的Sn62 Pb36 Ag2锡膏 峰值溫度一般為210 235 而對熔點為217 的Sn96 5 Ag3 0 Cu0 5锡膏和熔點為208 的Sn88 Ag3 5 In8 Bi0 5锡膏 峰值溫度一般為235 250 回焊時间不要过長 以防對SMD造成不良影響 冷卻區 這段中锡膏中的鉛錫粉末 有鉛锡膏 或錫銀粉末 無鉛锡膏 已經熔化並充分潤濕被连接表面 应該用盡可能快的速度來进行冷卻 這樣将有助於得到明亮的焊點並有好的外形和低的接触角度 緩慢冷卻會導致电路板的更多分解而进入錫中 從而产生灰暗毛糙的焊點 在極端的情形下 它能引起沾錫不良和減弱焊點結合力 Profile之冷卻區 收板機 目檢線Unloader 功能SMT制程最后一個工站 将回焊后的PCB半成品用集板箱收集起來 或直接傳送給目檢工站人員进行檢驗 设备安全作业知識 开機程序 1 AVR电源开关置於ON2 打开气源开关3 檢查機器所有緊停开关是否开啟4 查看機器內部可動行程內有無异物5 機器电源开关置於ON6 機器开機按鍵置於ON 关機程序 1 確認機器動作已完全完成2 機