第8章-SMT表面贴装

现代电子制造工艺目录SMTIntroduceSMT历史印刷制程贴装制程焊接制程检测制程质量控制ESDSMT历史SMT工艺流程什么是SMT？什么是SMT？

SMT(surfacemounttechnology)-表面组装技术

它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件直接将表面组装元器件贴、焊到印制板表面规定位置上的装联技术。同义词；表面安装技术、表面贴装技术为什么要用表面贴装技术(SMT)？

1)电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小

2)电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件

3)产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力

4)电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用

5)电子科技革命势在必行，追逐国际潮流SMTIntroduceSMTIntroduce什么是SMT？SurfacemountThrough-hole与传统工艺相比SMT的特点：高密度高可靠小型化低成本生产的自动化什么是SMT？SMT的特点

装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。SMTIntroduceSMTIntroduce什么是SMT？自动化程度类型THT(ThroughHoleTechnology)SMT(SurfaceMountTechnology)元器件双列直插或DIP,针阵列PGA有引线电阻，电容SOIC,SOT,SSOIC,LCCC,PLCC,QFP,PQFP,片式电阻电容基板印制电路板，2.54mm网格，Φ0.8mm~0.9mm通孔印制电路板，1.27mm网格或更细，导电孔仅在层与层互连调用（Φ0.3mm~0.5mm），布线密度高2倍以上，厚膜电路，薄膜电路，0.5mm网格或更细焊接方法波峰焊再流焊面积大小，缩小比约1：3~1：10组装方法穿孔插入表面安装----贴装自动插件机自动贴片机，生产效率高SMTIntroduceSMT历史年代代表产品器件元件组装技术电子管收音机电子管带引线的大型元件札线，配线,手工焊接60年代黑白电视机晶体管

轴向引线小型化元件半自动插装浸焊接70年代彩色电视机集成电路整形引线的小型化元件自动插装波峰焊接80年代

录象机电子照相机大规模集成电路表面贴装元件

SMC表面组装自动贴装和自动焊接电子元器件和组装技术的发展SMTIntroduceSMT的发展历经了三个阶段：⑴第一阶段（1970～1975年）这一阶段把小型化的片状元件应用在混合电路（我国称为厚膜电路）的生产制造之中。⑵第二阶段（1976～1985年）这一阶段促使了电子产品迅速小型化、多功能化；SMT自动化设备大量研制开发出来。⑶第三阶段（1986～现在）主要目标是降低成本，进一步改善电子产品的性能-价格比；SMT工艺可靠性提高。SMT历史电子整机概述

SMTIntroduceSMT工艺流程SMT有关的技术组成

电子元件、集成电路的设计制造技术

电子产品的电路设计技术

电路板的制造技术

自动贴装设备的设计制造技术

电路装配制造工艺技术

装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术

SMTIntroduceSMT工艺流程SMT的主要组成部分表面组装元件设计-----结构尺寸,端子形式,耐焊接热等各种元器件的制造技术包装-----编带式,棒式,散装式组装工艺组装材料-----粘接剂,焊料,焊剂,清洁剂等组装设计-----涂敷技术,贴装技术,焊接技术,清洗技术,检测技术等组装设备-----涂敷设备,贴装机,焊接机,清洗机,测试设备等电路基板-----但(多)层PCB,陶瓷,瓷釉金属板等组装设计-----电设计,热设计,元器件布局,基板图形布线设计等表面组装技术片元器件关键技术——各种SMD的开发与制造技术产品设计——结构设计，端子形状，尺寸精度，可焊型包装——盘带式，棒式，华夫盘，散装式装联工艺贴装材料焊锡膏与无铅焊料黏接剂/贴片胶助焊剂导电胶贴装印制板涂布工艺贴装方式基板材料：有机玻璃纤维，陶瓷板，合金板电路图形设计：图形尺寸设计，工艺型设计锡膏精密印刷工艺贴片胶精密点涂工艺及固化工艺纯片式元件贴装，单面或双面SMD与通孔元件混装，单面或双面贴装工艺：最优化编程焊接工艺波峰焊再流焊：红外热风式，N2保护再流焊，汽相焊，激光焊，通孔器件再流焊助焊剂涂布方式：发泡，喷雾双波峰，0型波，温度曲线的设定设备：印刷机，贴片机，焊接设备，清洗设备(在较早的工艺中使用），检测设备，维修设备清洗技术：清洗剂，清洗工艺检测技术：焊点质量检测，在现测试，功能检测防静电生产管理SMT工艺流程SMTIntroduceSMT工艺流程一、单面组装：来料检测=>丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>

回流焊接=>清洗=>检测=>返修

印刷焊膏贴装元件再流焊清洗锡膏——再流焊工艺

简单，快捷SMTIntroduceSMT工艺流程通常先作B面再作A面印刷锡高贴装元件再流焊翻转贴装元件印刷锡高再流焊翻转清洗双面再流焊工艺A面布有大型IC器件B面以片式元件为主充分利用PCB空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格常用于密集型或超小型电子产品，如手机二、双面组装；

A：来料检测=>PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>A面回流焊接=>清洗=>翻板=>PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干

=>回流焊接（最好仅对B面=>清洗=>检测=>返修）此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用。

SMTIntroduceB：来料检测=>PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>A面回流焊接=>清洗=>

翻板=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>B面波峰焊=>清洗=>检测=>返修）

此工艺适用于在PCB的A面回流焊，B面波峰焊。在PCB的B面组装的SMD中，只有SOT或SOIC（28）引脚以下时，宜采用此工艺。

SMT工艺流程SMTIntroduceSMT工艺流程涂敷粘接剂红外加热表面安装元件固化翻转插通孔元件波峰焊清洗贴片——波峰焊工艺价格低廉，但要求设备多，难以实现高密度组装三、单面混装工艺：

来料检测=>PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>回流焊接=>清洗=>插件=>波峰焊=>清洗=>检测=>返修

SMTIntroduce四、双面混装工艺：

A：来料检测=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>翻板=>PCB的A面插件=>波峰焊=>清洗=>检测=>返修

先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况

B：来料检测=>PCB的A面插件（引脚打弯）=>翻板=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>翻板=>波峰焊=>清洗=>

检测=>返修

先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况

C：来料检测=>PCB的A面丝印焊膏=>贴片=>烘干=>回流焊接=>

插件，引脚打弯=>翻板=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>

翻板=>波峰焊=>清洗=>检测=>返修

A面混装，B面贴装。

SMT工艺流程SMTIntroduceD：来料检测=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>翻板=>PCB的A面丝印焊膏=>贴片=>A面回流焊接=>插件=>B面波峰焊=>清洗=>检测=>返修

A面混装，B面贴装。先贴两面SMD，回流焊接，后插装，波峰焊

E：来料检测=>PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>回流焊接=>翻板=>PCB的B面丝印焊膏=>贴片=>烘干=>回流焊接1（可采用局部焊接）=>插件=>波峰焊2

（如插装元件少，可使用手工焊接）=>清洗=>检测=>返修

A面贴装、B面混装。

SMT工艺流程SMTIntroduceSMT工艺流程波峰焊插通孔元件清洗混合安装工艺多用于消费类电子产品的组装印刷锡高贴装元件再流焊翻转点贴片胶贴装元件加热固化翻转先作A面：再作B面：插通孔元件后再过波峰焊：SMTIntroduceScreenPrinterMountReflowAOISMT工艺流程SMTIntroduceSMTIntroduce(8)SMT自动生产线的组合

SMTIntroduce上板贴片焊接SMTIntroduceSMT生产设备

电子产品生产过程目录SMT历史印刷制程贴装制程焊接制程检测制程质量控制ESDScreenPrinter基本概念ScreenPrinter的基本要素模板(Stencil)制造技术锡膏丝印缺陷分析在SMT中使用无铅焊料SMTIntroduceScreenPrinterscreenprinter——丝网印刷使用网版，将印料印到承印物上的印刷工艺过程。简称丝印。同义词丝网漏印其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机（丝网印刷机），位于SMT生产线的最前端。

ScreenPrinter基本概念SMTIntroduceSolderpaste

焊膏Squeegee刮板或刮刀Stencil模板ScreenPrinterSTENCILPRINTINGScreenPrinter内部工作图SMTIntroduceSMTIntroduce1.锡膏

锡膏SMTIntroduce②丝网漏印焊锡膏

手动刮锡膏SMTIntroduce自动刮锡膏SMTIntroduce自动刮锡膏ScreenPrinterScreenPrinter的基本要素：Solder(又叫锡膏）由粉末状焊料合金、焊剂和一些起粘性作用及其他作用的添加剂混合制成具有一定粘度和良好触变性的焊料膏。简称焊膏。为了满足对焊点的焊锡膏量的要求，通常选用85％--92％金属含量的焊膏，焊膏制作厂商一般将金属含量控制在89％或90％，使用效果较好。焊剂是焊膏载体的主要组分之一，现有的焊膏焊剂有三大类型：R型（松香焊剂），RMA型（适度活化的松香）以用RA型（全部活化的松香）。一般采用的是含有RMA型焊剂是以松香和称为活化剂的盐溶液组成的。这种焊剂靠盐激活，适合于消除轻微的氧化膜及其它污染，增加了熔化的焊料与焊盘、元件端焊头或孔线之间的润湿作用。

SMTIntroduceScreenPrinter锡膏的主要成分：成分焊料合金粉末助焊剂主要材料作用Sn/PbSn/Pb/Ag活化剂增粘剂溶剂摇溶性附加剂SMD与电路的连接松香，甘油硬脂酸脂盐酸，联氨，三乙醇酸金属表面的净化松香，松香脂，聚丁烯净化金属表面，与SMD保持粘性丙三醇，乙二醇对焊膏特性的适应性Castor石腊（腊乳化液）软膏基剂防离散，塌边等焊接不良SMTIntroduceScreenPrinterScreenPrinter的基本要素：

经验公式：三球定律

至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽度方向上单位：锡珠使用米制（Micron)度量，而模板厚度工业标准是美国的专用单位Thou.(1m=1*10-3mm,1thou=1*10-3inches)

SMTIntroduceSqueegee(又叫刮板或刮刀）菱形刮刀拖裙形刮刀聚乙烯材料或类似材料金属10mm45度角SqueegeeStencil菱形刮刀ScreenPrinter拖裙形刮刀SqueegeeStencil45-60度角SMTIntroduceSqueegee的压力设定：第一步：在每50mm的Squeegee长度上施加1kg的压力。第二步：减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净，再增加

1kg的压力第三步：在锡膏刮不干净开始到挂班沉入丝孔内挖出锡膏之间有1-2kg的可接受范围即可达到好的印制效果。ScreenPrinterSqueegee的硬度范围用颜色代号来区分：

verysoft红色

soft绿色

hard蓝色

veryhard白色SMTIntroduceStencil(又叫模板）：StencilPCBStencil的梯形开口ScreenPrinterPCBStencilStencil的刀锋形开口激光切割模板和电铸成行模板化学蚀刻模板SMTIntroduceScreenPrinter在SMT中使用无铅焊料：

在前几个世纪，人们逐渐从医学和化学上认识到了铅（PB）的毒性。而被限制使用。现在电子装配业面临同样的问题，人们关心的是：焊料合金中的铅是否真正的威胁到人们的健康以及环境的安全。答案不明确，但无铅焊料已经在使用。欧洲委员会初步计划在2004年或2008年强制执行。目前尚待批准，但是电子装配业还是要为将来的变化作准备。SMTIntroduce无铅锡膏熔化温度范围：ScreenPrinter无铅焊锡化学成份48Sn/52In42Sn/58Bi91Sn/9Zn93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu95.5Sn/3.5Ag/1Zn93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu

99.3Sn/0.7Cu95Sn/5Sb65Sn/25Ag/10Sb96.5Sn/3.5Ag熔点范围118°C共熔138°C共熔199°C共熔218°C共熔218~221°C209°~212°C

227°C232~240°C233°C221°C共熔说明低熔点、昂贵、强度低已制定、Bi的可利用关注渣多、潜在腐蚀性高强度、很好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、高熔点好的剪切强度和温度疲劳特性摩托罗拉专利、高强度高强度、高熔点97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag226~228°C高熔点SMTIntroduceScreenPrinter无铅焊接的问题和影响：无铅焊接的问题无铅焊接的影响生产成本元件和基板方面的开发回流炉的性能问题生产线上的品质标准无铅焊料的应用问题无铅焊料开发种类问题无铅焊料对焊料的可靠性问题最低成本超出45%左右高出传统焊料摄氏40度焊接温度提升品质标准受到影响稀有金属供应受限制无铅焊料开发标准不统一焊点的寿命缺乏足够的实验证明SMTIntroduce视频SMT装配

目录SMT历史印刷工程贴装工程焊接工程检测工程质量控制ESD表面贴装对PCB的要求表面贴装元件介绍表面贴装元件的种类阻容元件识别方法IC第一脚的的辨认方法来料检测的主要内容贴片机的介绍贴片机的类型贴片机过程能力的验证SMTIntroduceMOUNTMOUNT——贴装：其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机，位于SMT生产线中丝印机的后面。SMTIntroduceMOUNT表面贴装对PCB的要求：●外观的要求：光滑平整,不可有翘曲或高低不平.否者基板会出现裂纹，伤痕，锈斑等不良.●热膨胀系数的关系.元件小于3.2*1.6mm时只遭受部分应力，元件大于3.2*1.6mm时，必须注意。●导热系数的关系.●耐热性的关系.耐焊接热要达到260度10秒的实验要求，其耐热性应符合：150度60分钟后，基板表面无气泡和损坏不良。●铜铂的粘合强度一般要达到1.5kg/cm*cm●弯曲强度要达到25kg/mm以上●电性能要求●对清洁剂的反应，在液体中浸渍5分钟，表面不产生任何不良，并有良好的冲载性SMTIntroduceMOUNT表面贴装元件介绍：表面贴装元件具备的条件元件的形状适合于自动化表面贴装尺寸，形状在标准化后具有互换性有良好的尺寸精度适应于流水或非流水作业有一定的机械强度可承受有机溶液的洗涤可执行零散包装又适应编带包装具有电性能以及机械性能的互换性耐焊接热应符合相应的规定SMTIntroduceSMTIntroduce(1)SMT元件引脚距离短，目前引脚中心间距最小的已经达到0.3mm。

(2)SMT元器件直接贴装在印制电路板的表面，将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。

1.表面装配元器件的特点SMTIntroduce2.表面装配元器件的种类和规格

从结构形状分类，有薄片矩形、圆柱形、扁平异形等；

从功能上分类为无源元件（SMC，SurfaceMountingComponent）、有源器件（SMD，SurfaceMountingDevice）和机电元件三大类。

SMTIntroduce典型SMC系列的外形尺寸（单位：mm/inch）1inch=1000mil；1inch=25.4mm，1mm≈40mil。

SMTIntroduce片状元器件可以用三种包装形式提供给用户：散装、管状料斗和盘状纸编带。

电容MOUNTSMTIntroduceSMTIntroduce⑶

表面安装电容器

①

表面安装多层陶瓷电容器

SMTIntroduce②

表面安装钽电容器

钽质电容(TantalumCapacitor)钽质电容(TantalumCapacitor)正极正极表面安装钽电容器的外型都是矩形，按两头的焊端不同，分为非模压式和塑模式两种。

MOUNTSMTIntroduceSMTIntroduce

表面安装电阻器

二种封装外形SMTIntroduce电阻排SOP（

SmallOutlinePackage）封装表面安装电阻网络

常见封装外形有：0.150英寸宽外壳形式（称为SOP封装）有8、14和16根引脚；0.220英寸宽外壳形式（称为SOMC封装）有14和16根引脚；0.295英寸宽外壳形式（称为SOL封装件）有16和20根引脚。SMTIntroduce⑸SMC的焊端结构

镍的耐热性和稳定性好，对钯银内部电极起到了阻挡层的作用；镀铅锡合金的外部电极可以提高可焊接性。

SMTIntroduce⑹SMC元件的规格型号表示方法

SMT元件的规格型号表示方法因生产厂商而不同

。

如1/8W，470Ω，±5%的陶瓷电阻器：

日本某公司生产：

RX391G471JTA种类

尺寸

外形

温度特性

标称阻值

阻值误差

包装形式

SMTIntroduce国内某企业生产：

RI111/8471J

种类

尺寸

额定功耗

标称阻值

阻值误差

SMTIntroduceSMD分立器件

SMD分立器件包括各种分立半导体器件，有二极管、三极管、场效应管，也有由两、三只三极管、二极管组成的简单复合电路。

⑴SMD分立器件的外形尺寸

SMTIntroduceSMD分立器件的外形尺寸SMTIntroduce⑵

二极管

无引线柱形玻璃封装二极管

塑封二极管

SMTIntroduce⑶

三极管

三极管采用带有翼形短引线的塑料封装（SOT，ShortOut-lineTransistor），可分为SOT23、SOT89、SOT143几种尺寸结构。

MOSFET

SMTIntroduceSMD集成电路

IC的主要封装形式有QFP，

TQFP，

PLCC，

SOT，

SSOP，BGA等。

SOP---SmallOutlinePackage.小型封装SSOP---ShrinkSmallOutlinePackage.缩小型封装TQFP---ThinQuadPlatPackage.薄四方型封装QFP---QuadPlatPackage.四方型封装TSSOP---ThinShrinkSmallOutlinePackage.薄缩小型封装SMTIntroducePLCC---PlasticLeadedChipCarrie.宽脚距塑料封装SOT---SmallOutlineTransistor.小型晶体管DIP---DualIn-LinePackage.双列直插封装BGA---BallGridArray.球状栅阵列SIP---SingleIn-LinePackage.单列直插封装SOJ---SmallOutlineJ.

J形脚封装CLCC---CeramicLeadedChipCarrie.宽脚距陶瓷封装PGA---PinGridArray.针状栅阵列SMTIntroduceOutline（表面粘贴类）小型三极管类SOT

SOP

QFP

SSOP

TQFP

TSSOP

PQFP两边四边鸥翼型脚SMTIntroduceOutline（表面粘贴类）BGA

SOJ

LCCPLCC

CLCC

两边四边J型脚球形引脚焊点在元件底部MOUNTSMTIntroduceMOUNTSMTIntroduceMOUNTSMTIntroduceMOUNTSMTIntroduceMOUNT表面贴装元件的种类

有源元件（陶瓷封装）无源元件单片陶瓷电容钽电容厚膜电阻器薄膜电阻器轴式电阻器CLCC（ceramicleadedchipcarrier）陶瓷密封带引线芯片载体DIP（dual-in-linepackage）双列直插封装SOP（smalloutlinepackage）小尺寸封装QFP(quadflatpackage)四面引线扁平封装BGA(ballgridarray)球栅阵列SMC泛指无源表面安装元件总称SMD泛指有源表面安装元件SMTIntroduce阻容元件识别方法1．元件尺寸公英制换算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）Chip阻容元件IC集成电路英制名称公制mm英制名称公制mm120608050603040202013.2×1.650302525121.270.80.650.50.32.0×1.251.6×0.81.0×0.50.6×0.3MOUNTSMTIntroduceMOUNT阻容元件识别方法2．片式电阻、电容识别标记电阻电容标印值电阻值标印值电阻值2R25R61026823331045642.2Ω

5.6Ω

1KΩ

6800Ω

33KΩ

100KΩ

560KΩ

0R5010

1104713322235130.5PF1PF11PF470PF3300PF22000PF51000PFSMTIntroduceMOUNTIC第一脚的的辨认方法OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号T93151—1HC02A1132412厂标型号①IC有缺口标志②以圆点作标识③以横杠作标识④以文字作标识（正看IC下排引脚的左边第一个脚为“1”）SMTIntroduceSMT电子工艺视频MOUNT来料检测的主要内容SMTIntroduce3:常见元件在PCB板上的丝印(1)、贴片电阻的丝印:电阻元件代号元件位置

(2)、二极管的丝印：

元件位置元件位号二极管负极标识3:常见元件在PCB板上的丝印(3)、贴片三极管丝印图元件标号元件位置3:常见元件在PCB板上的丝印

(4)、贴片IC的丝印:IC代号IC方向标识元件位置元件位置IC第一脚标示IC第一脚标示3:常见元件在PCB板上的丝印(5)、晶振的丝印:

晶振标号元件位置3:常见元件在PCB板上的丝印MOUNT贴片机的介绍拱架型(Gantry)

元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上，所以得名。这类机型的优势在于：系统结构简单，可实现高精度，适于各种大小、形状的元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组合用于大批量生产。

这类机型的缺点在于：贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。SMTIntroduceMOUNT转塔型(Turret)

元件送料器放于一个单坐标移动的料车上，基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上，贴片头安装在一个转塔上，工作时，料车将元件送料器移动到取料位置，贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度)，在转动过程中经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。

一般，转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装2~4个真空吸嘴(较早机型)至5~6个真空吸嘴(现在机型)。由于转塔的特点，将动作细微化，选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成，所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.08~0.10秒钟一片元件。

这类机型的优势在于：这类机型的缺点在于：贴装元件类型的限制，并且价格昂贵。SMTIntroduceMOUNT对元件位置与方向的调整方法：产品名称：全视觉泛用型贴片机Full-VisionMulti-FunctionalChipMounter型号：EM-360/EM-360S全视觉取置头/Heads:4搭载最佳速度/Speed:CHIP-0.25sec,IC-1.00sec(QFP100pin)产能/ChipsperHour:最佳-13000/hr(opt),IPC9850-10000/hr供料站数FeederLanes:80/40SMTIntroduceMOUNT贴片机的结构与特性：SMTIntroduce

目前，世界上生产贴片机的厂家有几十家，贴片机的品种达几百个之多，但无论是全自动贴片机还是手动贴片机，无论是高速贴片机还是中低速贴片机，它的总体结构均有类似之处。贴片机的结构可分为:机架，PCB传送机构及支撑台X，Y与Z/θ伺服，定位系统，光学识别系统，贴片头，供料器，传感器和计算机操作软件。

MOUNT贴片机的结构与特性：SMTIntroduce机架机架是机器的基础，所有的传动、定位、传送机构均牢固地固定在它上面，大部分型号的贴片机及其各种送料器也安置在上面，因此机架应有足够的机械强度和刚性。目前贴片机有各种形式的机架，大致可分为两类。

1.整体铸造式整体铸造的机架的特点是整体性强，刚性好，整个机架铸造后采用时效处理，机架的变形微小，工作时稳固。高档机多采用此类结构。

2.钢板烧焊式这类机架由各种规格的钢板等烧焊而成,再经时效处理以减少应力变形.它的整体性比整体铸造低一点,但具有加工简单,成本较低的特点.在外观上(去掉机器外壳)可见到焊缝.

机器采用那种结构的机架,取决于机器的整体设计和承重.通常机器在运行过程中应平稳,轻松,无震动感(用金属币立于机器上不会出现翻倒),从某种意义上来讲机架起着关键作用.

MOUNT贴片机的结构与特性：SMTIntroduce

传送机构

传送机构的作用是将需要贴片的PCB送到预定位置,贴片完成后再将SMA送至下道工序。传送机构是安放在轨道上的超薄型皮带传送系统。通常皮带安置在轨道边缘，皮带分为A，B，C三段，并在B区传送部位设有PCB夹紧机构，在A，C区装有红外传感器，更先进的机器还带有条形码阅读器，它能识别PCB的进入和送出，记录PCB的数量。传送机构根据贴片机的类型又分为两种。（1）整体式导轨通常光学定位的精度高于机械定位，但定位时间较长。（2）活动式导可做X-Y移动的PCB承载台，并可做上下升降运动。MOUNT贴片机的结构与特性：SMTIntroduce

X，Y与Z/θ伺服，定位系统

X，Y定位系统是贴片机的关键机构，也是评估贴片机精度的主要指标，它包括X，Y传动结构和X，Y伺服系统。它的功能有两种，一种是支撑贴片头，即贴片头安装在X导轨上，X导轨沿Y方向运动从而实现在X-Y方向贴片的全过程，这类结构在通用型贴片机[泛用机]中多见，另一种功能是支撑PCB承载平台并实现PCB在X-Y方向移动，这类结构常见于塔式旋转头类的贴片机[转塔式]中。这类高速机中，其贴片头仅做旋转运动，而依靠送料器的水平移动和PCB承载平面的运动完成贴片过程。上述两种X，Y定位系统中，X导轨沿Y方向运动，从运动的形式来看，属于连动式结构，其特点是X导轨受Y导轨支撑，并沿Y轴运动，它属于动式导轨（MovingRail）结构。

MOUNT贴片机的结构与特性：SMTIntroduce光学对中系统

贴片机的对中是指贴片机在吸取元件时要保证吸嘴吸在元件中心，使元件的中心与贴片头主轴的中心线保持一致,因此,首先遇到的是对中问题。早期贴片机的元件对中是用机械方法来实现的(称为“机械对中”)。当贴片头吸取元件后，在主轴提升时，拨动四个爪把元件抓一下，使元件轻微的移动到主轴中心上来，目前这种对中方式已不在使用，取而代之的是光学对中。贴片头吸取元件后，CCD摄象机对元器件成像，并转化成数字图象信号，经计算机分析出元器件的几何尺寸和几何中心，并与控制程序中的数据进行比较，计算出吸嘴中心与元器件中心在△X，△Y和△θ的误差，并及时反馈至控制系统进行修正，保证元器件引脚与PCB焊盘重合。MOUNT

1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法可实现飞行过程中的识别，但不能用于球栅列陈元件BGA。3)、相机CCD识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，一般相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别，比激光识别耽误一点时间，但可识别任何元件，也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统，机械结构方面有其它牺牲。

贴装头对元件位置与方向的调整方法：SMTIntroduceMOUNT贴片机的结构与特性：SMTIntroduce贴片头

贴片头是贴片机关键部件,它拾取元件后能在校正系统的控制下自动校正位置,并将元器件准确地贴放到指定的位置。贴片头的发展是贴片机进步的标志，贴片头已由早期的单头、机械对中发展到多头光学对中，下列为贴片头的种类形式：单头贴片头{固定式多头{水平旋转式/转塔式旋转式{

垂直旋转/转盘式MOUNT贴装头示意图SMTIntroduceMOUNT

贴装头也叫吸－放头，是贴装机上最复杂、最关键的部分，它相当于机械手，它的动作由拾取－贴放和移动－定位两种模式组成。第一，贴装头通过程序控制，完成三维的往复运动，实现从供料系统取料后移动到电路基板的指定位置上。第二，贴装头的端部有一个用真空泵控制的贴装工具（吸嘴）。不同形状、不同大小的元器件要采用不同的吸嘴拾放：一般元器件采用真空吸嘴，异形元件（例如没有吸取平面的连接器等）用机械爪结构拾放。

◆当换向阀门打开时，吸嘴的负压把SMT元器件从供料系统（散装料仓、管装料斗、盘状纸带或托盘包装）中吸上来；

◆当换向阀门关闭时，吸盘把元器件释放到电路基板上。贴装头通过上述两种模式的组合，完成拾取－放置元器件的动作。贴装头还可以用来在电路板指定的位置上点胶，涂敷固定元器件的粘合剂。

第三，贴装头的X-Y-Z-θ定位系统一般用直流伺服电机驱动、通过机械丝杠传输力矩，磁尺和光栅定位的精度高于丝杠定位，但后者容易维护修理。

贴装头工作过程SMTIntroduceMOUNT贴片机的结构与特性：SMTIntroduce供料器

供料器（feeder）的作用是将片式元器件SMC/SMD按照一定规律和顺序提供给贴片头以便准确方便地拾取，它在贴片机中占有教多的数量和位置，它也是选择贴片机和安排贴片工艺的重要组成部分，随着贴片速度和精度要求的提高，近几年来供料器的设计与安装，愈来愈受到人们的重视。根据SMC/SMD包装的不同，供料器通常有带状（tape）、管状（stick）、盘状（waffle）和散料等几种。MOUNT贴片机的结构与特性：SMTIntroduce传感器贴片机中装有多种传感器，如压力传感器、负压传感器和位置传感器，随着贴片机智能化程度的提高，可进行元件电器性能检查，它们象贴片机的眼睛一样，时刻监视机器的正常运转。传感器运用越多，表示贴片机的智能化水平越高，现将各种传感器的功能简介如下。（1）压力传感器（2）负压传感器（3）位置传感器（4）图象传感器（5）激光传感器（6）区域传感器（7）元器件检查（8）贴片头压力传感器目录SMT历史印刷制程贴装制程焊接制程检测制程质量控制ESD再流的方式ConveyorSpeed的简单检测测温器以及测温线的简单检测基本工艺影响焊接性能的各种因素：几种焊接缺陷及其解决措施回流焊接缺陷分析SMTIntroduceREFLOW焊接工程包括Reflow——回流焊接WaveSolder——波峰焊SMTIntroduceREFLOW再流的方式红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接热型芯板（很少采用）REFLOW——回流焊接其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。SMTIntroduceREFLOWREFLOW——回流焊接

再流焊炉主要有热板式、红外、热风、红外＋热风和气相焊等形式。

再流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。

辐射传导――主要有红外炉。其优点是热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面焊接时PCB上、下温度易控制。其缺点是温度不均匀；在同一块PCB上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。为了使深颜色和大体积的元器件达到焊接温度、必须提高焊接温度，容易造成焊接不良和损坏元器件等缺陷。

对流传导――主要有热风炉。其优点是温度均匀、焊接质量好。缺点是PCB上、上温差以及沿焊接长度方向的温度梯度不易控制。

目前再流焊倾向采用热风小对流方式，在炉子下面采用制冷手段，以保护炉子上、下和长度方向的温度梯度，从而达到工艺曲线的要求。

SMTIntroduceREFLOWTemperatureTime(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃

60-120Sec

PreheatDryoutReflowcooling

热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。基本工艺：SMTIntroduceREFLOW工艺分区：（一）预热区目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。SMTIntroduceREFLOW目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60~120秒，根据焊料的性质有所差异。工艺分区：（二）保温区SMTIntroduceREFLOW目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对大多数焊料润湿时间为60~90秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。（四）冷却区

焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。（二）再流焊区工艺分区：SMTIntroduceREFLOW影响焊接性能的各种因素：工艺因素

焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过其他的加工方式。焊接工艺的设计

焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙导带（布线）：形状，导热性，热容量被焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等SMTIntroduceREFLOW焊接条件

指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度焊接加热的方式，热源的载体的形式（波长，导热速度等）焊接材料

焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等母材：母材的组成，组织，导热性能等焊膏的粘度，比重，触变性能基板的材料，种类，包层金属等影响焊接性能的各种因素：SMTIntroduceSMTIntroduce典型SMT焊点的外观

SMTIntroduce典型SMT焊点的外观：有末端重叠部分

SMTIntroduce形成原因多为：焊接点氧化、焊接温度过低、助焊剂过度蒸发。SMT焊接的焊点缺陷：SMTIntroduce焊锡接触元件体SMT焊接的焊点缺陷：SMTIntroduce其他焊接缺陷：侧装竖件翻件正常SMTIntroduce锡球光洁度差泼溅锡桥其他焊接缺陷：SMTIntroduce其他焊接缺陷：裂缝金属镀层脱落元件本体破损REFLOW如何造成元件两端热不均匀：a)有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。片式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力;而另一端未达到183°C

液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。

SMTIntroduce波峰焊（WaveSolder)

什么是波峰焊﹖

波峰焊是将熔融的液态焊料﹐借助与泵的作用﹐在焊料槽液面形成特定形状的焊料波﹐插装了元器件的PCB置与传送链上﹐经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。叶泵

移动方向

焊料SMTIntroduce波峰焊（WaveSolder)产品名称：无铅波峰焊机产品型号：TYW-300C

主要特点

波峰焊机的助焊剂系统采用日本喷枪超低压雾状喷涂,步进马达带动喷枪移动，计算机显示其流量，并附有自动定时清洗喷枪功能。

无铅波峰焊的预热器采用两段独立红外线加热,渐进式加热方式,高效的热补偿性。

波峰焊的锡炉升降、进出采用马达自动调节。

采用PID控制温度，焊锡温度精度±1℃,预热器温度精度±5℃，并有温度超差自动报警功能。

冷却系统采用上下对流装置，强制冷却PCB板。

SMTIntroduce波峰焊（WaveSolder)

SMTIntroduce1﹐波峰焊机的工位组成及其功能

波峰焊（WaveSolder)

SMTIntroduce波峰焊机的工位组成及其功能

裝板涂布焊剂

预热

焊接

热风刀

冷却

卸板

波峰焊（WaveSolder)

2﹐波峰面

波的表面均被一层氧化皮覆盖﹐它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态﹐在波峰焊接过程中﹐PCB接触到锡波的前沿表面﹐氧化皮破裂﹐PCB前面的锡波无皲褶地被推向前进﹐这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动

SMTIntroduce波峰焊（WaveSolder)

3﹐焊点成型当PCB进入波峰面前端（A）时﹐基板与引脚被加热﹐并在未离开波峰面（B）之前﹐整个PCB浸在焊料中﹐即被焊料所桥联﹐但在离开波峰尾端的瞬间﹐少量的焊料由于润湿力的作用﹐粘附在焊盘上﹐并由于表面张力的原因﹐会出现以引线为中心收缩至最小状态﹐此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满﹐圆整的焊点﹐离开波峰尾部的多余焊料﹐由于重力的原因﹐回落到锡锅中

SMTIntroduce沿深板焊料AB1B2vvPCB离开焊料波時﹐分离点位于B1和B2之间的某个地方﹐分离后形成焊点波峰焊（WaveSolder)

4﹐防止桥联的发生

沿深板焊料AB1B2vv1﹐使用可焊性好的元器件/PCB2﹐提高助焊剞的活性3﹐提高PCB的预热温度﹐增加焊盘的湿润性能4﹐提高焊料的温度5﹐去除有害杂质﹐减低焊料的内聚力﹐以利于两焊点之间的焊料分开

SMTIntroduce波峰焊（WaveSolder)波峰焊机中常见的预热方法

波峰焊机中常见的预热方式有如下几种

1﹐空气对流加热2﹐红外加热器加热3﹐热空气和辐射相结合的方法加热

SMTIntroduce波峰焊（WaveSolder)波峰焊工艺曲线解析

预热开始与焊料接触达到湿润与焊料脱离焊料开始凝固凝固结束预热时间湿润时间停留/焊接时间冷卻时间工艺时间SMTIntroduce目录SMT历史印刷制程贴装制程焊接制程检测制程质量控制ESDAOI的介绍为什么使用AOIAOI检查与人工检查的比较AOI的主要特点可检测的元件检测项目影响AOI检查效果的因素SMTIntroduceAOI自动光学检查(AOI,AutomatedOpticalInspection)

运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同帖装错误及焊接缺陷.PCB板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在线检测方案,以提高生产效率,及焊接质量.

通过使用AOI作为减少缺陷的工具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的过程控制.早期发现缺陷将避免将坏板送到随后的装配阶段,AOI将减少修理成本将避免报废不可修理的电路板.SMTIntroduceSMTIntroduceSMT电路板的焊接检测设备

AOI自动光学检测系统

通过使用AOI作为减少缺陷的工具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的过程控制.早期发现缺陷将避免将坏板送到随后的装配阶段,AOI将减少修理成本将避免报废不可修理的电路板.

由于电路板尺寸大小的改变提出更多的挑战,因为它使手工检查更加困难.为了对这些发展作出反应，越来越多的原设备制造商采用AOI.为什么使用AOIAOISMTIntroduceAOI检查与人工检查的比较AOISMTIntroduce1）高速检测系统与PCB板帖装密度无关2）快速便捷的编程系统

-图形界面下进行

-运用帖装数据自动进行数据检测

-运用元件数据库进行检测数据的快速编辑主要特点4）根据被检测元件位置的瞬间变化进行检测窗口的自动化校正，达到高精度检测5）通过用墨水直接标记于PCB板上或在操作显示器上用图形错误表示来进行检测电的核对3）运用丰富的专用多功能检测算法和二元或灰度水平光学成像处理技术进行检测AOISMTIntroduce可检测的元件元件类型-矩形chip元件（0805或更大）-圆柱形chip元件-钽电解电容-线圈-晶体管-排组-QFP,SOIC（0.4mm间距或更大）-连接器-异型元件AOISMTIntroduceAOI检测项目-无元件：与PCB板类型无关-未对中：（脱离）-极性相反：元件板性有标记-直立：编程设定-焊接破裂：编程设定-元件翻转：元件上下有不同的特征-错帖元件：元件间有不同特征-少锡：编程设定-翘脚：编程设定-连焊：可检测20微米-无焊锡：编程设定-多锡：编程设定SMTIntroduce影响AOI检查效果的因素影响AOI检查效果的因素内部因素外部因素部件贴片质量助焊剂含量室内温度焊接质量AOI