PCB自动组装优势及可实施性要求(时间+质量)

PCB自动组装优势及可实施性要求电装工艺与装联技术中心张艳鹏2017.08目录一、PCB组装方式二、PCB自动组装优势三、PCB自动组装可实施性条件2024/3/132手工焊接一把烙铁打天下设备焊接自动组装〔SMT〕2024/3/133一、PCB组装方式定义：利用自动组装设备将片式化、微型化的无引线或短引线外表组装元件/器件直接贴、焊到印制线路板外表或其他基板的外表规定位置上的一种电子装联技术。2024/3/13419921993199419951996年增长率THT49.547.34337.431.0-11.0SMT27.128.731.434.636.88.0PCB自动组装的具体含义1、SMC优势3、设备优势2、SMT优势4、时间、质量优势二、PCB自动组装优势组装密度高、体积小，重量轻：SMC/SMD尺寸只有通孔插装器件的1/3-1/10,同一功能PCB板使用SMC，尺寸降低40-60%，质量降低60-80%2024/3/136组装形式组装密度（只/cm2）通孔组装2~4表面组装单面表面组装3~6单面混合组装4~8双面混合组装5~9双面表面组装6~12

1、SMC优势可靠性高，抗振性能强：SMC一般无引脚或引脚尺寸较小，进而元器件质量较小，所以具有较好的耐冲击和抗振能力，与THT相比，SMC的焊点失效可降低1个数量级提升性能：SMC由于具有更短的传输路径而能够提供更好的互连，具有更小的寄生感抗和容抗，高频性能好降低本钱：SMC能够降低裸板本钱，简化装联过程，与THT相关的设备〔不同引线形式对应不同的插装机〕相比具有较少投入，粗略估算本钱可降低30%提高效率：SMC适合大规模自动生产，可以将生产效率提高到更高水平2024/3/137

1、SMC优势可焊接BGA等隐藏焊点封装器件，手工焊无法完成可实现0402及以下尺寸封装器件组装，手工很难甚至根本无法完成焊点一致性好，手工焊因人员操作差异而不能保证调节曲线，控制晶粒生长，得到更加可靠的焊点结构大板手工焊接容易翘曲〔局部受热〕敷铜较多PCB板手工焊接易冷焊，回流焊接可很好的进行热量补偿对PCB和元器件的应力损伤最小〔瓷介电容〕除编程时间外，单板生产时间小于10min整个过程PCB清洁度高2024/3/138

2、SMT优势2024/3/139P/CLCC-Plastic/CeramicleadlesschipcarrierBGA-BallgridarrayQFN-QuadflatNo-leadCCGA-Ceramiccolumngridarray

隐藏焊点封装元器件可焊接BGA等隐藏焊点封装器件，手工焊无法完成可实现0402及以下尺寸封装器件组装，手工很难甚至根本无法完成焊点一致性好，手工焊因人员操作差异而不能保证调节曲线，控制晶粒生长，得到更加可靠的焊点结构大板手工焊接容易翘曲〔局部受热〕敷铜较多PCB板手工焊接易冷焊，回流焊接可很好的进行热量补偿对PCB和元器件的应力损伤最小〔瓷介电容〕除编程时间外，单板生产时间小于10min整个过程PCB清洁度高2024/3/1310

2、SMT优势2024/3/1311时间（年）197519791995199720022004外形代码英制1206080506030402020101005公制321620121605100506030402外形尺寸（mm）3.2*1.6*1.22.0*1.2*1.21.6*0.8*0.81.0*0.5*0.50.6*0.3*0.30.4*0.2*0.13Chip元件封装可焊接BGA等隐藏焊点封装器件，手工焊无法完成可实现0402及以下尺寸封装器件组装，手工很难甚至根本无法完成焊点一致性好，手工焊因人员操作差异而不能保证调节曲线，控制晶粒生长，得到更加可靠的焊点结构大板手工焊接容易翘曲〔局部受热〕敷铜较多PCB板手工焊接易冷焊，回流焊接可很好的进行热量补偿对PCB和元器件的应力损伤最小〔瓷介电容〕除编程时间外，单板生产时间小于10min整个过程PCB板清洁度高2024/3/1312

2、SMT优势2024/3/1313

3、设备优势-丝网印刷机0.50.22body0.420.08印刷精度：±25μm标准要求：错位＜0.2mm，细密引脚间距器件错位要小于0.1mm——QJ3173-2003未印上部位应小于焊盘面积的25%——IPC/SJ2024/3/1314

3、设备优势-丝网印刷机印刷合格印刷不合格元器件识别：贴片机在运行过程中会对元器件进行识别，剔除不合格元器件，保证产品质量贴装速度：速度快2024/3/1315

3、设备优势-贴片机

2012年

2016年

2022年贴装物料（贴装速度/CPH）150000（0.024秒/点）160000（0.0225秒/点）240000（0.015秒/点）芯片封装器件的贴装（贴装速度/CPH）3600（1秒/点）3800（0.95秒/点）4000（0.9秒/点）2024/3/1316元器件分类

2012年2016年2022年芯片±40±20±20QFN单列配置±30±30±30交错式配置±30±30±30QFP±30±30±30

FBGA（WL-CSP）±30±30±20FLGA±30±30±30

*JEITA电子组装技术委员会《2013年组装技术路线图》

3、设备优势-贴片机贴片精度：每根引脚至少有75%在焊盘上—QJ3173-2003JUKIKE2080：50μmSiplaceD1：50μm回流焊炉：8/10温区温区独立控制、曲线精细预热区保温区〔活化区〕回流区冷却区自对位效应补偿贴片偏差2024/3/1317

3、设备优势时间质量2024/3/1318

4、时间、质量优势手工焊接VS手工贴片VS设备焊接2024/3/1319时间是我们大家的2024/3/1320手工焊接：6.0h/块手工贴片：2.7h/块自动组装：4min/块时间是我们大家的手工焊接VS设备焊接2024/3/1321时间是我们大家的缩短生产时间延长调试时间保证产品质量2024/3/1322650/29时间是我们大家的2024/3/1323质量是我们大家的航天XX1工程8块一次调试通过航天XX-16成像控制板8块一次调试通过航天XX-16焦面板16块一次调试通过地面2000G/X326工程26+12块一次调试通过……航空X05工程100块一次调试通过；航空XXPT工程3种90块一次调试通过焊点一致性好热容量大PCB板不易出现冷焊元器件热冲击小····问题排查：设备焊接，定位准确手工焊接，定位较难同一批次，不同人员同一人员，不同时段同一人员，不同心情2024/3/1324质量是我们大家的三、PCB自动组装可实施性要求元器件1PCB板2软件需求3钢网设计4巧妇难为无“米”之炊“成袋的米”盘料〔电装配置有点料机〕托盘料利于元器件周转保存可切实做到防静电关键器件说明〔BGA等〕261、自动组装可实施要求——元器件顾虑：元器件缺失Chip元件：0.5%的抛料率元器件筛选，保证可靠性备料时需考虑这局部损耗芯片类：影像识别不合格的器件自动放回托盘，不会造成器件损失引脚变形、缺失消除可靠性隐患272、自动组装可实施要求——PCB板Mark点元器件布局PCB形状尺寸挠性PCBPCB数目Mark点：设备工作时，根据识别的基准点位置，自动动态的补偿整个板子上所有元器件的坐标位置和角度。推荐圆形和正方形，偶尔也有十字形Y1Y0△Y0XYX1X0△XMark分类作用地位单板mark单块板上定位所有电路特性的位置必不可少拼板mark拼板上辅助定位所有电路特定的位置辅助定位局部mark定位单个元件的基准点标记，以提高贴装精度（QFP、CSP、BGA等必须有局部mark）必不可少282、自动组装可实施要求——PCB板Mark点元器件布局PCB形状尺寸挠性PCBPCB数目元器件布局：距离边缘至少有5mm的间距由于结构或布局限制必须设计在离边缘较近的位置，那么需设计夹持边夹持边与板间通过邮票孔或V型槽连接大质量/核心元器件尽量布局在同一面292、自动组装可实施要求——PCB板Mark点元器件布局PCB形状尺寸挠性PCBPCB数目形状要求：至少有一组平行边不规那么形状的PCB板可设计夹持边，PCB与夹持边之间通过邮票孔连接还可制作贴片工装完成保证PCB沿轨道运动不转动302、自动组装可实施要求——PCB板Mark点元器件布局PCB形状尺寸挠性PCBPCB数目尺寸要求：PCB尺寸≤60mm的，需做拼板处理拼板过程中，厚度较薄的PCB需做加强筋处理PCB最大尺寸为460*460mmW≥60mmL1≥5mmL2≥5mmL1≥5mmW＜60mm312、自动组装可实施要求——PCB板Mark点元器件布局PCB形状尺寸挠性PCBPCB数目挠性板贴装：需制作刚性载板刚性板上绘制轮廓线或预留定位凸台挠性板设置定位孔挠性板亦应设置mark点322、自动组装可实施要求——PCB板Mark点元器件布局PCB形状尺寸挠性PCBPCB数目等效时间：单块PCB板手工装联16h的情况下，与设备焊接所用时间〔编程、上料等〕相当。单次生产超过3块的，均可采用自动组装。某些电路板〔含有BGA、QFN等隐藏焊点元器件〕，印膏后在规定的时间内不能完成手工摆件，因此单块也需采用自动组装333、自动组装可实施要求——软件需求坐标文件Gerber文件PCB文件坐标文件参考标志符、元件形状、元件、元件角度、元器件坐标值(X、Y)······343、自动组装可实施要求——软件需求坐标文件Gerber文件PCB文件坐标文件生成方法CadenceSetup-DesignParameterEditor-Design-在MoveOrign中输入坐标原点〔一般为PCB板左下角〕Tools-Reports-AvailableReports-双击ComponentReport-ReportADEdit-Origin-set(选择坐标原点，一般为PCB板左下角)File-Assemblyoutputs-Generatespickandplacefiles-Text和Imperial-点击OK353、自动组装可实施要求——软件需求坐标文件Gerber文件PCB文件在线模拟组装减少元器件损失〔实物试打〕及早发现元器件封装不符及早发现器件相互干预问题提高装联效率和可靠性363、自动组装可实施要求——软件需求坐标文件Gerber文件PCB文件根据需求生成坐标文件自主生成Gerber文件可制造性问题借助PCB文件解决无丝印、位号标识不全等仍需提供蓝图以防电子版文件与纸质文件不对应373、自动组装可实施要求——钢网要求开孔要求厚度要求机械尺寸要求开孔要求：宽厚比>1.5面积比>0.66383、自动组装可实施要求——钢网要求开孔要求厚度要求机械尺寸要求厚度要求民品0.12mm军品0.15mm航天0.18mm元件类型间距钢网厚度QFP0.65mm0.15-0.18mm0.5mm0.13-0.15mm0.4mm0.10-0.13mm0.3mm0.07-0.13mm04020.10-0.15mm02010.08-0.12mmBGA1.25-1.27mm0.15-0.20mm1.0mm0.12-0.13mm0.5mm0.07-0