电路板焊接组装工艺要求

第7章SMT组装工艺流程与生产线本章要点：SMT的组装方式及工艺流程SMT生产线的设计工艺设计和组装设计文件SMT产品组装中的静电防护技术SMT的组装方式SMT的组装方式及工艺流程主要取决于表面组装组件SMA的类型、使用的元件种类和组装设备条件，大体上可将SMA分为：1、单面混装2、双面混装3、全表面组装三种组装类型共六种组装方式SMT的组装方式—单面混合组装单面混合组装：SMC/SMD与通孔插装元件（THC）分布在PCB不同一面上混装，但其焊接面仅为单面。AB组件结构示意图SMT的组装方式—单面混合组装单面混装的两种组装方式：1、先贴法：即在PCB的B面（焊接面）先贴装SMC/SMD,而后在A面插装,其工艺特征是先贴后插；2、后贴法：即先在PCB的A面插装，而后在B面贴装SMC/SMD,其工艺特征是先插后贴；SMT的组装方式—双面混合组装双面混合组装：SMC/SMD和插装元器件可混合分布在PCB的同一面，同时，SMC/SMD也可分布在PCB的双面。可分为两种组装方式：1、SMC/SMD和插装元器件同侧方式，图(1)；2、SMC/SMD和插装元器件不同侧方式，图（2）；AABB图（1）图（2）SMT的组装方式—全表面组装全表面组装：在PCB上只有SMC/SMD而无插装元器件的组装方式，有两种组装方式：1、单面表面组装方式；2、双面表面组装方式；单面表面组装双面表面组装AABBSMT的组装工艺流程—单面混合组装单面混合组装工艺流程：来料检测组装开始B面涂胶黏剂贴SMC胶黏剂固化翻板A面插装波峰焊接清洗最终检测图2-1（a）SMC先贴法第一种方式SMT的组装工艺流程—单面混合组装来料检测组装开始A面插件翻板B面涂胶黏剂贴SMC胶黏剂固化波峰焊接清洗最终检测图2-1（b）SMC后贴法第二种方式单面混合组装工艺流程：SMT的组装工艺流程—双面混合组装来料检测组装开始PCBA面涂胶黏剂贴装SMD焊膏烘干胶黏剂固化溶剂清洗插装波峰焊接清洗最终检测涂胶黏剂（选用）再流焊接插装波峰焊接清洗最终检测A流程B流程图2-2双面混合组装工艺流程（SMD和插装元件在同一侧）（第三种方式）SMT的组装工艺流程—双面混合组装来料检测组装开始A面涂胶黏剂贴SMIC热棒或激光再流焊接溶剂清洗A面插装波峰焊接清洗最终检测图2-3采用热棒或激光再流焊接的双面混合组装工艺流程第三种组装方式SMT的组装工艺流程—双面混合组装来料检测组装开始A面涂胶黏剂贴SMIC再流焊接插装元件引线打弯翻板贴装SMD胶黏剂固化最终检测焊膏烘干PCBB面涂胶黏剂翻板双波峰焊接溶剂清洗图2-4双面混合组装SMIC和SMD分别在A面与B面第四种组装方式SMT的组装工艺流程—双表面混合组装来料检测组装开始B面涂胶黏剂贴SMD胶黏剂固化翻板A面涂敷焊膏贴装SMICA面再流焊接最终检测A面插装B面波峰焊清洗图2-5双面板混合组装工艺流程A第四种组装方式SMT的组装工艺流程—双表面混合组装来料检测组装开始B面涂胶黏剂涂胶黏剂贴装SMD焊膏烘干胶黏剂固化再流焊接翻板PCBA面涂敷焊膏最终检测焊膏烘干再流焊接清洗图2-5双面板混合组装工艺流程B第四种组装方式贴装SMIC插装器件波峰焊接SMT的组装工艺流程—全表面组装来料检测组装开始涂敷焊膏贴装SMD焊膏烘干胶黏剂固化涂胶黏剂（选用）再流焊接溶剂清洗最终检测图2-6单面组装工艺流程第五种方式SMT的组装工艺流程—全表面组装来料检测组装开始A面涂敷焊膏涂胶黏剂（选用）贴装SMD焊膏烘干胶黏剂固化再流焊接清洗翻板最终检测清洗B面涂敷焊膏贴装SMD焊膏烘干再流焊接B面图2-7双面表面组装工艺流程（a）第六种方式SMT的组装工艺流程—全表面组装来料检测组装开始A面涂敷焊膏涂胶黏剂（选用）贴装SMD焊膏烘干胶黏剂固化A面再流焊接清洗翻板最终检测清洗B面涂胶黏剂贴装SMD胶黏剂固化B面双波峰焊接图2-7双面表面组装工艺流程（b）第六种方式SMT生产线的设计—生产设备常见的生产设备：日立印刷机JUKI贴片机富士贴片机劲拓回流焊机ScreenPrinterMountReflowAOISMT生产线的设计—主要设备的位置与分工SMT生产线的设计—印刷机焊膏印刷机：位于SMT生产线的最前端，用来印刷焊膏或贴片胶。它将焊膏或贴片胶正确地漏印到印制板的焊盘或相应位置上。SMT生产线的设计—印刷机HITACHI全自动网板印刷机NP-04LP采用WindowsNT交互式操作系统，操作便捷，高速、高精度、重复印刷性好定位精度达±15μm；适宜细间距QFP、SOP等器件的连续印刷50×50mm≤印刷尺寸≤460×360mm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。SMT生产线的贴装功能和生产能力主要取决于贴装机的功能与速度。SMT生产线的设计—贴片机SMT生产线的设计—贴片机JUKIKE–2060RM贴片机采用WindowsXP操作系统，继承模块化概念所具有的灵活性、通用性、可靠性与维护性；选配MNVC摄像机，多种FEEDER，适宜小型芯片（0201）、薄型芯片、QFP、CSP、BGA等大型芯片的贴装；贴装速度12500CPH（激光）、3400CPH（图像）适宜细间距QFP、SOP等器件的连续印刷；贴片精度±0.05mm(50×30mm≤贴装尺寸≤330×250mm)。SMT生产线的设计—贴片机FUJI高速贴片机XP-143贴装速度：21800chip/h1600IC/h贴装精度：±0.05mm（小型晶片）±0.04mm（QFP零件）IC引脚最小贴装间距：0.3mm元件贴装范围：从微型型晶片（0.4mm*0.2mm）到中型零件(20mm*25mm）SMT生产线的设计—回流焊机回流焊机：位于SMT生产线中贴片机的后面。其作用是提供一种加热环境，使预先分配到印制板焊盘上的焊锡膏熔化，使表面贴装元器件与PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠的给合在一起的焊接设备。SMT生产线的设计—回流焊机劲拓8温区无铅热风回流焊炉NS-800导轨调宽范围：50mm～400mm温度控制范围：室温～300℃温度控制精度：±1℃PCB板温度分布偏：±1.5℃升温时间：Approx.30minPCB运输方式：链传动+网传动SMT生产线的设计—波峰焊机波峰焊机：是利用熔融焊料循环流动的波峰与装有元器件的PCB焊接面相接触，以一定速度相对运动时实现群焊。主要用于传统通孔插装印制电路板组装工艺，以及表面组装与通孔插装元器件的混装工艺。叶泵移动方向焊料工作原理示意图SMT生产线的设计—检测设备检测设备其作用是对贴装好的PCB进行装配质量和焊接质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、自动光学检测仪（AOI）、在线测试仪（ICT）、X-RAY检测系统、功能测试仪等。SMT生产线的设计—返修与清洗设备返修设备：其作用是对检测出现故障的PCB进行返工修理。所用工具为烙铁、返修工作站等。清洗设备：其作用是将贴装好的PCB上面的影响电性能的物质或对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。位置可以不固定。SMT生产线的设计—生产线分类1.表面组装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全自动生产线:整条生产线的设备都是全自动设备，通过自动上板机、接驳台和下板机将所有生产设备连成一条自动线；半自动生产线:主要生产设备没有连接起来或没有完全连接起来。2.按照生产线的规模大小:可分为大型、中型和小型生产线大型生产线:具有较大的生产能力，一条大型生产线上的贴装机由一台多功能机和多台高速机组成；中、小型SMT生产线:主要适合中、小型企业和研究所，满足中、小批量的生产任务。贴装机一般选用可采用一台多功能机；如果有一定的生产量，可采用一台多功能机和一至两台高速机。SMT生产线的设计—生产线电源电源电源电压和功率要符合设备要求：电压要稳定，一般要求单相AC220(220士10%,50/60Hz)，三相AC380V(220士10%,50/6OHz）。如果达不到要求，须配置稳压电源，电源的功率要大于设备功耗的一倍以上。贴装机的电源要求独立接地，一般应采用三相五线制的接线方法。SMT生产线的设计—生产线气源气源要根据设备的要求配置气源的压力。可以利用工厂的气源，也可以单独配置无油压缩空气机。一般要求压力大于7kg/cm2。要求清洁、干燥的净化空气。SMT生产线的设计—生产线环境1.排风管道根据设备要求配置排风机。对于全热风炉，一般要求排风管道的最低流量值为500立方英尺／分钟（14.15m3/min）。2.清洁度、温度、湿度工作间要保持清洁卫生，无尘土、无腐蚀性气体。环境温度以23℃±3℃为最佳（印刷工作间环境温度以23℃士3℃为最佳）。相对湿度为45％～70%RH。初步建立生产中的ESD防护意识由于北方气候干燥，风沙较大，因此北方的SMT生产线需要采用有双层玻璃的厂房，一般应配备空调。SMT生产线的设计—生产线环境3.静电防护要求：（1）设立静电安全工作台，由工作台、防静电桌垫、腕带接头和接地线等组成。（2）防静电桌垫上应有两个以上的腕带接头，一个供操作人员用，一个供技术人员，检验人员用。（3）静电安全工作台上不允许堆放塑料盒、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物、图纸资料应放入防静电文件袋内。（4）佩带防静电腕带：直接接触静电敏感器件的人员必须带防静电腕带，腕带与人体皮肤应有良好接触。SMT生产线的设计—生产线环境（5）防静电容器：生产场所的元件盛料袋、周转箱、PCB上下料架等应具备静电防护作用，不允许使用金属和普通容器，所有容器都必须接地。（6）穿戴防静电工作服：进入静电工作区的人员和接触SMD元器件的人员必须穿防静电工作服，特别是在相对湿度小于50%的干燥环境中（如冬季）工作服面料应符合国家有关标准。（7）进入工作区的人员必须穿防静电工作鞋,穿普通鞋的人员应使用导电鞋束、防静电鞋套或脚跟带。SMT生产线的设计—生产线环境（8）生产线上用的传送带和传动轴，应装有防静电接地的电刷和支杆。（9）对传送带表面可使用离子风静电消除器。（10）生产场所使用的组装夹具、检测夹具、焊接工具、各种仪器等，都应设良好的接地线。（11）生产场所入口处应安装防静电测试台，每一个进入生产现场的人员均应进行防静电测试，合格后方能进入现场。SMT生产线的设计—总体设计在进行SMT生产线的设计时，应先进行SMT总体设计，以确定组装元器件的总类和数量、组装方式、组装工艺、总体目标。总体设计：无论是仿制SMT产品、传统THT产品，还是SMT产品升级换代，在总体设计中，都应该结合产量规模、投资规模、生产设备，合理地选择元件的类型，设计出产品的组装方式和初步的工艺流程。SMT生产线的设计—总体设计总体设计：1、元器件（含基板）选择2、组装方式及工艺流程的确定3、生产线自动化程度的确定4、生产设备的确定5、技术队伍工艺设计和组装设计文件工艺设计：1、工艺流程图的设计2、工艺要求3、SMT工艺材料组装设计文件：1、印制网板或漏板图形文件2、贴片机组装文件：（1）元器件描述文件；（2）元器件数据库；（3）贴片机结构设置；（4）拾放程序报告；（5）贴片数据报告；（6）元件号报告；（7）板号报告；（8）吸嘴数据报告；（9）送料器报告；工艺设计和组装设计文件3、焊接设备文件：（1）波峰焊接设备参数：焊接温度曲线、工艺参数、传输速度、波峰高度及角度等；（2）再流焊接设备参数：焊接温度曲线、传输速度等；4、测试文件测试文件主要包含测试方法与测试程序等。本章结束