SMT手工生产线配置方案

SMT手工生产线配置方案北京青云创新科技发展有限公司帅迪SMT技术简介SMT是SurfaceMountTechnology的缩写，即表面贴装技术，它是指将表面贴装器件（SMD）焊接到印刷电路板上的一种电子组装技术。它将传统的电子元器件压缩成为原体积的十分之一左右,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本，成为电子信息化产业的基础。SMT由表面贴装元器件（SMD）、表贴工艺和表贴设备三个部分组成，由于SMD的组装密度高，使现有的电子产品在体积上缩小40%—60%，重量上减轻60%—80%，成本上降低30%—50%，同时SMD的可靠性高和高频特性，SMT工艺及其设备的选择和配置成为电子产品质量保证的关键。目前，先进的电子系统，特别是在通讯、计算机及网络和电子类产品，已普遍采用表面贴装技术。国际上SMD器件产量逐年上升，OEM，EMS已成为电子行业主流资源配置方式，传统器件诸如双列直插的芯片以及通孔安装方式的电阻、电容产量逐年下降，因此随着时间的推移，表面贴装技术将越来越普及，而大型的SMT生产线一般只适合于同一品种、大批量电子产品的生产，对于多品种、小批量的电子产品的生产以及研发、教学的应用来说，使用大型SMT生产线是不现实的，而且成本、体积也让国内的众多用户难以接受。为解决以上矛盾，我公司研制出适合教学、研发、以及小批量生产的SMT贴装工艺技术及其工艺装备配置，并开发、研制了全套小型SMT设备及辅助仪器。此套设备对于研发、教学来说可以大大提高研发水平和速度；对于小批量生产来说，用此套设备焊接出的电子产品的焊接质量完全可与大型SMT设备相媲美，同时解决了大型SMT生产线不易加工小批量的瓶颈问题，缩短产品化的进程；对于中批量生产，此套设备工作效率极高，几名工人一天即可完成允许最大尺寸的PCB近百块，小尺寸可达上千块，同时可对产品加工过程的质量和生产周期进行控制，并降低外加工成本。SMT工艺流程SMT主要工艺流程包括锡膏印刷、元件贴装和回流焊接三个部分。锡膏印刷是指使用网板、刮刀和丝印台将焊锡膏准确均匀地分布到所需焊接的各个焊盘上。锡膏印刷所需的工具有不锈钢网板、不锈钢刮刀和丝印台。元件贴装是指使用吸笔或者贴片台将元器件准确地放置在PCB的焊盘上。元件贴装所需的工具有吸笔、贴片台，如果要贴装BGA元件，则需要配置BGA贴装系统。回流焊接是指使用回流焊机将PCB上的焊锡膏溶化，将元件和PCB焊盘连接在一起。回流焊接所需的工具有回流焊机，为了提高工作效率，可以配备PCB托架。SMT设备配置方案方案一：（用于简单产品生产，无细间距引脚QFP元件，无BGA元件等）设备名称设备型号设备单价(元)设备外观01丝印台QSY41002不锈钢模板QGM41003元件架QYJ75004防静电真空吸笔QXB20105贴片吸放台QTP50206回流焊机QHL36007PCB托架QTJ320总价成套购买折扣价方案二：（用于复杂产品生产，有细间距引脚QFP或BGA元件等）设备名称设备型号设备单价(元)设备外观01精密丝印机QSY34002不锈钢模板QGM41003元件架QYJ75004带释放真空吸笔QXB20305贴片吸放台QTP50206BGA可视贴装系统QTP56007回流焊机QHL36008PCB托架QTJ320总价成套购买折扣价附录一：锡膏保存与使用方法一、保存方法（1）未开封的锡膏保存在0-10℃的环境下；（2）未开封的锡膏在0-10℃的环境下的保存期限为6个月，在室温下（25±2℃）保存期限为7天；（3）不可放置于阳光直射处；二、使用方法（开封前）（1）开封前须将锡膏温度回升到使用环境温度上（25±2℃），回温时间约为3-4小时，禁止使用其它加热器使其温度瞬间上升的做法；（2）回温后须充分搅拌，使用搅拌刀按同一方向搅拌1~3分钟；三、使用方法（开封后）（1）将适量锡膏添加于钢板上，尽量保持以不超过1罐的锡膏量于钢板上；（2）视生产速度，以少量多次的添加方式补足钢板上的锡膏量、以维持锡膏的质量；（3）当天未使用完的锡膏，不可与尚未使用的锡膏共同置放，应另外存放在别的容器之中，锡膏开封后在室温下建议于24小时内用毕；（4）隔天使用时应先行使用新开封的锡膏，并将前一天未使用完的锡膏，与新锡膏以1：2的比例搅拌混合，并以多次少量的方式添加使用；（5）锡膏印刷在基板后，建议于4~6小时内置放零件进入回焊炉完成组装；（6）暂停超过一小时以上，请于换线前将锡膏从钢板上刮起收入锡膏罐内封盖；（7）锡膏连续印刷24小时后，由于空气粉尘等污染，为确保产品质量，请按照步骤（4）的方法；（8）为确保印刷质量，建议每四小时将钢板双面的开口以人工方式进行擦拭；（9）室内温度控制在22-28℃，湿度RH30~60%为最好的作业环境；（10）擦拭印刷错误的电路板时，需要使用工业酒精清洗；附录二：手工丝印技术在进行大规模SMT生产加工时，大多数用户都使用全自动印刷机，但是出于对成本和技术的考虑，很多科研、教育单位及小规模生产企业仍然使用手工丝印。手工丝印方法简单，成本极低，而且使用起来灵活方便。如果操作者熟练掌握手工丝印技术，印刷质量和速度完全可以与全自动印刷机媲美。手工丝印需要使用模板、刮刀和丝印台，用户可以根据产品的种类选择不同的刮刀和丝印台。丝印台按照脱膜方式一般分为两种类型，一种是翻页脱模型，一种是垂直脱膜型，刮刀按照宽度可以分为大中小三种，用户可以根据PCB印刷区域的宽度选择不同的刮刀。翻页脱膜型丝印台的脱模方式是将模板往上掀开，将模板与PCB分离实现脱模，此种脱膜方式不能保证PCB上的焊点同步脱膜，因此只适用于元件引脚间距较大的产品；垂直脱模型丝印台的脱模方式是让PCB往下运动，将PCB与模板分离实现脱模，此种脱膜方式可以保证PCB上的焊点同步脱膜，适用于任何产品。模板是用铜或者不锈钢薄板经照相蚀刻、激光加工、电铸方法制作而成的印刷模板，用户可以根据PCB的组装密度和元件类型选择模板的材料和加工方法。手工丝印模板的加工要求与全自动印刷机用的模板基本相同，但是手工丝印模板尺寸比较小，需要根据丝印台的型号来制作外框。印刷时，锡膏的厚度理论上等于模板的厚度，对于一般密度的SMT产品采用0.15mm的铜板，对于多引线窄间距的SMD产品应采用0.10-0.12mm厚的不锈钢模板。下面详细介绍一下两种不同类型丝印台的操作方法。翻页脱模型：1．模板安装根据PCB的型号选择对应的模板，将模板用螺栓固定在丝印台上，如果是拼凑模板，则将印刷区域置于远离螺栓的一侧。2．PCB对位掀起模板，用定位模块将PCB三边固定在承载台上，然后将模板放下，调节承载台的位置，使模板网孔与PCB焊盘保持对准，固定承载台。3．锡膏印刷取适量搅拌均匀的锡膏置于印刷区域前端，根据印刷区域的宽度选择合适的刮刀，一般刮刀的宽度要求比印刷区域宽1-2cm，使刮刀与模板呈45-60度夹角，匀速地将锡膏刮入网孔中。4．PCB脱膜掀起模板，将模板与PCB分离，取出印刷完毕的PCB进行检查，确认无误后移交下一工位。垂直脱模型：1．模板安装根据PCB的型号选择对应的模板，将模板用卡栓固定，将PCB固定在承载台的定位柱上。2．PCB对位将承载台推入到模板正下方，升起承载台，使PCB与模板紧密接触，然后调节承载台的位置，使模板网孔与PCB焊盘保持对准，固定承载台的位置。3．锡膏印刷取适量搅拌均匀的锡膏置于印刷区域前端，根据印刷区域的宽度选择合适的刮刀，一般刮刀的宽度要求比印刷区域宽1-2cm，使刮刀与模板呈45-60度夹角，匀速地将锡膏刮入网孔中。4．PCB脱膜印刷完毕后，降下承载台，将PCB与模板分离，拉出承载台，取出印刷完毕的PCB进行检查，确认无误后移交下一工位。注意事项1．刮刀的角度：印刷时刮刀与模板的夹角一般为45-60度，角度太大，容易出现锡膏图形不饱满，角度太小，模板上的锡膏不容易刮干净。2．刮刀的压力：由于是手工丝印，压力不太容易控制，刮刀上的压力也不均匀，因此在开始印刷时要多观察，掌握好适当的压力。刮刀压力大小以正好能将模板上的锡膏刮干净为准，保持整个刮刀面上压力均匀。3．刮刀的速度：印刷时刮刀的速度保持在15-30mm/s，匀速的将锡膏刮入网孔中。4．在生产过程中，如果模板印刷速度比贴片速度快，锡膏暴露在空气中很容易干燥，印刷好锡膏的PCB一般可在空气中放置2-4个小时，具体要根据所使用的锡膏的粘度，空气湿度等情况来决定。因此印刷完一批PCB后，要把锡膏回收到容器中，以免溶剂挥发太快而使锡膏的性能降低。另外，暂停印刷时要把模板擦干净，注意网孔不能堵塞。5．如果PCB是双面贴片产品，在印刷第二面时只能使用QSY340，定位PCB时要注意定位柱的位置，不要将第一面的元件撞坏。6．双面贴片时，应先贴元件小、元件少的一面，待第一面贴片焊接完成后，再进行元件多或有大器件一面的印刷、贴片和焊接。7．印刷时注意检查印刷结果，根据印刷结果判断造成印刷缺陷的原因，印刷下一块PCB时，可适当改变刮刀角度，压力和速度，直到满意为止。8．印刷时，要经常检查查印刷质量，发现桥连或者漏印时，要及时检查模板状况，发现网孔堵塞时，用无尘纸蘸工业酒精将模板底面擦拭干净，将网孔清洁。9．印刷窄间距产品时，每印刷完一块PCB都必须将模板底面擦干净。附录三：如何准确地进行手工贴片表面装配技术（SurfaceMountingTechnology）是指把片状结构的元器件或适合于表面安装的小型化元器件，按照电路的要求放置在印制板的表面上用波峰焊或回流焊等焊接工艺装配起来，构成具有一定功能的电子部件的装配技术。在一般的大规模生产中，都采用自动贴片机来贴装元器件，但在产品的研发及小批量生产阶段，由于生产量小，从成本上来考虑，用手工贴片比较合算。使用手工贴片首先要求操作者对SMT元器件有充分的认识，特别是有极性的元器件，如果不了解极性的标识，就很容易弄错，有时甚至会造成很大的损失。一般有极性的元件，在元件本体上都有明显的标识。表面安装元器件基本上都是片状结构的，从结构的形状来分类，包括薄片矩形、圆柱形、扁平异形等。表面安装元器件从功能上分类为无源元件（SMC—SurfaceMountComponent）和有源元件（SMD—SurfaceMountDevice）。手工贴片所使用的工具一般有吸笔、贴片台和BGA专用贴装系统，为了保证贴片效率和品质，需要根据元件的封装类型选择合适的工具。吸笔是一种跟自动贴片机的贴装头很相似的工具，它的头部有一个用真空泵控制的吸盘，在笔杆的中部有一个小孔，当用手指堵塞小孔时，头部的负压把元件从料盒里吸起，当手松开时，元件就被释放到电路板上。吸笔主要用于贴装尺寸比较小的元件，如果贴装大型的芯片，则需要使用贴片台。贴片台是将吸笔固定在贴装头上，起稳定作用，吸取头的真空靠手动按钮控制，它比吸笔有更高的精度和稳定性，配合微调台可以保证贴片的准确性。贴片台主要用于贴装引脚多，引脚间距比较小的芯片，如QFP，TSOP等。如果芯片的封装是BGA形式，那么需要使用BGA专用贴装系统。BGA专用贴装系统是贴片台与对准系统的组合，它通过光学棱镜将BGA焊锡球与PCB焊盘对准，实现准确贴装。进行手工贴片时要注意以下几个问题：1.在贴装前首先按照工艺文件对物料进行核对，做到元器件本体标识、物料盒标识与工艺文件中规定的物料规格型号一致；2.作业时，按照工艺文件规定的位置和方向放置元件，有极性的元器件要注意其极性；3.应尽量减少用手去直接接触元器件，以防止元器件的焊端氧化；4.放置元器件时，应尽量抬高手腕部位，同时手应尽量少抖动以防将印刷的锡膏抹掉或将前工序已贴好的元器件抹掉或移位,而且焊盘上的焊锡膏被破坏也将影响焊接质量；5.将元器件放到焊盘上后需用稍稍用力将元器件压一下，使其与焊锡膏结合良好，防止在传送的途中元器件移位，但是不可用力太大，否则容易将锡膏挤压到焊盘外的阻焊层上，容易产生锡球。6.放置时尽量一次放好，特别是多个引脚的集成电路，因为引脚间距很小，如果一次放不好，就需要去修正，这样会破坏焊盘上的锡膏，使其连在一起，极易造成虚焊