SMT表面贴装技术

第二讲SMT表面贴装技术格物致新·厚德泽人§2.1SMT表面贴装技术介绍表面贴装技术(SurfaceMountingTechnology，简称SMT)诞生于上世纪60年代。SMT就是使用一定的工具将无引脚的表面贴装元器件准确地放置到经过印刷焊膏或经过点胶的PCB焊盘上，然后经过波峰焊或回流焊，使元器件与电路板建立良好的机械和电气连接。格物致新·厚德泽人SMT技术的特点3微型化程度高高频特性好有利于自动化生产简化了生产工序，降低了成本SMT安装方式完全表面安装混合安装格物致新·厚德泽人工艺流程4安装印制电路板点胶（或丝印）贴装SMT元器件烘干焊接清洗检测2.2.1SMT基本工艺流程§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人一、丝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。§2.2SMT表面贴装工艺2.2.2SMT工艺构成格物致新·厚德泽人2.2.2SMT工艺构成二、点胶它是将胶水滴到PCB的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机，位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人三、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。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人2.2.2SMT工艺构成四、固化其作用是将贴片胶融化，从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉，位于SMT中贴片机的后面。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人2.2.2SMT工艺构成五、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中贴片机的后面。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人2.2.2SMT工艺构成六、清洗其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人2.2.2SMT工艺构成七、检测其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪（ICT）、飞针测试仪、自动光学检测（AOI）、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人SMT表面贴装技术示意图§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人2.2.3SMT生产工艺流程一、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。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人2.2.3SMT生产工艺流程二、双面组装A.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。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人2.2.3SMT生产工艺流程二、双面组装B.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）。适用于在PCB的B面组装的SMD中，只有SOT或SOIC（28）引脚以下时采用此工艺。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人2.2.4SMT表面贴装系统基本配置1.手动丝网印刷机（含：焊锡膏、实习产品配套模板、刮板）；2.真空吸笔（两工位）；3.专用托盘、专用镊子、配套实习产品及工艺流程图；4.再流焊机；5.热风拔放台；6.专用放大镜台灯；7.焊膏分配器；8.气泵；9.电子保温箱。§2.2SMT表面贴装工艺格物致新·厚德泽人§2.3SMT回流焊工业工艺与设备表面安装材料主要是用于表面安装电路板的焊接，它直接关系到整个电路板的质量。表面安装设备是组成表面安装自动化生产线的设备。2.3.1表面安装材料1．铅锡焊膏用回流焊设备焊接SMT电路板要使用铅锡焊膏。足够的粘性焊膏可以把SMT元器件粘附在印制电路板上，以便于回流焊接。焊锡膏由焊粉和糊状助焊剂组成。用丝网印刷、漏板印刷等自动化涂敷，便于实现和回流焊工艺的衔接，能满足各种电路组件对焊接可靠性和高密度性的要求。格物致新·厚德泽人2．表面安装使用的沾合剂用于粘贴SMT元器件的沾合剂称为贴片胶。在双面混装表面安装电路板的焊接面，先将贴片胶涂敷在印制电路板贴放元件位置的底部或边缘，贴放SMT元器件，待固化后，翻版插装THT元件，最后进行波峰焊接。5.3.2表面安装设备1．丝网印刷机⑴丝网印刷机的组成①印刷头单元：包括刮板架和刮刀，刮板架的作用是带动刮刀做往复运动。刮刀的作用是完成印刷油墨从丝网上转移到承印的器件。格物致新·厚德泽人②传输印制电路板单元：包括印制电路板的装载，卸栽部分，方向从左到右，实际据具体情况而定；③工作台单元：即X-Y位移部，印制电路板水平校正，垂直校正，工作台应有X、Y、Z、θ三维调节功能。④清洁单元：在机器的前部，清洁模板。。⑤网板固定单元：用于丝网框的固定、印刷间隙调整、印刷图形的对准、丝网剥离。⑥彩色二维检查单元：用锡膏检查照相装置判断焊锡膏的面积、位置偏位及桥连情况。格物致新·厚德泽人⑵丝网印刷涂敷焊膏的图格物致新·厚德泽人2．SMT元器件贴装机将表面安装元器件准确地贴放到印制电路板上印好焊锡膏或贴片胶的相应位置上的过程，叫做贴装（贴片）工序。⑴自动贴片机的结构贴装机的基本结构包括机器本体、片状元器件供给系统、印制板传送与定位装置、贴装头及其驱动定位装置、贴装工具（吸嘴）、计算机控制系统及光学检测与视觉对中系统，保证芯片准确定位。高速旋转（转塔式）贴片机高速多功能贴片机格物致新·厚德泽人⑵各部分功能介绍①机器本体贴片机的本体是用来安装和支撑贴装机的底座，本机采用高刚性金属机架，配合防震橡胶脚座来支撑整机。②贴装头贴装头也叫吸——放头，它相当于机械手，它的动作由拾取——贴放、旋转——定位两种模式组成。高速旋转贴片机由16个贴装头组成，每个贴装头有6只吸嘴，故可以吸放多种大小不同的元器件。通过程序控制，贴装头完成拾取－放置元器件的动作。格物致新·厚德泽人16个贴装头只能做水平方向旋转，贴装头在1号位从送料器吸起元器件，在旋转中通过线性传感器，完成校正、测试，到9号位完成贴片工序。贴放位置由电路板定位系统X、Y高速运动实现。从10号位到16号位完成根据光学检测系统检测到的下一个元件形状大小来选择吸嘴头的任务。格物致新·厚德泽人③供料系统适合于表面组装元器件的供料装置有编带、管状、托盘和散装等几种形式。根据元器件的包装形式和贴片机的类型而确定。为贴装头提供新的待取元件。正在工作的松下高速旋转贴片机格物致新·厚德泽人④电路板定位系统电路板定位系统可以简化为一个固定了印制电路板的X—Y二维平面移动的工作台。在计算机控制系统的操纵下，通过高精度线性传感器，使印制电路板随工作台移到贴装位并被精确定位，贴装头把元器件准确地释放到印制电路板的元器件位。⑤光学定位系统贴装头拾取元器件后，CCD摄像机对元器件成像，并转化成数字图像信号，经计算机分析出元器件的几何中心和几何尺寸，与控制程序中的数据比较，计算出吸嘴中心与元器件中心在X、Y、θ的误差，及时修正，保证元器件引脚与印制电路板的焊盘重合。⑥计算机控制系统计算机控制系统是指挥贴片机进行准确有序操作的核心。。格物致新·厚德泽人3．回流焊（再流焊）炉回流焊炉，它是用来对表面安装的元器件进行焊接，即对已经贴装在印制电路板焊盘焊膏上的元器件预热，回流加温，使焊膏融化，最后经冷却后，使表面贴装元器件与印制电路板形成焊点，实现沾接。回流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB板传送装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置以及计算机控制系统组成。格物致新·厚德泽人回流焊工作过程是：印制电路板由传动装置送入炉内，在印制电路板上面有四个温区，下面有两个温区。由PH1和PHL组成第一预热区域，其作用是活性助焊剂，使焊膏中的助焊剂浸润焊接对象，元器件得到充分预热；PH2组成第二干燥区域，用于干燥助焊剂，使焊膏中的低沸点溶剂和抗氧化剂挥发，化成烟气排出，REF1、REF2和REFL组成第三焊接区域，使焊盘上的膏状焊料在热空气中再次熔化，浸润焊接面，REFL用来稳定温度曲线。第四区域为冷却区，使焊料冷却凝固以后，全部焊点同时完成焊接。格物致新·厚德泽人§2.4SMT的检修2.4.1表面安装电路板的质量检测1．裸板目测检查裸板目测检查，其一是焊点检查，看焊点是否光滑、均匀，有没有桥接短路；其二是元器件检查，看元器件是否有漏焊，是否准确焊在焊盘上等；有时可以借助放大镜观察细小印制板线是否断裂，小元器件是否脱落。2．加载通电检查（1）在线测试（ICT）ICT测试（INCIRCUITTESTER）是使用专门的针床与已焊接好的电路板上的元器件焊点接触，并用数百毫伏电压和10毫安以内电流进行分立隔离测试，从而精确地测了所装元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障是哪个元件或开路位于哪个点准确显示出来。格物致新·厚德泽人（2）功能测试（FCT）FCT测试（FUNCTIONALTESTER）是将线路板上的被测试单元作为一个功能体，对其提供输入信号，按照功能体的设计要求检测输出信号。（3）自动光学检测（AOI）AOI采用了高级的视觉系统、新型的给光方式、高的放大倍数和复杂的处理法，从而能够以高测试速度获得高缺陷捕捉率。AOI系统能够检验大部分的元器件，包括有：矩形元件（0805或更大）、圆柱形元件、钽电解电容器、线圈、晶体管、排组、FP、SOIC（0.4mm间距或更大）、连接器、异型元件等，能够检测出元器件漏贴、钽电容的极性错误、焊脚定位错误或者偏斜、引脚弯曲或者折起、焊料过量或者不足、焊点桥接或者虚焊等。格物致新·厚德泽人AOI设备主要分三种：日本OMRON公司的（VT-PRO、VT-PRO-Z、VT-WINTI）。三种设备都可以做焊膏丝印后检查、元器件贴片后检查、回流焊接后检查。VT-PRO和VT-PRO-Z机器外观一样，见图（a），但使用的软件不同。VT-WINTI机器见图5.22（b），通过VT—WINTI机器的检查拍下的SMT电路板照片见图（c）。（a）VT-PRO和VT-PRO-Z机器（b）VT—WINTI机器（c）SMT电路板照片格物致新·厚德泽人⑷自动X射线检测（X-RAY）当待测电路板进入机器内部后，位于电路板上方有一X射线发射管，其发射的X射线穿过电路板后被置于下方的探测器（一般为摄像机）接收，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅，因此与玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比，照射在焊点上的X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图像，使得对焊点的分析变得相当直观。图（a）是通过X射线拍摄到的电路板桥接短路的照片。2D传输影像放大图像3D影像图（a）电路板桥接短路图格物致新·厚德泽人3DX射线技术除了可以检验双面贴装电路板外，还可以对那些不可见焊点如BGA等进行多层图像切片检测，即对BGA焊接连接处的顶部、中部和低部进行逐层检验。同时利用此方法还可测通孔元器件的焊点，检查通孔中焊料是否充实，从而极大地提高焊点连接质量。图（b）是焊点虚焊的照片。2D传输影像放大图像3D影像图（b）电路板焊点虚焊格物致新·厚德泽人2.4.2表面安装电路板的修理表面安装维修工作台是用于表面安装电路板的维修，或者对品种变化多而批量不大的产品进行生产的时候，表面安装维修工作台能够发挥很好的作用。维修工作台由一个小型化的贴片机和焊接设备组合而成。大多维修工作台装备了高分辨率的光学检测系统和图像采集系统，操作者可以从监视器的屏幕上看到放大的电路焊盘和元器件电极的图像，使元器件能够高