SMT工艺

THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page1of12一.概述.1.SMT:表面装贴工艺.指将无引脚的片式元件(SMD)装贴于线路板上的组装技术SMT技术在电子产品制造业中,已被越来越多的工厂采用.是电子制造业的发展趋势.SMT:Surfacemountingtechnology表面装贴工艺SMD:Surfacemountingdevice表面装贴元件2.特点A.由于采用SMT机器,自动化程度高,减少了人力。B.元件尺寸小，且无引脚，可使电子产品轻，薄，小型化。C．装配密度高，速度快。二．OKMCOSMT生产工艺流程，如下：印刷线路板DEK印刷锡浆：使用机器将锡浆印刷在线路板上。(DEK-265印刷锡浆机)NITTO贴片机：使用机器将规则元件贴在线路板上。(NITTO多元件高速贴片机)TENRYU贴片机：使用机器将不规则元件贴在线路板上。(TENRYU中速贴片机)HELLER回流炉:热风回流,将锡浆熔解,形成焊点.(HELLER回流炉)炉后检查：检查焊锡品质,如短路,少锡,元件移位等。(使用检查模板检查)等待插机三．工艺简介。1.锡浆印刷。采用的机器：DEK-265锡浆印刷机(英国DEK公司)。THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page2of12１.1基本原理。以一定的压力及速度，用金属或橡胶刮刀将装在钢网上的锡浆通过钢网漏印在线路板上。锡浆成份为：锡63%,铅37%,松香含量:9-10%,熔点为183OC.步骤为：送入线路板线路板光学定位（对基准点）印刷锡浆送出线路板图示：锡浆钢网(厚刮刀0.15MM)顶针线路板(PCB)1.2DEK265印刷锡浆机印刷锡浆的品质直接影响点焊回流炉的品质,所以需要检查锡浆的印刷品质.一般地,主要检查以下的项目:少锡短路无锡浆偏位印刷轮廓不良：拉尖，锡浆下垂。如果钢网无损坏，印刷参数设置合适，通常印刷后，无以上不良。主要的控制方法为过程技术员监控锡浆的厚度，如太厚，易产生QFPIC短路或锡珠。如太薄，易产生假焊或少锡。1.3要达到好的印刷品质,必须具备以下几点:(OKMCO选用原则)A．好的印刷钢网:钢网厚度,钢网的开口尺寸等参数合适，孔壁垂直，无损坏。如果钢网太厚,或开口尺寸太大，印刷在线路板上的锡浆份量就会太多，容易引起锡珠问题.同时,在元件较密集或IC脚距较小的地方，容易引起短路。如果钢网太薄。或开口尺寸太小，印刷在线路板上的锡浆份量就会太少，容易引起少锡，假焊，元件偏移等问题。制造钢网的技术,通常有激光法及化学蚀刻法.激光制造的钢网孔壁开口上大下小,光滑度好，孔壁无破损,锡浆印刷后容易脱离钢网,锡浆的轮廓也较好。化学蚀刻法制造的钢网孔壁开口两头大,中间小,孔壁光滑度差，,锡浆印刷后不容易脱离钢网,会留在钢网中,故线路板上的锡浆轮廓较差,易引起少锡,假焊,或短路。一般地，对使用QFPIC(间距为:0.5mm)的线路板,宜采用激光钢网，钢网厚度为：0.15mm。QFPIC(间距为:0.50mm)的开口尺寸宽度为:0.21-0.22mm,长度无需更改.对于无QFPIC,可采用厚度为0.2mm的激光钢网.B.选择合适的锡浆：粘度及颗粒大小合适，…………粘度太小,锡浆较稀,印刷后的轮廓较差,产生锡浆塌陷,易引起IC短路的现象.粘度太大,锡浆较稠,印刷后的锡浆在分离时较易被钢网带走一部分,产生拉尖现象,易引起少锡,假焊等现象.C.印刷刮刀的选择.一般地，对印刷有QFPIC(间距为:0.5mm)的激光钢网，采用金属刮刀,保证印刷后的QFP位的锡浆轮廓轻晰。对于无QFPIC的激光钢网,采用红色的橡胶刮刀.THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page3of12D.主要印刷参数设置合适:印刷速度,印刷压力,分离速度…….印刷的速度及压力影响印刷锡浆的品质.通常需要综合考虑,根据印刷的品质决定印刷参数.印刷压力小,钢网表面印刷地不干净,印刷的锡浆轮廓不清晰,锡浆较厚.印刷压力大,钢网表面印刷地干净,锡浆会渗出,有凹陷的倾向,锡浆偏薄.印刷速度慢,印刷出的锡浆较厚,轮廓较好.印刷速度快,会刮去孔内的锡浆,印刷出的锡浆较薄,轮廓不良,易引起少锡.分离速度快，易引起锡浆拉尖的现象。分离速度慢，锡浆轮廓较好,但生产的速度慢。一般地,压力选择的范围为:7-10KG.速度选择的范围为:40-50mm/Sec.分离速度选择的范围为：0.1-0.2mm/Sec.2.NITTO贴片。采用NITTO机将电子元件装贴于线路板中，如电容，电阻，电感等。NITTO机不同于一般意义上的贴片机，它是一种特别的贴片机:它使用特制的装料模板，特制的吸嘴模板进行多个元件(一次最多320-400个)同时吸料及贴片的机器，所需时间为16秒，平均每个元件0.05秒．NITTO机在电子产品制造业中,只有极少数的工厂采用.它较适用于单一产品,大批量生产的工厂.OKMCO就是其中的一个使用此机器的工厂.2.1优点．A．高速，平均每个元件0.05秒．机型教少，且产量极大时采用较合适．B．操作简单．2.2缺点．A.通用性及灵活性不强．机型多时不适合，装换机型需花较长时间．B.每个机型需要一套独立的模具，价格昂贵．C.机器及其配件价格十分昂贵．D.编程复杂,模具与程序都由NITTO提供.贴片品质主要由模具决定,模具设计及制造不良会引起较大的品质问题。E.机器的报警故障较多．理论上，贴320个元件只需16秒，但实际上，效率最多只有85%左右,需要19秒以上．2.3NITTO机贴的元件有以下要求:A.无极性要求,无方向要求.B.元件的外形为长方形或圆柱形.THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page4of12C.元件的尺寸规则,长,宽,高符合NITTO公司的要求.NITTO公司的尺寸要求比其他贴片机的尺寸严格.不是所有的供应商生产的元件都符合NITTO的要求．D.元件的包装方式为BULK,即散装．每盒数量为5K-25K.2.3NITTO机的工作原理．采用机械定位,将线路板固定.根据程序,机器吹气,将元件掉于装料模板上.A机器进行光照处理,检测模板上有元件无遗漏.B吸料模板上的吸嘴将元件吸起.C机器进行光照处理,检测模板上无元件,元件已被吸料模板上的吸嘴吸起.D吸料模板上的吸嘴将元件贴于线路板上.E传送带传送出线路板,贴片完成.FA.机器吹气,将元件从塑胶料盒中吹出,然后元件通过金属感应管,下料模具的塑胶管掉在装料模板上.塑胶料盒:元件装在其中.金属感应管：元件从此管掉下，机器感应到元件.如无元件掉下，机器则报警。下料模具塑胶管：物料从此管掉下到模板上。元件THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page5of12装元件的模板(template):元件掉于孔内.B.机器使用照像镜头,检查装料模板上是否齐全,无漏元件的情况.如有,机器会报警,提醒操作员进行补料.照像镜头:接收处理模板上元件信息.元件装元件的模板:此时,模板上有元件.光线发光管C.装有多个吸嘴的吸料模板将元件从装料模板上吸起.吸料模板:此时,将元件吸起.THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page6of12吸嘴元件装元件的模板:此时,模板上无元件.D.机器使用照像镜头,检查装料模板上的元件是否被吸料模板上吸嘴全部吸起,是否有元件遗留在装料模板上.如有,机器会报警,提醒操作员进行操作机器进行再次吸料.照像镜头装元件的模板:此时,模板上无元件.感应光发光管E.装有多个吸嘴的吸料模板将元件贴于线路板上,吸料模板:元件已贴放于线路板上.元件线路板THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page7of12F.传送带将线路板送出,贴片完成.元件线路板3.TENRYU贴片机.TENRYU贴片机是一种普通的贴片机.它采用逐个吸料,逐个贴片的方式,因而速度较慢.TENRYU与NITTO机是两种完全不同类型的贴片机.3.1优点．A.通用性及灵活性强．转换机型较容易．B.可贴装各种尺寸的元件,如电阻,电容,QFP,BGA,CONNECTOR等．C.可随意编写程序.3.2缺点．A．低速，贴电阻,电容,平均每个元件0.50秒,贴QFP,平均每个元件0.90秒以上．B.机器不稳定,贴片品质较易波动．特别是贴0.5mm的QFP.3.3TENRYU机的工作原理．采用机械定位,将线路板固定.机器找线路板基准点,进行光学对位.THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page8of12吸嘴吸起元件A机器进行真空检测,检查吸嘴上有无元件.B吸嘴吸着元件,进行元件光学对中处理,检查元件的影像是否符合要求.C吸嘴将元件贴放于线路板上.D机器进行真空检测,检查吸嘴上已无元件.E传送带传送出线路板,贴片完成.FA.吸嘴将元件从供料器上吸起.吸嘴元件供料器:装元件于此B.机器使用真空系统,检查吸嘴上是否有元件.如有,机器会报警,提醒操作员进行操作机器进行再次吸料.吸嘴元件THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page9of12C.机器使用影像处理镜头检查吸嘴上元件的外形.如不符合要求,机器会报警,提示影像处理不良.元件影像处理镜头D.吸嘴将元件贴于线路板上.吸嘴元件线路板E.机器使用真空系统,检查吸嘴上应无元件.如有,机器会报警.THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page10of12吸嘴F.传送带将线路板送出,贴片完成.元件线路板4.热风回流炉.采用的机器：HELLEL回流炉.它采用上下对称的加热区.如图:上温区THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page11of12轨道下温区4.1原理:利用热风气流,用一定的温度曲线,将印刷在PCB上元件孔位处的锡浆熔化,然后冷却,形成焊点,将贴片元件焊接与线路板上.如下图。热风气流元件PCB(线路板)热风气流4.2温度曲线.根据锡浆的特性,设置温度曲线.温度快速加热区保温区焊接区冷却区THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page12of12时间温度曲线分为四个区域:A.快速加热区.将线路板由常温尽块地提升温度,加热。但加热不可以引起线路板,元件的损坏,以及助焊剂的爆失.通常,加热速率为1-3oC/Sec.B.保温区.锡浆被保持在一个”活化温度”,使其中的助焊剂对锡铅粉末和被焊表面进行清洁工作.C.焊接区.此时,锡浆处于锡铅粉末熔点(183oC)之上,它是整个温度曲线的心脏。板上未超过锡铅粉末熔点的部分仍保持非焊接状态,同时板上承受太大温差的部分会遭到热量的损坏,这会造成鳞状的锡浆残留物,线路板的分层,及零件损坏.超过锡铅粉末熔点的目的是为了让锡铅粉末微粒结合成为锡球并让被焊金属表面充分润湿.更高的温度有助于提高助焊剂的有效活性,但同时也会加速二次氧化的过程.锡铅合金的黏性与表面张力却会随温度上升而减小,这将有助于润湿沾锡速度的提高.因此,在锡铅粉末熔点之上,存在一个理想再流焊的蜂值温度与时间的最佳组合.D.冷却区.这段中,锡铅粉末已经熔化并充分润湿被焊接表面,应该用尽可能快的速度来进行冷却.,这样有助于得到明亮的焊点并有好的外形.缓慢冷却会导致线路板材料的更多分解而进入锡中,从而产生灰暗毛糙的焊点.借助冷却风扇,降低锡浆温度，形成锡点，并将线路板冷却至常温。四.SMT焊锡坏机及原因.坏机现象原因解决方法1．QFPIC连锡。1．印刷锡浆量多,锡浆太厚。2．温度曲线设置不好。3．锡浆不良,印刷后有倒下的倾象。4.贴片压力太大.1．选用0.15mm的激光钢网，并减小IC的开口尺寸，以减少锡浆量。2．重新设置温度曲线。3．选用印刷后轮廓较好的锡浆，较少IC短路的锡浆。4.调校Tenryu机器的贴片高度.THOMSONOKMCORev.:01SMT工艺Page13of125.IC偏位.5.调校Tenryu机器的贴片坐标.2.少锡。1．印刷锡浆量少。2．线路板与钢网分离时，锡浆被钢网带走。3．钢网的印刷孔被堵塞。1．钢网上的锡浆量不足够，须加入锡浆。2．设置较慢的分离速度，锡浆不会被钢网带走，以使锡浆印刷后轮廓较好。3．检查钢网，清洗钢网。3．无锡。1．钢网上的锡浆量不足够。2