SMT自动贴装机贴片工艺

第五章自动贴装机贴片通用工艺5.1工艺目的本工序是用贴装机将片式元器件准确地贴放到印好焊膏或贴片胶的PCB表面相对应的位置上。5.2贴片工艺要求5.2.1贴装元器件的工艺要求a.各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求。b.贴装好的元器件要完好无损。c.贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。对于一般元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0.2mm，对于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0.1mm。d.元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。允许偏差范围要求如下：—矩型元件：在PCB焊盘设计正确的条件下，元件的宽度方向焊端宽度3/4以上在焊盘上；在元件的长度方向元件焊端与焊盘交叠后，焊盘伸出部分要大于焊端高度的1/3；有旋转偏差时，元件焊端宽度的3/4以上必须在焊盘上。贴装时要特别注意：元件焊端必须接触焊膏图形。—小外形晶体管（SOT）：允许X、Y、T（旋转角度）有偏差，但引脚（含趾部和跟部）必须全部处于焊盘上。—小外形集成电路（SOIC）：允许X、Y、T（旋转角度）有贴装偏差，但必须保证器件引脚宽度的3/4（含趾部和跟部）处于焊盘上。—四边扁平封装器件和超小形封装器件（QFP）：要保证引脚宽度的3/4处于焊盘上，允许X、Y、T（旋转角度）有较小的贴装偏差。允许引脚的趾部少量伸出焊盘，但必须有3/4引脚长度在焊盘上、引脚的跟部也必须在焊盘上。5.2.2保证贴装质量的三要素a元件正确要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置；b位置准确元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。元器件贴装位置要满足工艺要求。两个端头的Chip元件自定位效应的作用比较大，贴装时元件宽度方向有3/4以上搭接在焊盘上,长度方向两个端头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形，再流焊时就能够自定位，但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有接触焊膏图形，再流焊时就会产生移位或吊桥；正确不正确图5-1Chip元件贴装位置要求示意图对于SOP、SOJ、QFP、PLCC等器件的自定位作用比较小，贴装偏移是不能通过再流焊纠正的。如果贴装位置超出允许偏差范围，必须进行人工拨正后再进入再流焊炉焊接。否则再流焊后必须返修，会造成工时、材料浪费，甚至会影响产品可靠性。生产过程中发现贴装位置超出允许偏差范围时应及时修正贴装坐标。手工贴装或手工拨正时要求贴装位置准确，引脚与焊盘对齐，居中，切勿贴放不准，在焊膏上拖动找正，以免焊膏图形粘连，造成桥接。c压力（贴片高度）合适。贴片压力（Z轴高度）要恰当合适贴片压力过小，元器件焊端或引脚浮在焊膏表面，焊膏粘不住元器件，在传递和再流焊时容易产生位置移动，另外由于Z轴高度过高，贴片时元件从高处扔下，会造成贴片位置偏移；贴片压力过大，焊膏挤出量过多，容易造成焊膏粘连，再流焊时容易产生桥接，同时也会由于滑动造成贴片位置偏移，严重时还会损坏元器件。吸嘴高度合适吸嘴高度过高吸嘴高度过低（等于最大焊球直径）吸嘴元件焊料颗粒吸嘴高度合适元件从高处扔下贴片压力过大贴片压力适当元件移位焊膏被挤出造成粘连、元件移位、损坏元件图5-2元件贴装高度要求示意图5.3全自动贴装机贴片工艺流程新产品贴装老产品贴装文件准备文件准备Yes离线编程吗?No离线编程贴装前准备贴装前准备开机开机安装供料器在线编程Yes安装供料器了吗？No上PCB安装供料器做视觉核查程序首件试贴调整程序首件试贴YESNONoYes贴装检验转再流焊关机5.4离线编程贴装机是计算机控制的自动化生产设备。贴片之前必须编制贴片程序。贴片程序由拾片程序和贴片程序两部分组成。拾片程序就是告诉机器到哪里去拾片、拾什么样的元件、元件的包装是包装是什么样的等拾片信息。其内容包括：每一步的元件名、每一步拾片的X、Y和转角T的偏移量、供料器料站位置、供料器的类型、拾片高度、抛料位置、是否跳步。贴片程序就是告诉机器把元件贴到哪里、贴片的角度、贴片的高度等信息。其内容包括：每一步的元件名、说明、每一步的X、Y坐标和转角T、贴片的高度是否需要修正、用第几号贴片头贴片、是否同时贴片、是否跳步等，贴片程序中还包括PCB和局部Mark的X、Y坐标信息等。编程的方法有离线编程和在线编程两种方法。对于有CAD坐标文件的产品可采用离线编程，对于没有CAD坐标文件的产品，可采用在线编程。离线编程是指利用离线编程软件和PCB的CAD设计文件在计算机上进行编制贴片程序的工作。离线编程可以节省在线编程时间，从而可以减少贴装机的停机时间，提高设备的利用率，离线编程对多品种小批量生产特别有意义。离线编程软件一般由两部分组成：CAD转换软件和自动编程并优化软件。离线编程的步骤：PCB程序数据编辑自动编程优化并编辑将数据输入设备在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑校对检查并备份贴片程序。5.4.1PCB程序数据编辑PCB程序数据编辑有三种方法：CAD转换；利用贴装机自学编程产生的坐标文件；利用扫描仪产生元件的坐标数据。其中CAD转换最简便、最准确。5.4.1.1CAD数据转换aCAD转换项目：—每一步的元件名—说明—每一步的X、Y坐标和转角T—mm/inch转换—坐标方向转换—角度T的转换—比率—源点修正值bCAD转换操作步骤—调出表面组装元器件坐标的文本文件当文件的格式不符合要求时，需从EXCEL调出文本文件；在弹出的文本导入向导中选分隔符，单击下一步，选空格，单击下一步，选文本，单击完成后在EXCEL中显示该文件；通过删除、剪切、和粘贴工具，将文件调整到需要的格式。—打开CAD转换软件—选择CAD数据格式如果建立新文件,会弹出一个空白FormatEdit窗口；如果编辑现有文件，则弹出一个有数据的格式编辑窗口，然后可以对弹出的格式进行修改和编辑。—对照文本文件，输入需要转换的各项数据—存盘后即可执行转换5.4.1.2利用贴装机自学编程产生的坐标程序通过软件进行转换和编辑当没有表面组装元器件坐标的CAD文本文件时，可利用贴装机自学编程产生的贴片坐标，再通过软件进行转换和编辑（软件需要具备文本转换功能）a转换和编辑条件—需要一块没有印刷焊膏的PCB—需要表面组装元器件明细表和装配图—一张3.5英寸2HD的格式化软盘b操作步骤—利用贴装机自学编程输入元器件的名称、X、Y坐标和转角T，其余参数都可以在自动编程和优化时产生。（如果贴装机自身就装有优化软件，则可直接在贴装机上优化，否则按照以下步骤进行）—将贴装机自学编程产生的坐标程序备份到软盘—将贴装机自学编程产生的坐标程序复制到CAD转换软件中—将贴装机自学编程产生的坐标程序转换成文本文件—对文本文件进行格式编辑—转换5.4.1.3利用扫描仪产生元器件的坐标数据（必须具备坐标转换软件）a把PCB放在扫描仪的适当位置上进行扫描；b通过坐标转换软件产生PCB坐标文件；c按照5.4.1.1进行CAD转换。5.4.2自动编程优化并编辑操作步骤：打开程序文件输入PCB数据建立元件库自动编程优化并编辑。a打开程序文件按照自动编程优化软件的操作方法，打开已完成CAD数据转换的PCB坐标文件。b输入PCB数据—输入PCB尺寸：长度X(沿贴装机的X方向)、宽度Y(沿贴装机的Y方向)、厚度T。—输入PCB源点坐标：一般X、Y的源点都为0。当PCB有工艺边或贴装机对源点有规定等情况时，应输入源点坐标。—输入拼板信息：分别输入X和Y方向的拼板数量、相邻拼板之间的距离；无拼板时，X和Y方向的拼板数量均为1，相邻拼板之间的距离为0。c对凡是元件库中没有的新元件逐个建立元件库输入该元件的元件名称、包装类型、所需要的料架类型、供料器类型、元器件供料的角度、采用几号吸嘴等参数，并在元件库中保存。d自动编程优化并编辑完成了以上工作后即可按照自动编程优化软件的操作方法进行自动编程优化，然后还要对程序中某些不合理处进行适当的编辑。5.4.3将数据输入设备a将优化好的程序复制到软盘。b再将软盘上的程序输入到贴装机5.4.4在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑a调出优化好的程序。b做PCBMark和局部Mark的Image图像。c对没有做图像的元器件做图像，并在图像库中登记。d对未登记过的元器件在元件库中进行登记。e对排放不合理的多管式振动供料器根据器件体的长度进行重新分配，尽量把器件体长度比较接近的器件安排在同一个料架上。并将料站排放得紧凑一点，中间尽量不要有空闲的料站，这样可缩短拾元件的路程。f把程序中外形尺寸较大的多引脚窄间距器件例如160条引脚以上的QFP，大尺寸的PLCC、BGA以及长插座等改为SinglePickup单个拾片方式,这样可提高贴装精度。g存盘检查是否有错误信息，根据错误信息修改程序。直至存盘后没有错误信息为止。5.4.5校对检查并备份贴片程序a按工艺文件中元器件明细表，校对程序中每一步的元件名称、位号、型号规格是否正确。对不正确处按工艺文件进行修正。b检查贴装机每个供料器站上的元器件与拾片程序表是否一致。c在贴装机上用主摄像头校对每一步元器件的X、Y坐标是否与PCB上的元件中心一致，对照工艺文件中元件位置示意图检查转角T是否正确，对不正确处进行修正。（如果不执行本步骤，可在首件贴装后按照实际贴装偏差进行修正）d将完全正确的产品程序拷贝到备份软盘中保存。e校对检查完全正确后才能进行生产。5.5贴装前准备5.5.1准备相关产品工艺文件5.5.2根据产品工艺文件的贴装明细表领料（PCB、元器件）并进行核对5.5.3对已经开启包装的PCB，根据开封时间的长短及是否受潮或污染等具体情况，进行清洗和烘烤处理5.5.4对于有防潮要求的器件，检查是否受潮，对受潮器件进行去潮处理开封后检查包装内附的湿度显示卡，当指示湿度＞20％（在23℃±5℃时读取）,说明器件已经受潮，在贴装前需对器件进行去潮处理。去潮的方法可采用电热鼓风干燥箱，在125±1℃下烘烤12—20h。去潮处理注意事项：a应把器件码放在耐高温(大于150℃)防静电塑料托盘中进行烘烤；b烘箱要确保接地良好，操作人员手腕带接地良好的防静电手镯；c操作过程中要轻拿轻放，注意保护器件的引脚，引脚不能有任何变形和损坏。对于有防潮要求器件的存放和使用：开封后的器件和经过烘烤处理的器件必须存放在相对湿度≤20％的环境下（干燥箱或干燥塔），贴装时随取随用；开封后，在环境温度≤30℃，相对湿度≤60％的环境下72小时内或按照该器件外包装上规定的时间（有的规定7天）完成贴装；当天没有贴完的器件，应存放在相对湿度≤20％的环境下。5.5.5按元器件的规格及类型选择适合的供料器，并正确安装元器件编带供料器装料时，必须将元件的中心对准供料器的拾片中心。5.5.6设备状态检查—检查压缩空气源的气压应达到设备要求，一般为6~7kg/cm2。—检查并确保导轨、贴装头移动范围内、自动更换吸嘴库周围、托盘架上没有任何障碍物。5.6开机a按照设备安全技术操作规程开机；b检查贴装机的气压，是否达到设备要求，一般为5kg/cm2左右；c打开伺服；d将贴装机所有轴回到源点位置；e根据PCB的宽度，调整贴装机导轨宽度，导轨宽度应大于PCB宽度1mm左右，并保证PCB在导轨上滑动自如；f设置并安装PCB定位装置—首先按照操作规程设置PCB定位方式，一般有针定位和边定位两种方式；—采用针定位时应按照PCB定位孔的位置安装并调整定位针的位置，要使定位针恰好在PCB的定位孔中间，使PCB上下自如；—若采用边定位，必须根据PCB的外形尺寸调整限位器和顶块的位置。g根据PCB厚度和外形尺寸安放PCB支撑顶针，以保证贴片时PCB上受力均匀，不松动。若为双面贴装PCB，B（第一）面贴装完毕后，必须重新调整PCB支撑顶针的位置，保证A（第二）面贴片时，PCB支撑顶针应避开B面已经贴装好的元器件。h设置完毕，则可装上PCB，进行在线编程或贴片操作了。5.7在线（自学）编程对于已经完成离线编程的产品，可直接调出产品