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先进电子制造技术表面组装技术介绍

• 2 高频特性好—无引线或短引线,寄生参数(电容、电感)小、噪 声小、去偶合效果好。
• 3 耐振动抗冲击。
THC 1/8W电阻
•SMC 0603电阻
THT
SMT
SMT技术的优势
• 4 有利于提高可靠性——焊点面接触,消除了元器件与PCB之 间的二次互连。减少了焊接点的不可靠因素。
SMT技术的优势
BTU
MPM Pansert Pansert
Heller
小批量多品种生产线
传统配置: • 方式1:1台多功能机(或1台复合机) • 方式2:1~2台高速机+ 1台多功能(泛用)机
中大型生产线 例如手机、电脑主板生产线
• 方式1:传统配置(1台多功能机+2~3台高速机) • 方式2:复合式系统。例如Simens的HS系列。 • 方式3:平行(模块化)系统。例如PHILIPS公
• 在线测
• 在线测试设备采用专门的隔离技术可以测试电阻 器的阻值、电容器的电容值、电感器的电感值、 器件的极性、以及短路(桥接)、开路(断路) 等参数,自动诊断错误和故障,并可把错误和故 障显示、打印出来,可直接根据错误和故障进行 修板或返修,在线测的检测正确率和效率较高。
功能测
• 功能测用于表面组装板的电功能测试和检验。功能 测就是将表面组装板或表面组装板上的被测单元作 为一个功能体输入电信号,然后按照功能体的设计 要求检测输出信号,大多数功能测都有诊断程序, 可以鉴别和确定故障。但功能测的设备价格都比较 昂贵。
流焊炉入口到出口大约需要5~6分钟就完成了干燥、预热、熔化、冷
却全部焊接过程。


印刷焊膏
贴装元器件
再流焊

b 波峰焊工艺——用微量的贴片胶将片式元器件粘接在印制板
上。然后插装分立元器件,最后与插装元器件同时进行波峰焊接。





• 印刷贴片胶 贴装元器件 胶固化 插装元器件 波峰焊
(2) 按组装方式可分为全表面组装、单面混装、双面混装
复合式
• 复合式机器是从动臂式机器 发展而来,它集合了转盘式 和动臂式的特点,在动臂上 安装有转盘。
• 例如Simens的Siplace80S系列 贴片机,有两个带有12个吸 嘴的转盘。由于复合式机器 可通过增加动臂数量来提高 速度,具有较大灵活性,
• Simens的HS50机器安装有4个 这样的旋转头,贴装速度可 达每小时5万片。
上下加热源 PCB传输装置 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
3.2.3.2 再流焊炉的主要技术指标 • a 温度控制精度:应达到±0.1~0.2℃; • b 传输带横向温差:要求±5℃以下,无铅要求±2℃以下; • c 温度曲线测试功能:如果设备无此配置,应外购温度曲线采
二. 表面组装技术介绍
• SMT组成 • 生产线及设备 • 元器件 • PCB • 工艺材料
1. 表面组装技术的组成
—表面组装元器件:封装技术、制造技术、包装技术; —基板技术:单、多层印制板(PCB)、陶瓷基板、金属基板 ;
表 —组装材料:粘结剂、焊膏、焊丝、焊球、焊片、焊棒、
面 组
阻焊剂、助焊剂、清洗剂;
多品种、小批量生产时可以不连线。
(1) AOI置于锡膏印刷之后
可检查: • 焊膏量不足。 • 焊膏量过多。 • 焊膏图形对焊盘的重合不良。 • 焊膏图形之间的粘连。 • PCB焊盘以外处的焊膏污染
(2) AOI置于回流焊前
可检查: • 是否缺件 • 元件是否贴错 • 极性方向是否正确 • 有无翻面和侧立 • 元件位置的偏移量 • 焊膏压入量的多少。
0.3~0.6S/ Chip左右。
(c) 对中方式:机械、激光、全视觉、激光/视觉混合对中 。
(d) 贴装面积:可贴装PCB尺寸,最大PCB尺寸应大于 250×300 mm。
(e) 贴装功能:是指贴装元器件的能力。一般高速机只能 贴装较小的元器件;多功能机可贴装最大60×60 mm器件 ,及异形元器件。
3.2.4 检测设备
• 自动光学检测 AOI
焊端
自动光学检测(AOI)
• 随着元器件小型化、SMT的高密度化,人工目 视检验的难度和工作量越来越大,而且检验人员 的判断标准也不统一。为了SMT配合自动生产线 高速度、大生产,以及保证组装质量的稳定性。 AOI越来越被广泛应用。
AOI的应用
主要有三个放置位置: (1)锡膏印刷之后 (2)回流焊前 (3)回流焊后
司 的FCM系列。
手机生产线
丝印机 AOI 高速机
高速机 泛用机 AOI 回流焊
3.2 SMT生产线主要设备

SMT生产线主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装
机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备有检测设备、返修
设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。
3.2.1 印刷机——用来印刷焊膏或贴片胶的。将焊膏(或贴片胶)正确 地漏印到印制板相应的焊盘(位置)上。 3.2.1.1 印刷机的基本结构 • a 夹持基板(PCB)的工作台 • b 印刷头系统 • c 丝网或模板以及丝网或模板的固定机构 ; • d 保证印刷精度而配置的清洗、二维、 三维测量系统等选件。 • e 计算机控制系统 3.2.1.2 印刷机的主要技术指标 • a 最大印刷面积:根据最大的PCB尺寸确定 。 • b 印刷精度:一般要求达到±0.025mm。
富士 NXT 模组型高速多功能贴片机
• 该贴片机有 8 模组和 4 模组两种基座, M6 和 M3 两种模 组, 8 吸嘴,4 吸嘴和单吸嘴三种贴片头,可通过灵活组合 满足不同产量要求。
• 单台产量最高可达 40000 芯片/小时 • 单台机器可完成从微型 0201 到 74 × 74mm 的大型器件(甚
三. SMT的发展动态及新技术介绍
(参考:[工艺] 第14章)
• 表面组装技术(SMT)是无需对印制板钻 插装孔,直接将片式元器件或适合于表面 贴装的微型元器件贴、焊到印制板或其他 基板表面规定位置上的装联技术。
• “表面组装技术”的英文 • “Surface Mount Technolog”, • 缩写为“SMT”。
(f) 可贴装元件种类数:是指贴装机料站位置的多少(以 能容纳8 mm编带供料器的数量来衡量)
(g) 编程功能:是指在线和离线编程优化功能。
SMT贴片机器的类型
基本型1. 动臂式拱架型 • 分为单臂式和多臂式 • 多臂式贴片机可将工作效率成倍提高
基本型2. Leabharlann 塔型• TCM-200超高速贴装机的 塔转式贴装头
• 贴装头
• 传送带
3.2.2.2 贴装机的主要技术指标
(a) 贴装精度:包括三个内容:贴装精度、分辨率、重复精度 。
• 贴装精度——是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置 的偏移量,一般来讲,贴装Chip元件要求达到±0.1mm,贴 装高密度窄间距的SMD至少要求达到±0.06mm。
• 分辨率——分辨率是贴装机运行时每个步进的最小增量。 • 重复精度——重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力 (b) 贴片速度:一般高速机0.2S/ Chip以内,多功能机
• 5 工序简单,焊接缺陷极少(前提:设备、PCB设计、元 器件、材料、工艺)。
• 6 适合自动化生产,生产效率高、劳动强度低等优点。 • 7 降低生产成本—双面贴装起到减少PCB层数的作用、元
件不需要成形、由于工序短节省了厂房、人力、材料、 设备的投资。(目前阻、容元件的价格已经与插装元件 合当、甚至还要便宜)
先进电子制造技术表面组装 技术介绍
内容
一.SMT技术的优势 二.表面组装技术介绍
SMT组成(参考: [基础与DFM] 第1章 ) 生产线及设备(参考: [基础与DFM] 第1章 ) 元器件(参考: [基础与DFM] 第3章 ) PCB(参考: [基础与DFM] 第2章 ) 工艺材料(参考: [基础与DFM] 第4章 ) SMT工艺介绍(参考:[工艺] 第3、5、6章 )
注:A面——主面,又称元件面(传统);B面——辅面,又称焊接面(传统)
3 SMT生产线及SMT生产线主要设备
3.1 SMT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;按照生产线的规模大小可分为大型、中型和小型生产线。
印刷机 + 高速贴片机+泛用贴片机 + 回流炉
DEK FUJI
FUJI
(3) AOI置于回流焊后
可检查: • 是否缺件 • 元件是否贴错 • 极性方向是否正确 • 有无翻面、侧立和立碑 • 元件位置的偏移量 • 焊点质量:锡量过多、过少 (缺锡)、焊点错位 • 焊点桥接
AOI有待改进的问题
(1) 只能作外观检测,不能完全替代在线测(ICT )。
(2) 如无法对BGA、CSP、Flip Chip等不可见的焊 点进行检测。
• 最简单的功能测是将表面组装板连接到该设备的相 应的电路上进行加电,看设备能否正常运行,这种 方法简单、投资少,但不能自动诊断故障。
4. 表面组装元器件(SMC/SMD)介绍 4.1 表面组装元器件基本要求
a 元器件的外形适合自动化表面贴装; b 尺寸、形状标准化、并具有良好的尺寸精度; c 包装形式适合贴装机自动贴装要求; d 具有一定的机械强度; e 元器件焊端或引脚可焊性要求 235℃±5℃,2±0.2s 或230℃±5℃,3±0.5s,焊端90%沾锡(无铅250~255℃,2
3.2.2 贴装机——相当于机器人,把元器件从包装中取出,并贴 放到印制板相应的位置上。
3.2.2.1 贴装机的的基本结构 a 底座 b 供料器。 c 印制电路板传输装置
• d 贴装头 • e 对中系统 • f 贴装头的X、Y轴定位传输装置 • g 贴装工具(吸嘴 • h 计算机控制系统
贴装机顶视图 • 供料器 • 吸嘴库
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