SMT贴片工艺(双面)[优质文档]

SMT贴片工艺(双面)[优质文档] 目 录 第一章 绪 论 ................................................................................................... 1 1.1 简介 ...................................................................................................... 1 1.2 SMT工艺的发展 ................................................................................ 1 第二章 贴片工艺要求 ..................................................................................... 2 2.1 工艺目的 .............................................................................................. 2 2.2 贴片工艺要求 ...................................................................................... 2 第三章 贴片工艺流程 ..................................................................................... 4 3.1 全自动贴片机贴片工艺流程 .............................................................. 4 3.2 离线编程 .............................................................................................. 4 3.3 在线编程 .............................................................................................. 7 3.4 安装供料器 .......................................................................................... 9 3.5 做基准标志(Mark)和元器件的视觉图像 .......................................... 9 3.6 制作生产程序 .................................................................................... 12 第4章 首板试贴及检验 ............................................................................... 16 4.1 首件试贴并检验 ................................................................................ 16 4.2 根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像 .................... 16 4.3 连续贴装生产 .................................................................................... 17 4.4 SMT在生产中的质检和故障处理 .................................................. 17 第五章 贴片故障及排除 ............................................................................... 23 5.1 贴片故障分析 .................................................................................... 23 5.2 贴片故障排除 .................................................................................... 24 第六章 手工贴装工艺 ................................................................................... 26 6.1 手工贴装的要求 ................................................................................ 26 6.2 手工贴装的应用范围 ........................................................................ 27 6.3 手工贴装工艺流程 ............................................................................ 27 后 记 ................................................................................................................. 29 参考文献 ........................................................................................................... 31 附录 ................................................................................................................... 32 SMT贴片工艺(双面) 第一章 绪 论 1.1 简介 随着我国电子工艺水平的不断提高，我国已成为世界电子产业的加工厂。表面贴装技术(SMT)是电子先进制造技术的重要组成部分。SMT的迅速发展和普及，对于推动当代信息产业的发展起到了独特的作用。目前，SMT已广泛应用于各行各业的电子产品组件和器件的组装中。与SMT的这种发展现状和趋势相应，与信息产业和电子产品的飞速发展带来的对SMT的技术需求相应，我国电子制造业急需大量掌握SMT知识的专业技术人才。 1.2 SMT工艺的发展 SMT工艺技术的发展和进步主要朝着4个方向。一是与新型表面组装元器件的组装要求相适应;二是与新型组装材料的发展相适应;三是与现代电子产品的品种多，更新快特征相适应;四是与高密度组装、三维立体组装、微机电系统组装等新型组装形式的组装要求相适应。主要体现在: 1. 随着元器件引脚细间距化，0.3mm引脚间距的微组装技术已趋向成熟，并正在向着提高组装质量和提高一次组装通过率方向发展; 2. 随着器件底部阵列化球型引脚形式的普及，与之相应的组装工艺及检测，返修技术已趋向成熟，同时仍在不断完善之中; 3. 为适应绿色组装的发展和无铅焊等新型组装材料投入使用后的组装工艺要求，相关工艺技术研究正在进行当中; 4. 为适应多品种，小批量生产和产品快速更新的组装要求，组装工序快速重组技术，组装工艺优化技术，组装制造一体化技术正在不断提出和正在进行研究当中; 5. 为适应高密度组装，三维立体组装的组装工艺技术，是今后一个时期内需要研究的主要内容; 6. 要严格安装方位，精度要求等特殊组装要求的表面组装工艺技术，也是今后一个时期内需要研究的内容，如机电系统的表面组装等。 第二章 贴片工艺要求 2.1 工艺目的 本工序是用贴片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。 2.2 贴片工艺要求 一、贴装元器件的工艺要求 1. 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。 2. 贴装好的元器件要完好无损。 3. 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。 4. 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: (1)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的焊端与焊盘交叠后,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。 (2)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。 (3)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。 (4)四边扁平封装器件和超小形封装器件(QFP):要保证引脚宽度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。 二、保证贴装质量的三要素 1.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。 2.位置准确 (1)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。 (2)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1/2,3/4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(见图2-2)，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2-l 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。 引脚与焊盘对齐,居中,切勿贴放不准.在焊手工贴装或手工拨正时要求贴装位置准确, 膏上拖动找正,以免焊膏图形粘连,造成桥接。 3.压力(贴片高度)合适 贴片压力(Z轴高度)要恰当合适,见图2-2。 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。 吸嘴高度过低 贴片压力过大 焊膏被挤出造成粘连、 元件移位、损坏元件 图2-2 第三章 贴片工艺流程 3.1 全自动贴片机贴片工艺流程 见图3-1: 图3-1 3.2 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。 一、贴片程序由拾片程序和贴片程序两部分组成。 1.拾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、供料器的类型、拾片高度、抛料位置、是否跳步等。 2.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。 二、编程的方法有离线编程和在线编程两种方法。对于在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: 自动编程优化并编辑 将数据输入设备 PCB程序数据编辑 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 1(PCB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。 (1)CAD数据转换 ?CAD转换项目:a.每一步的元件名;b.说明;c.每一步的X、Y坐标和转角T;d.mm/inch转换;e.坐标方向转换;f.角度T的转换;g.比率;h.源点修正值。 ?CAD转换操作步骤 a.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;在弹出的文本导人向导中选分隔符,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。 b.打开CAD转换软件 c.选择CAD数据格式 如果建立新文件,会弹出一个空白Format Edit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。 d.对照文本文件,输入需要转换的各项数据 e.存盘后即可执行转换 (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) ?转换和编辑条件:a.需要一块没有印刷焊膏的PCB;b.需要表面组装元器件明细表和装配图;c.一张3.5英寸2HD的格式化软盘 ?操作步骤 a.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) b.将贴装机自学编程产生的坐标程序备份到软盘 c.将贴装机自学编程产生的坐标程序复制到CAD转换软件中l d.将贴装机自学编程产生的坐标程序转换成文本文件 e.对文本文件进行格式编辑 f.转换 (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) ?把PCB放在扫描仪的适当位置上进行扫描; ?通过坐标转换软件产生PCB坐标文件; 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。 ?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。 ?输入PCB数据 a.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。 b.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。 c.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。 ?对凡是元件库中没有的新元件逐个建立元件库 输入叫元时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。 ?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。 3(将数据输入设备 ?将优化好的程序复制到软盘 ?再将软盘上的程序输入到贴装机 4(在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑 ?调出优化好的程序。 ?做PCB Mark和局部Mark的image图像。 ?对没有做图像的元器件做图像,并在图像库中登记。 ?对未登记过的元器件在元件库中进行登记。 ?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。 ?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Single Pickup单个拾片方式,这样可提高贴装精度。 ?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(校对检查并备份贴片程序 ?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。 ?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。 ?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杏转角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) ?将完全正确的产品程序拷贝到备份软盘中保存。 ?校对检查完全正确后才能进行生产 3.3 在线编程 对于已经完成离线编程的产品,可直接调出产品程序，对于没有CAD坐标文件的产品，可采用在线编程。 在线编程是在贴装机上人工输入拾片和贴片程序的过程。拾片程序完全由人工编制并输入，贴片程序是通过教学摄像机对PCB上每个贴片元器件贴装位置的精确摄像，自动计算元器件中心坐标(贴装位置),并到贴片程序表中,然后通过人工优化而成。 一、编制拾片程序 1.拾片程序编制内容 在拾片程序表中对每一种贴装元器件输入以下内容: a.元件名,例如2125R 1K;b.输入X、Y、Z拾片坐标修正值;c.输入拾片(供料器料站号)位置;d.输入供料器的规格;e.输入元件的包装形式(如散件、编带、管装、托盘);f.输入有效性(若有某种料暂不贴时,选Not Available);g.输入报警数(如输入50,当所用元件数减少为50时,就会有报警信息) 2.拾片程序编制方法 调出空白程序表,由人工编制并逐项输入以上内容。 二、编制贴片程序 1.贴片程序编制内容 (1)输入PCB基准标志(Maker)和局部(某个元器件)基准标志(Mark)的名字、Mark的X、Y坐标、使用的摄像机号、在任务栏中输人Fiducial(基准校正); (2)输入每一个贴装元器件的名称(例如2125R lK); (3)输入元器件位号(例如R1); (4)输入器件的型号、规格(例如74HC74); (5)输入每一个贴装元器件的中心坐标X、Y和转角T; (6)输入选用的贴片头号; (7)选择Fiducial的类型(采用PCB基准或局部基准); (8)采用几个头同时拾片或单个头拾片方式; (9)输入是否需要跳步(若程序中某个位号不贴,可在此输入跳步,在贴片过程中,贴装机将自动跳过此步)。 2.Mark以及元器件贴片坐标输入方法 Mark和Chip元件坐标的输入方法可用一点法或两点法,SOIC、QFP等器件的中心坐标输入方法可用两点法或四点法,见图3-2 一点法操作方法:将光标移到X或Y的空白格内点蓝,单击右键,弹出Teaching对话框和一图像显示窗口,用方向箭移动摄像机镜头至Mark(或Chip)焊盘图形处,用十字光标对正Mark(或Chip)焊盘中心位置,按输入键,中心坐标将自动写人x、Y坐标栏内。一点法操作简单快捷,但精确度不够高,可用于一般Chip元件。 二点法操作方法:用方向箭移动摄像机镜头移至Mark(或Chip)焊盘图形处,选择两点法,用十字光标找到Mark(或Chip)焊盘图形的一个角,点击1st,再找到与之相对应的第二个角点击2st,此时机器会计算出Mark(或Chip)焊盘图形的中心,并将中心坐标值自动写入x、y坐标栏内。二点法输入速度略慢一些,但精确度高。 四点法操作方法:用方向箭移动摄像机镜头移至SOIC或QFP焊盘图形处,选择四点法,先照器件的一个对角,找正第一个角点击1st,再找正与之相对应的第二个角点击2st,然后照另一个对角,找正第三个角击点3st,再找正与之相对应的第四个角点击4st,此时机器会 计算出SOIC或QFP焊盘图形的中心,并将坐标值自动写人x、Y坐标栏内。 一点法 二点法 四点法 图3-2 三、人工优化原则 换吸嘴的次数最少。 1. 2.拾片、贴片路程最短。 3.多头贴装机还应考虑每次同时拾片数量最多。 四、在线编程注意事项 1.输入数据时应经常存盘,以免停电或误操作而丢失数据; 2.输入元器件坐标时可根据PCB元器件位置顺序进行; 3.所输人元器件名称、位号、型号等必须与元件明细和装配图相符; 4.拾片与贴片以及各种库的元件名要统一; 5.编程过程中,应在同一块PCB上连续完成坐标的输入,重新上PCB或更换新PCB都有可能造成贴片坐标的误差。 6.凡是程序中涉及到的元器件,必须在元件库、包装库、供料器库、托盘库、托盘料架库、图像库建立并登记,各种元器件所需要的吸嘴型号也必须在吸嘴库中登记。 3.4 安装供料器 一、按照离线编程或在线编程编制的拾片程序表将各种元器件安装到贴装机的料站上。 二、安装供料器时必须按照要求安装到位。 三、安装完毕,必须由检验人员检查,确保正确无误后才能进行试贴和生产。 3.5 做基准标志(Mark)和元器件的视觉图像 自动贴装机贴装时,元器件的贴装坐标是以PCB的某一个顶角(一般为左下角或右下角)为源点计算的。而PCB加工时多少存在一定的加工误差,因此在高精度贴装时必须对PCB进行基准校准。 基准校准是通过在PCB上设计基准标志(Mark)和贴装机的光学对中系统进行校准的。 基准标志(Mark)分为PCB基准标志和局部基准标志。见图3-3 图3-3 一、做基准标志(Mark)图象 PCB Mark的作用和PCB基准的原理 1.PCB Mark是用来修正PCB加工误差的。贴片前要给PCB Mark照一个标准图像存入图像库中,并将PCB Mark的坐标录入贴片程序中。贴片时每上一块PCB,首先照PCB Mark,与图像库中的标准图像比较:一是比较每块PCB Mark图像是否正确,如果图像不正确,贴装机则认为PCB的型号错误,会报警不工作;二是比较每块PCB Mark的中心坐标与标准图像的坐标是否一致,如果有偏移,贴片时贴装机会自动根据偏移量(见图5-6中?X、?Y)修正每个贴装元器件的贴装位置。以保证精确地贴装元器件。 2.局部Mark的作用 多引脚窄间距的器件,贴装精度要求非常高,靠PCB Mark不能满足定位要求,需要采用2—4个局部Mark单独定位,以保证单个器件的贴装精度。 3.Mark图像的制作方法 具体的制作方法要根据设备的操作规程进行。一般制作图像时首先输入Mark图形的类型(例如圆形、方形、菱形等)、图形尺寸、寻找范围,认识系数(精度),然后用灯光照并反复调整各光源的光亮度,直到显示OK为止。 4.Mark图像的制作要求 Mark图像做得好不好,直接影响贴装精度和贴装效率,如果Mark图像做得虚,也就是说,Mark图像与Mark的实际图形差异较大时,贴片时会不认Mark而造成频繁停机,因此对制作Mark图像有以下要求见图3-4: 图3-4 (1)Mark图形尺寸要输入正确; (2)Mark的寻找范围要适当，过大时会把PCB上 Mark附近的图形划进来,造成与标准图像不一致,过小时会造成某些PCB由于加工尺寸误差较大而寻找不到Mark; (3)认识系数恰当。认识系数太小,容易造成不认Mark,认识系数太大,影响贴装精度; (4)照图像时各光源的光亮度一定要恰当,显示OK以后还要仔细调整; (5)使图像黑白分明、边缘清晰; (6)照出来的图像尺寸与Mark图形的实际尺寸尽量接近。 二、将未在图像库中登记过的元器件制作视觉图像 1.元器件视觉图像的作用 贴片前要给每个元器件照一个标准图像存入图像库中,贴片时每拾取一个元器件都要进行照相并与该元器件在图像库中的标准图像比较:一是比较图像是否正确,如果图像不正确,贴装机则认为该元器件的型号错误,会根据程序设置抛弃元器件若干次后报警停机;二是将引脚变形和共面性不合格的器件识别出来并送至程序指定的抛料位置;三是比较该元器件拾取后的中心坐标X、Y、转角T与标准图像是否一致,如果有偏移,贴片时贴装机会自动根据偏移量修正该元器件的贴装位置。 2.元器件视觉图像的制作方法 具体的制作方法要根据设备的操作规程进行。一般制作图像时首先输入元器件的类型(例如Chip、SOP、SOJ、PLCC、QFP等)、元器件尺寸(输入元器件长、宽、厚度,)、失真系数,然后用CCD的主灯光、内侧和外侧灯光照,并反复调整各光源的光亮度,直到显示OK为止。 3.元器件视觉图像的制作要求 元器件视觉图像做得好不好,直接影响贴装效率,如果元器件视觉图像做得虚(失真)。也就是说。元器件视觉图像的尺寸与元器件的实际差异较大时,贴片时会不认元器件,出现抛料弃件现象,从而造成频繁停机,因此对制作元器件视觉图像有以下要求见图3-5: 图3-5 (1)元器件尺寸要输入正确; (2)元器件类型的图形方向与元器件拾取方向一致; (3)失真系数要适当; (4)照图像时各光源的光亮度一定要恰当,显示OK 以后还要仔细调整; (5)使图像黑白分明、边缘清晰; (6)照出来的图像尺寸与元器件的实际尺寸尽量接近。 注意:做完元器件视觉图像后应将吸嘴上的元器件放回原来位置,尤其是用固定摄像机照的元器件,否则元器件会掉在镜头内损坏镜头。 3.6 制作生产程序 使用已制作的生产程序进行贴片确认和生产。 制作完新程序后，在实际生产前，有必要进行试生产，以确认贴片坐标和吸取坐标等，对新建的程序进行最终确认。 一、 生产模式 在生产中，有以下 3 种生产模式。 基板的生产、试打、空打中，可分别设定生产条件、试打条件及空打条件。 二、生产流程，见图3-6 图3-6 三、生产准备 1.基板的设置 固定基板(定心)的方式有2种。一种是使用定位销的“销基准”法，一种是使用夹杆(X， Y)的“外形基准”法。 注意:启动“生产”功能，需要读入生产程序。 (1)传送部的构成，见图3-7 ?当为“ 销基准” 时 a .基板被搬入，“IN”传感器?检测出基板后，传送电动机?将驱动驱动轴?，通过传送带开始传送。同时，停止挡销?将变为“ON”。 b.当基板到达停止挡销?时，被停止传感器?检测出，支撑台面上升。此时，基板被安装在支撑台面上的定心销、支撑销所固定。 c.固定后，下一块基板同样被送进，在待机传感器的位置等候。 d.生产完成后解除固定，开始搬出。 e.最初的基板在通过 C-OUT传感器?时，停止挡销?再次变为“ON”，下一块基板则被固定。 ?当为“ 外形基准” 时 搬入动作与销基准时相同，在固定时，由停止挡销?、夹杆 X?(X 方向)、夹杆 Y (Y 方向)、支撑销 固定。 搬出动作与销基准时相同。 图3-7 (2) 传送导轨宽度的调整 ?采用手动宽度调整(标准)时 a.请调整传送的宽度。 在调整杆 上安装手柄 ，将传送的宽度调整至基板能顺利通过的宽度(“基板宽度+0.5 mm,1mm”)。 b.请确认整个传送导轨范围内，基板都能顺利通过。 c.调整完成后，请拿下控制手柄。 ? 采用自动宽度调整(AWC、选购件)时 要调整传送导轨宽度，也可以通过打开生产程序文件，在其“基版宽度自动调整”(AWC,选项) 画面上进行。见图3-8---“生产”—“传送I/O 状态”画面，讲述从画面上进行调整的方法。 a. 请启动“生产”。 b. 在菜单栏点击“窗口”—“传送I/O 状态” 图3-8 c.请对准传送宽度尺寸。 选择画面右下角的“自动调整基版宽度”，即可显出“自动调整基版宽度”画面。 见图3-9 图3-9 第4章 首板试贴及检验 4.1 首件试贴并检验 一、程序试运行 程序试运行一般采用不贴装元器件(空运行)方式,若试运行正常则可正式贴装。 二、首件试贴 1.调出程序文件; 2.按照操作规程试贴装一块PCB; 三、首件检验 1.检验项目 (1)各元件位号上元器件的规格、方向、极性是否与工艺文件(或表面组装样板)相符; (2)元器件有无损坏、引脚有无变形; (3)元器件的贴装位置偏离焊盘是否超出允许范围。 2.检验方法 检验方法要根据各单位的检测设备配置而定。普通间距元器件可用目视检验,高密度窄间距时可用放大镜、显微镜、在线或离线光学检查设备(AOI)。 3.检验标准 按照本单位制定的企业标准或参照其它标准(例如IPC标准或SJ/T10670-1995表面组装工艺通用技术要求)执行。 4.2 根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像 一、如检查出元器件的规格、方向、极性错误,应按照工艺文件进行修正程序 二、若PCB的元器件贴装位置有偏移，用以下两种方法调整 1.若PCB上的所有元器件的贴装位置都向同一方向偏移,这种情况应通过修正PCB Mark的坐标值来解决。把PCB Mark的坐标向元器件偏移方向移动,移动量与元器件贴装位置偏移量相等,应注意每个PCB Mark的坐标都要等量修正。 2.若PCB上的个别元器件的贴装位置有偏移,可估计一个偏移量在程序表中直接修正个别元器件的贴片坐标值,也可以用自学编程的方法通过摄像机重新照出正确的坐标。 三、如首件试贴时,贴片故障比较多要根据具体情况进行处理 1.拾片失败。如拾不到元器件可考虑按以下因素进行检查: (1)拾片高度不合适,由于元件厚度或Z轴高度设置错误，检查后按实际值修正; (2)拾片坐标不合适,可能由于供料器的供料中心没有调整好,应重新调整供料器; (3)编带供料器的塑料薄膜没有撕开，一般都是由于卷带没有安装到位或卷带轮松紧 不合适,应重新调整供料器; (4)吸嘴堵塞,应清洗吸嘴; (5)吸嘴端面有赃物或有裂纹,造成漏气; (6)吸嘴型号不合适,若孔径太大会造成漏气，若孔径太小会造成吸力不够; (7)气压不足或气路堵塞,检查气路是否漏气、增加气压或疏通气。 2.弃片或丢片频繁,可考虑按以下因素进行检查并处理: (1)图像处理不正确,应重新照图像; (2)元器件引脚变形; (3)元器件本身的尺寸、形状与颜色不一致,对于管装和托盘包装的器件可将弃件集 中起来,重新照图像; (4)吸嘴型号不合适、真空吸力不足等原因造成贴片路途中飞片; (5)吸嘴端面有焊膏或其它赃物,造成漏气; (6)吸嘴端面有损伤或有裂纹,造成漏气。 4.3 连续贴装生产 按照操作规程进行生产。 贴装过程中应注意的问题: 1.拿取PCB时不要用手触摸PCB表面,以防破坏印刷好的焊膏; 2.报警显示时,应立即按下警报关闭键,查看错误信息并进行处理; 3.贴装过程中补充元器件时一定要注意元器件的型号、规格、极性和方向; 贴装过程中,要随时注意废料槽中的弃料是否堆积过高,并及时进行清理,使弃料不能 高于槽口,以免损坏贴装头。 4.4 SMT在生产中的质检和故障处理 因为SMT生产中,焊膏印刷、贴片机的运行、再流焊炉焊接等均应列为关键工序,所以 就从这几部分进行叙述。 一、组装前的检验 (来料检验) 1.检验方法 检验方法主要有目视检验、自动光学检测(AOI)、X光检测和超声波检测、在线测、功能测等。 (1)目视检验是指直接用肉眼或借助放大镜、显微镜等工具检验组装质量的方法。 (2)自动光学检测(AOI)、主要用于工序检验:印刷机后的焊膏印刷质量检验、贴装后的贴装质量检验以及再流焊炉后的焊后检验,自动光学检测用来替代目视检验:X光检测和超声波检测主要用于BGA、CSP以及Flip Chip的焊点检验。 (3)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。 (4)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。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。 具体采用哪一种方法,应根据各单位SMT生产线具体条件以及表面组装板的组装密度而定。 2.来料检验 来料检验是保证表面组装质量的首要条件,元器件、印制电路板、表面组装材料的质量直接影响表面组装板的组装质量。因此对元器件电性能参数及焊接端头、引脚的可焊性;印制电路板的可生产性设计及焊盘的可焊性;焊膏、贴片胶、棒状焊料、焊剂、清洗剂等表面组装材料的质量都要有严格的来料检验和#管理#。如表4-1 表5-1 来料 检测项目 一般要求 检测方法 可焊性 235+- 5摄氏度，2+-0.2s 润湿和浸渍试验 元件旱端90%沾锡 元 器 引线共面性 < 0.1mm 光学平面和贴装机 件 共面性检查 性能 抽样，仪器检查 尺寸与外观 目检 PCB 翘曲度 小于0.0075mm/mm 平面测量 可焊性 旋转浸渍等 阻焊膜附着力 热应力试验 金属百分含量 75~91% 加热称量法 旱料球尺寸 1~4级 测量显微镜 金属粉末含氧量 焊膏 工 粘度,工艺性 旋转式黏度剂，印艺 刷，滴涂 粘结强度 拉力 ，扭力计 粘接性 工艺性 印刷，滴涂试验 棒状焊料 杂质含量 光谱分析 活性 铜镜,焊接 助焊剂 比重 79~82 比重计 材 免洗或可清洗性 目测 料 清洗能力 清洗试验,测量清 清洗剂 洁度 对人和环境有害 安全无害 化学成分分析鉴定 3.表面组装元器件(SMC/SMD)检验 元器件主要检测项目:可焊性、引脚共面性和使用性,应由检验部门作抽样检验。元器件可焊性的检测可用不锈钢镊子夹住元器件体浸入235??5?或230??5?的锡锅中,2土0.2s或3士0.5s时取出,在20倍显微镜下检查焊端的沾锡情况.要求元器件焊端90%沾锡。 作为加工车间可做以下外观检查: (1)目视或用放大镜检查元器件的焊端或引脚表面是否氧化、有无污染物. (2)元器件的标称值、规格、型号、精度、外形尺寸等应与产品工艺要求相符。 (3)SOT、SOIC的引脚不能变形,对引线间距为0.65mm以下的多引线器件QFP其引脚共面性应小于0.1mm (可通过贴装机光学检测)。 (4)要求清洗的产品,清洗后元器件的标记不脱落,且不影响元器件性能和可靠性(清洗后目检)。 4.印制电路板(PCB)检验 (1) PCB的焊盘图形及尺寸、阻焊膜、丝网、导通孔的设置应符合SMT印制电路板设计要求。(举例:检查焊盘问距是否合理、丝网是否印到焊盘上、导通孔是否做在焊盘上等). (2) PCB的外形尺寸应一致,PCB的外形尺寸、定位孔、基准标志等应满足生产线设备的要求。 (3) PCB允许翘曲尺寸: ?向上/凸面:最大0.2mm/5Omm 长度最大0.5mm/整块PCB长度方向。 ?向下/凹面:最大0.2mm/5Omm 长度最大1.5mm/整块PCB长度方向。 (4)检查PCB是否被污染或受潮 二、印刷焊膏工序 1.丝网印刷技术 丝网印刷技术是采用已经制好的网板,用一定的方法使丝网和印刷机直接接触,并使焊膏在网板上均匀流动,由掩膜图形注入网孔。当丝网脱开印制板时,焊膏就以掩膜图形的形状从网孔脱落到印制板的相应焊盘图形上,从而完成了焊膏在印制板上的印刷。 2.印刷焊膏工序的检验 印刷完后我们为了能保证焊膏量均匀、焊膏图形清晰、无粘连、印制板表面无焊膏粘污等必须进行检验。 印刷工序是保证表面组装质量的关键工序之一。根据资料统计在PCB设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下,表面组装质量问题中有70%的质量问题出在印刷工艺上。为了保证SMT组装质量,必须严格控制印刷焊膏的质量。 印刷焊膏量的要求如下: (1)施加的焊膏量均匀,一致性好。焊膏图形要清晰,相邻的图形之间尽量不要粘连。焊膏图形与焊盘图形耍一致,尽量不要错位。 (2)在一般情况下,焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/mm2左右.对窄间距元器件,应为0.5mg/mm2 左右(在实际操作中用模板厚度与开口尺寸来控制)。 (3)印刷在基板上的焊膏与希望重量值相比,可允许有一定的偏差,焊膏覆盖每个焊盘的面积,应在可75%以上。 (4)焊膏印刷后,应无严重塌落,边缘整齐,错位不大于0.2mm,对窄间距元器件焊盘,错位不大于0.lmm.基板不允许被焊膏污染。 目视检验,有窄间距的用2,5倍放大镜或3,20倍显微镜检验。 3.焊膏印刷的缺陷、产生原因及对策 优良的印刷图形应是纵横方向均匀挺括，饱满，四周清洁，焊膏占满焊盘。用这样的印刷图形贴放器件，经过再流焊，将得到优良的焊接效果。 (1)焊膏图形错位 产生原因:钢板对位不当与焊盘偏移;印刷机精度不够。 危害:易引起桥连。 对策:调整钢板位置;调整印刷机。 (2)焊膏图形拉尖，有凹陷 产生原因:刮刀压力过大;橡皮刮刀硬度不够;窗口特大。 危害:焊料量不够，易出现虚焊，焊点强度不够。 对策:调整印刷压力;换金属刮刀;改进模板窗口设计。 (3)锡膏量太多 产生原因:模板窗口尺寸过大;钢板与PCB之间的间隙太大。 危害:易造成桥连。 对策:检查模板窗口尺寸;调节印刷参数，特别是PCB模板的间隙。 (4)图形不均匀，有断点 产生原因:模板窗口壁光滑度不好;印刷板次多，未能及时擦去残留锡膏;锡膏触变性不好。 危害:易引起焊料量不足，如虚焊缺陷。 对策:擦净模板。 (5)图形沾污 产生原因:模板印刷次数多，未能及时擦干净;锡膏质量差;钢板离开时抖动。 危害:易桥连。 对策:擦洗钢板;换锡膏;调整机器。 总之，锡膏印刷时应注意锡膏的参数会随时变化，如粒度/形状、触变性和助焊剂性能。此外，印刷机的参数也会引起变化，如印刷压力/速度和环境温度。锡膏印刷质量对焊接质量有很大影响，因此应仔细对待印刷过程中的每个参数，并经常观察和记录相关系数。 三、贴片工序 当焊膏在PCB板上印刷成功时，进入贴片阶段。 1.贴片技术 将SMC,SMD等各种类型的表面组装芯片贴放到PCB的指定位置上的过程称为贴装，相应的设备称为贴片机或贴装机。贴装技术是SMT中的关键技术，它直接影响SMA的组装质量和组装效率。 2.贴片工序的检验 在焊接前把型号、极性贴错的元器件以及贴装位置偏差过大不合格的纠正过来,比焊接后检查出来要节省很多成本.因为焊后的不合格需要返工工时、材料、可能损坏元器件或印制电路板(有的元器件是不可逆的),即使元器件没有损坏,但对其可靠性也会有影响,因此焊后返修成本高、损失较大。 因此有窄间距(引线中心距0.65mm以下)时,必须全检。无窄间距时,可按取样规则抽检。 3.检验方法 检验方法要根据各单位的检测设备配置以及表面组装板的组装密度而定。 普通间距元器件可用目视检验,高密度窄间距时可用放大镜、显微镜或自动光学检查设备(AOI)。 4.检验标准 按照本企业标准或参照其它标准(表面组装工艺通用技术要求等标准)执行. (1)矩形片式元件贴装位置 优良:元件焊端全部位于焊盘上，且居中。 元件横向:焊端的宽度的1/2以上在焊盘，即 D?宽度的50%为合格。 D?宽度的50%为不合格。 元件纵向:要求焊端与焊盘必须交叠， D?0为不合格 (2)小外形晶体管(SOT)贴装位置,具有少量短引线的元器件,如SOT,贴装时允许在X 或Y方向及旋转有偏差,但必须使引脚(含址部和跟部)全部位于焊盘上。 优良:引脚全部位于焊盘上，且对称居中。 合格:有左右或旋转偏差，但引脚全部 位于焊盘上为合格。 不合格:引脚处与焊盘之外的部分为 不合格。 (3)小外形集成电路及四边扁平(翼或J形)封装器件贴装位置SOIC、QFP、PLCC等器件允许有较小的贴装偏差,但应保证元器件引脚(包括趾部和跟部)宽度的75%位于焊盘上为合格,反之为不合格,以SOP件为例。 优良:元器件引脚指部和跟部全部位于焊盘，引脚居中。 引脚横向:器件引脚有横向或旋转偏差时，引脚指部和跟部全部位于焊盘，P〉=引脚宽度的75%为合格。 引脚纵向:引脚趾部有3/4以上在焊盘，跟部全部在焊盘，为合格。否则为不合格。 四、再流焊工序 当把芯片正确的贴到PCB板后，为了使它牢固，必须进行焊接，焊接后必须进行100%的检验。 1.检验方法 检验方法要根据各单位的检测设备配置来确定。如没有光学检查设备(AOI)或在线测试设备,一般采用目视检验,可根据组装密度选择24倍放大镜或3~20倍显微镜进行检验。 2.检验内容 (1)检验焊接是否充分、有无焊膏融化不充分的痕迹。 (2)检验焊点表面是否光滑、有无孔洞缺陷,孔洞的大小。 (3)焊料量是否适中、焊点形状是否呈半月状。 (4)锡球和残留物的多少。 (5)吊桥、虚焊、桥接、元件移位等缺陷率。 第五章 贴片故障及排除 5.1 贴片故障分析 贴装机运行的正常与否,直接影响贴装质量和产量。要使机器正常运转,必须全面了解机器的构造、特点,掌握机器容易发生各种故障的表现形式、产生故障的原因以及排除故障的方法。只有及时发现间题,查出原因,并及时纠正解决,排除故障。才能使机器发挥其应有的贴装效率。 一、常见故障 1.机器不起动 2.贴装头不动 3.上板后PCB不往前走 4.拾取错误 5.贴装错误 二、产生故障的主要原因 1.传输系统——驱动PCB、贴装头运动的传输系统以及相应的传感器。 2.气路——管道、吸嘴。 3.吸嘴孔径与元件不匹配。 4.程序设置不正确——图象做得不好或在元件库没有登记。 5.元件不规则——与图象不一致。 6.元件厚度、贴片头高度设置不正确。 5.2 贴片故障排除 见表5-1 表5-1 故障的表现形式 故障原因 排除故障的方法 1机器的紧急开关处于关闭状态 拉开紧急开关钮 2电磁阀没启动 修理电磁阀 3互锁开关断开 接通互锁开关 1机器不启动 4气压不足 检查汽源并使气压达到要求 值 5微机故障 关机后重新启动 1横向传感器或传感器接触不良或短 检查并修复传输器或传感器 路 2纵向传感器或传感器接触不良或短2贴装头不动 润滑油不能过多，清洁传感路 器 3加润滑油过多，传感器被污染 故障的表现形式 故障原因 排除故障的方法 1PCB传输器的皮带松或断裂 更换PCB传输器的皮带 3上板后PCB 2PCB传输器的传感器上有脏物或短路 擦拭PCB传输器的传感器 不往前走 3加润滑油过多,传感器被污染 吸嘴磨损老化,有裂纹引起漏气 更换吸嘴 (1)贴装头不能 2吸嘴下表面不平有焊膏等脏物吸嘴底端面擦净,用细针通孔并拾取元件; 孔内被脏物堵塞 将吸嘴 (2)贴装头拾取 3吸嘴孔径与元件不匹配 更换吸嘴 的元件的位置 4真空管道和过滤器的进气端或出气是偏移的; 检查真空管道和接口有无泄端有问题,没有形成真空,或形成的是(3)在移动过程 漏。重新联接空气管道或将不完全的真空。(不能听到排气声/真中,元件从贴装 其更换。更换接口或气管。空阀门LED未亮/过滤器进气端的真空头上掉下来。 更换真空阀。 压力不足 5元件表面不平整(我们曾发现0.1(f 更换合格元件 电容表面不平,沿元件长度方向成瓦 形) 6元件粘在底带上; 揭开塑料胶带,将编带倒过编带孔的毛边卡住了元件; 来,看一下元件能否自己掉元件的引脚卡在了带窝的一角; 下来。 元件和编带孔之间的间隙不够大 7编带元件表面的塑料胶带太粘或不 结实,塑料胶带不能正常展开。或塑料 胶带从边缘撕裂开 8拾取坐标值不正确。供料器偏离供料检查X,Y,Z的数据重新编程 中心位置 9吸嘴,元件或供料器的选择不正确; 查看库数据,重新设置 元件库数据不正确,使得拾取时间太 早 10拾取阀值设置太低或太高，经常出 提高或降低这一设置 现拾取错误 11震动供料器滑道中器件的引脚变 取出滑道中变形的器件 形，卡在滑道中 12由于编带供料器卷带轮松动，送料调整编带供料器卷带轮的松 时塑料胶带没有卷绕 紧度 13由于编带供料器卷带轮太紧，送料调整编带供料器卷带轮的松 时塑料胶带被拉断 紧度 14由于剪带机不工作或剪刀磨损或供检查并修复剪带机;更换或 料器装配不当，使纸带不能正常排出，重新装配供料器;人工剪带 调整编带供料器顶端或底部被纸带或时要及时剪带 塑料带堵塞 故障的表现形式 故障原因 排除故障的方法 贴片编程错误 修改贴片程序 拾片编程错误或装错供料器位置 修改拾片程序，更新料站 (1)元器件贴错 更换编带元器件时注意极性3晶体管、电解电容器等有极性元器或极性方向错 方向，发现不一致时修改贴件,不同生产厂家编带时方向不一致 片程序 往震动供料器滑道中加料时4往震动供料器滑道中加管装器件时 要注意器件的方向 与供料器编程方向不一致 个别元件位置不准确时修改 元件坐标;整块板偏移可修1贴片编程错误 改PCB Mark 2元件厚度设置错误 修改元件库程序 重新设置Z轴高度使元件焊(2)贴装位置偏离 3贴片头高度太高，贴片时元件从高处 坐标位置 端底部与PCB上表面的距离扔下 等于最大焊料球的直径 4贴片头高度太低,使元件滑动 5贴装速度太快。X,Y,Z轴及转角T速降低速度 度过快。 1PCB变形 更换PCB。或对PCB进行加热、 加压处理。 (3)贴装时元器 贴装头高度要随PCB厚度和2贴装头高度太低 件被砸裂或破 贴装的元器件高度来调整 损 贴装压力过大 重新调整贴装压力 更换与PCB厚度匹配的支撑PCB支撑柱的尺寸不正确 柱 PCB支撑柱的分布不均。 将支撑柱分布均衡。 支撑柱数量太少 增加支撑柱。 元件本身易破碎。 更换元件 第六章 手工贴装工艺 6.1 手工贴装的要求 安装工艺是以安全高效地生产出优质产品为目的的,应满足下面几点要求: 1(尽可能地提高生产效率,在一定的人力、物力资源条件下,通过合理的安排工序和采用最佳的操作方法达到目的。 2(确保产品质量的优良性和稳定性。这一点具体体现在产品生产过程中的部件、半成品在生产线上的直通率高,成品的检验合格率高,技术指标一致性好;成品中不合格产品的返修故障原因没有不稳定因素或反常故障出现。 3(确保每个元器件在安装后能以其原有的性能在整机中正常工作。简而言二号,不能因为不合格的安装过程而导致元器件的性能降低或改变参数指标。例如:安装导致了元器件的机械损伤,划伤了机器的外壳等等。 4(制定详尽的操作。对那些直接影响整机性能的安装工序,尽可能采用专用工具进行操作,以减少手工操作的随意性。 5(工序的安排要便于操作,便于保持工件之间的有序排列和传递。在安装过程中,要把大型元器件、辅助部件、组合件安装在机架或底板上,安装时的内外、上下、左右要有一定规律性,还要注意各个被装器件的形状符号和标记位置,便于检查时的观察并且还要注意组合时的先后顺序。 6.2 手工贴装的应用范围 1.由于个别元器件是散件、特殊元件没有相应的供料器、或由于器件的引脚变形等各种原因造成不能实现在贴装机上进行贴装时，作为机器贴装后的补充贴装; 2.新产品开发研制阶段的少量或小批量生产时; 3.由于资金紧缺，还没有引进贴装机，同时产品的组装密度和难度不是很大时。 6.3 手工贴装工艺流程 施加焊膏 手工贴装 贴装检验 再流焊 修板 清洗 检验 一、施加焊膏 可采用简易印刷工装手工印刷焊膏工艺或手动点胶机滴涂焊膏工艺 二、手工贴装 1.手工贴装工具 (1)不锈刚镊子 (2)吸笔 (3)3—5倍台式放大镜或5—20倍立体显微镜(用于引脚间距0.5mm以下时) (4)防静电工作台 (5)防静电腕带 2.贴装顺序 (1)先贴小元件，后贴大元件。 (2)先贴矮元件，后贴高元件。 (3)先轻后重。安装过程中,先装轻型器件,后装重型器件。 (4)先例后装。安装过程中,同时采用了例接、螺接、焊接等工艺时,应先例接,然后螺接,最后焊接。 (5)先里后外。在将组合件进行整机连接时,首先从机架内的组合进行安装,然后逐步向外安装。 (6)一般按照元件的种类安排流水贴装工位。每人贴一种或几种元件;数量多的元件也可安排几个贴装工位。 (7)可在每个贴装工位后面设一个检验工位，也可以几个工位后面设一个检验工位，也可以完成贴装后整板检验。要根据组装板的密度进行设置。 (8)易碎后装。先装常规、普通元器件,后装易撮、易碎元件,可防止安装中的损坏。 (9)保持工作场地整洁有序,有效地控制生产余料造成的危害。 (10)安装人员要有责任心,养成良好的工作习惯。 (11)严格的操作规程、完备的保护措施、完善的防火和安全用电等是生产中不可忽视的因素 3.手工贴装方法 (1)矩形、圆柱型Chip元件贴装方法 用镊子夹持元件，将元件焊端对齐两端焊盘，居中贴放在焊盘焊膏上，有极性的元件贴装方向要符合图纸要求，确认准确后用镊子轻轻锨压，使元件焊端浸入焊膏。 (2)SOT贴装方法 用镊子夹持SOT元件体，对准方向，对齐焊端，居中贴放在焊盘焊膏上，确认准确后用镊子轻轻锨压元件体，使元件引脚不小于1/2厚度浸入焊膏中，要求元件引脚全部位于焊盘上。 (3)SOP、QFP贴装方法 器件1脚或前端标志对准印制板字符前端标志，用镊子或吸笔夹持或吸取器件，对准标志，对齐两侧或四边焊盘，居中贴放，并用镊子轻轻锨压器件体顶面，使元件引脚不小于1/2厚度浸入焊膏中，要求元件引脚全部位于焊盘上。引脚间距0.65mm以下的窄间距器件应在3,20倍显微镜下贴装。 (4)SOJ、PLCC贴装方法 SOJ、PLCC贴装方法同SOP、QFP。由于SOJ、PLCC的引脚在器件四周的底部，因此对中时需要用眼睛从器件侧面与PCB板成45?角检查引脚与焊盘是否对齐。 4.技术要求 (1)贴装静电敏感器件必须带良好的防静电腕带，并在接地良好的防静电工作台上进行贴装; (2)贴装方向必须要符合装配图的要求; (3)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; (4)元器件贴放后要用镊子轻轻锨压元器件体顶面，使贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。 三、贴装检验、再流焊、修板、清洗、组装板检验工序全部与机器贴装工艺相同。 后 记 两个多月的毕业论文终于结束了，我的大学生活也将随之结束。在这短短的两个多月里，我付出了许多，也收获了许多，回想起来还真有不少的体会。 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在论文的编写期间，慢慢的感觉到自己掌握知识有不足之处和实际生产经验欠缺。“SMT贴片工艺(双面)”这个课题不仅要了解表面贴片的过程，更要知道PCB设计与SMT的相关内容。SMT是一门综合的技术，它包含的内容太多，以前所学的知识只是一小部分。通过这次毕业设计，我对相关的知识有了更深刻地了解、熟悉和掌握。通过这次毕业设计，不但用到了很多在这三年学到的东西，使我们巩固了以前学到的知识，而且还接触了很多新知识、新理论，进一步开拓了视野，特别是在SMT实验室的实际生产操作，真正做到了理论与实际的完美相结合。能得到这质的飞跃完全要感谢学校给我们提供的良好的设备和学习环境。 本论文的完成，不仅是对自己这三年学习的整理与总结，更凝聚了学校李国洪老师、曹白杨老师和梁万雷老师等专业老师的莫大帮助与指导，在此向个位专业老师深表感谢。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 毕业论文的完成也意味着我即将要离校工作，对母校、老师和同学有着依依不舍之情。这份毕业设计在我今后的工作和学习中将有着很大的影响，再次感谢帮助我的老师和同学～ 参考文献 1 王卫平.电子产品制造技术(清华大学出版社(2005 2 周德俭 吴兆华.表面组装工艺技术.国防工业出版社(2002 3 金明.电子装配与调试工艺.东南大学出版社(2005 4 张文典.实用表面组装技术(第2版).电子工业出版社(2006 5 费小平.电子整机装配实习.电子工业出版社(2002 6 周旭.电子设备结构与工艺.北京航空航天大学出版社(2004 7 龙立钦.电子产品结构工艺(第2版).电子工业出版社(2005 .表面组装通用工艺(北京电子表面组装技术委员会(20038 顾霭云、王豫明、谢德康 9 赵小青、李秋芳.电子产品工艺(华北航天工业学院(2003 10曹白杨.表面贴装设备及应用—贴片机、波峰焊机分册.华北航天工业学院(2004 附录 第一周 今天，是第一天到公司上班，刚到公司时是人力资源部的领导接待的我们，他们先帮我们把手续办好，然后他们把我们带到了我们的部门-----工艺部，到了工艺部以后，我们的领导带领我们把整个公司看了一遍，在看得过程中他还不停的问我们一些关于我们所学的知识，同时他也为我们介绍了一下公司整个生产的流程，使我们对公司的大概情况有了一些了解。 看完以后，一位波峰焊师傅负责我们的岗位工作，这位师傅比我们也大不了多少，所以交流起来很容易，师傅对我也很照顾，今天刚来他就交了我很多东西，同时我也感觉了在学校学的那些知识到了公司根本不够用，所以我们应该在工作之余多抽出一些时间来学习，去提高自己的能力，听我师傅说公司的竞争是很激烈的，听了以后我有些担心，竞争这么激烈自己会不会被淘汰啊，唯一的办法就是自己不光要努力工作而且还要在工作之余多看书多学习，工作中多向师傅们请教。 下午人力资源部的人对我们进行了新员工入职培训，培训的内容主要是公司的一些经营情况和公司的规章制度，还有一位老技术人员专门为我们介绍了关于公司产品的一些内容，这是每一位员工必须了解的尤其是我们工艺部的。 我们第一周主要学习的是焊接机理。以前在学校并没有对焊接机理进行过系统的学习，下面就对所学的进行一下简单的总结。 当焊料被加热到熔点以上，焊接金属表面在助焊剂的活化作用下，对金属表面的氧化层起到清洗作用，同时使金属表面获得足够的激活能。熔融的焊料在经过助焊剂净化的金属表面上进行浸润、发生化学扩散反应，在焊料和被焊接金属表面之间发生金属间化合结合。生成金属间合金层(或称金属间化合物)。冷却后使焊料凝固，形成焊点。焊点的抗拉强度与金属间化合物的厚度有关。 润湿:液体在固体表面漫流的物理现象，润湿是物质固有的性质，焊接强度与润湿角θ=焊料和母材之间的界面与焊料表面切线之间的夹角焊点的最佳润湿角。当θ=0?时，完全润湿;当θ=180?时，完全不润湿。 润湿条件: (1)液态焊料与母材之间有良好的亲和力，能互相溶解。互溶程度取决于:原子半径 和晶体类型。因此润湿是物质固有的性质。 (2)液态焊料与母材表面清洁，无氧化层和其它污染物。清洁的表面使焊料与母材原子紧密接近，产生引力，称为润湿力。 当焊料与被焊金属之间有氧化层和其它污染物时，防碍金属原子自由接近，不能产生润湿作用。这是形成虚焊的原因之一。 表面张力:不同相共同存在的体系中，由于相界面分子与体相内分子之间作用力不同，导致相界面总是趋于最小的现象。 由于液体内部分子受到四周分子的作用力是对称的，作用彼此抵消，合力=0。但是液体表面分子受到液体内分子的引力大于大气分子对它的引力，因此液体表面都有自动缩成最小的趋势。熔融焊料在金属表面也有表面张力现象。 熔融焊料在金属表面润湿的程度除了与液态焊料与母材表面清洁程度有关，还与液态焊料的表面张力有关。 再流焊——当焊膏达到熔融温度时，在表面张力的作用下，会产生自定位效应(self alignment)。 表面张力使再流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易实现高度自动化与高速度。 同时也正因为“再流动”及“自定位效应”的特点，再流焊工艺对焊盘设计、元器件标准化有更严格的要求。如果表面张力不平衡，焊接后会出现元件位置偏移、吊桥、桥接、等焊接缺陷。 第二周 学习完焊接机理以后，接下来学习的是关于波峰焊的。 波峰焊主要由以下几部分组成: 1.助焊剂供给系统、 2.预热系统 3.波峰焊接系统 4.传送系统 5.控制系统 以我们公司的双波峰焊炉为例，说明它的主要结构和作用。 1输入链、2洗爪装置、3人机装置、4排风扇、5喷雾系统、6预热装置、7双波峰锡缸、8运输系统、9冷却风扇、10锡炉升降、11角度调节 输入区、喷雾区、预热1区、预热2区、温度补偿区、焊接区、冷却区 波峰焊机的结构看起来挺复杂的，其实上熟悉了以后感觉也挺简单的，也就那几个系统，还有几个温区，波峰焊机工作的时候最重要的也就是这几个温区的参数的设定。 助焊剂的供给方式有:喷雾式、喷流式和发泡式。 喷雾式 发泡式 喷流式 (l)喷雾式(免清洗型) 采用免清洗助焊剂时，必须采用喷雾式助焊系统，因为免清洗助焊剂中固体含量极少，不挥发物含量只有1,5,l,20。 喷雾式有两种方法: a.采用超声波击打助焊剂，使其颗粒变小，再喷涂到PCB板上。 b.采用微细喷嘴在一定空气压力下喷雾助焊剂。这种喷涂均匀、粒度小、易于控制、喷雾高度和宽度可自动调节。 (2)喷流式(滚筒式) 喷流式适合于长脚插装元器件和SMD元器件排列不规则的场合。与发泡式不同的是滚筒可以旋转，其速度有固定和可调节两种形式。助焊剂浓度影响助焊剂沉积在PCB上的厚度。 (3)发泡式(泡沫式) 发泡式是将一个有网孔的发泡圆筒沉入配有发泡剂的液体助焊剂槽中，用洁净的压缩空气吹入这个筒使其发泡，让发泡的助焊剂对PCB进行涂覆。 预热系统包括:预热1区、预热2区、温度补偿区、焊接区、冷却区 预热的目的是蒸发助焊剂中大部分溶剂，增加助焊剂的粘度(粘度太低，会使助焊剂过早流失，使表面浸润变差)，加速助焊剂的化学反应，提高可清除氧化的能力，同时提高电子组件的温度，以防止突然进入焊接区时受到热冲击。 典型预热温度曲线。一般预热温度(印制板表面)为130,150?，预热时间为1,3min。熔融焊料温度应控制在240,250?之间。 预热温度控制得好，可防止虚焊、拉尖和桥接，减小焊料波峰对基板的热冲击，有效地解决焊接过程中PCB的翘曲。 以上介绍的是关于波峰焊机的结构的和几个主要的分系统。师傅在这周没给我讲关于波峰焊焊接原理方面的知识，他说一次太多也不好怕我容易忘而且波峰焊焊接原理这方面也是最难最重要的。所以他要等到下周才给我讲。 第三周 按师傅的计划，这周我主要学习波峰焊焊接原理。 焊接系统: 1(波峰结构 应用于表面组装焊接的波峰结构种类很多，主要有双波峰、喷射式波峰和“Ω”形波峰三种。焊接温度一般在240,250?之间，时间约为7-10s。 双波峰焊接原理(1) 在波峰焊接时，印制板先接触第一个波峰，然后接触第二个波峰。 第一个波峰是由窄喷嘴喷流出的“湍流”波峰，流速快、对组件有较高的垂直压力，使焊料对小尺寸、贴装密度高的表面组装元器件的焊端有较好的渗透性; 通过湍流的熔融焊料在所有方向冲洗组件表面，从而提高了焊料的润湿性，并克服了由于元器件的复杂形状和取向带来的问题;同时也克服了焊料的“遮蔽效应”。湍流波向上的喷射力足以使助焊剂气体排出。 双波峰焊接原理(2) 即使印制电路板上不设置排气孔也不存在助焊剂气体的影响，从而大大减少了漏焊、桥接和焊缝不充实等焊接缺陷，提高了焊接可靠性。 由于这种湍流波速度高，印制板离开波峰时湍流焊料离开印制板有一定角度，使元件焊端上留下过量的焊料，所以组件必须进入第二个波峰。 这是一个“平滑”的波峰，流动速度慢，提供了焊料流速为零的出口区，有利于形成充实的焊点，同时也可有效地去除焊端上过量的焊料，并使所有焊接面上焊料润湿良好，修正了焊接面，消除了可能的拉尖和桥接，获得充实无缺陷的焊点，最终确保了组件焊接的可靠性。 双波峰焊接原理(3) l-片式元件;2-印制板;3-焊料槽;4-第一个波峰(湍流波);5-第二个波峰(平滑波) 其它几种形式波峰 1)窄幅度对称湍流波 2)穿孔摆动湍流波 3)数控双波峰 喷射式波峰在熔融焊料下面形成中空区，称为喷射式空心波(类似于数控双波峰的第 一波)。这种波的焊料流速快、上冲击力大，渗透性好，并具有较大的前倾力，不仅对焊接表面有较强的冲洗作用，而且可以消除桥接和拉尖。另外由于波峰中空，不易造成热容量过度积累，同时有利于助焊剂气体的排放。 这种焊接系统的波形既不是双波峰，也不是湍流波峰，是由电磁泵产生的一种高速单向流动的波。 喷射式波峰焊接效率低，对通孔插装元器件的焊接适应性差，仅适合于片式元件，对 IC和 QFP焊接不佳。 “Ω”形波峰 它属于双向宽平波形，只在喷嘴出口处设置了水平方向微幅振动的垂直板，产生垂直向上的扰动。 第四周 这周我主要学习了对波峰焊接以后所出现的缺陷的判定和分析。 1.沾锡不良 POOR WETTING 这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾锡.分析其原因及改善方式如下:a.外界的污染物如油,脂,腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有 时是在印刷防焊剂时沾上的;b.SILICON OIL 通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,而 SILICON OIL不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在基板上而造成沾锡不;c.常因 贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良 ,过二次锡或可解决此问题;d.沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂;e.吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔锡需要足够的温度及时间,通常焊锡温度应高于熔点温度50?至80?之间,沾锡总时间约3秒.调整锡膏粘度。 2.局部沾锡不良:此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部沾锡不良不会露出铜箔面,只有薄薄的一 层锡无法形成饱满的焊点。 3.冷焊或焊点不亮:焊点看似碎裂、不平,大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,注意锡炉输送是否有异常振动。 4.焊点破裂:此一情形通常是焊锡,基板,导通孔,及零件脚之间膨胀系数,未配合而造成,应在基板材质,零件材料及设计上去改善。 5.焊点锡量太大:通常在评定一个焊点,希望能又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度未必有所帮助。 6.锡尖 (冰柱) :此一问题通常发生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡。 7.防焊绿漆上留有残锡 : 8.白色残留物 :在焊接或溶剂清洗过后发现有白色残留物在基板上,通常是松香的残留物,这类物质不会影响表面电阻质,但客户不接受。 9.深色残余物及浸蚀痕迹 :通常黑色残余物均发生在焊点的底部或顶端,此问题通常是不正确的使用助焊剂或 清洗造成. 10.绿色残留物:绿色通常是腐蚀造成,特别是电子产品但是并非完全如此,因为很难分辨到底是绿锈或是其它化学产品,但通常来说发现绿色物质应为警讯,必须立刻查明原因,尤其是此种绿色物质会越来越大,应非常注意,通常可用清洗来改善. 11.白色腐蚀物:是指基板上白色残留物,而本项目谈的是零件脚及金属上的白色腐蚀物,尤其是含铅成分较多的金属上较易生成此类残余物,主要是因为氯 离子易与铅形成氯化铅,再与二氧化碳形成碳酸铅(白色腐蚀物).在使用松香类助焊剂时,因松香不溶于水会将含氯活性剂包着不致腐蚀,但如使用不当溶剂,只能清洗松香无法去除含氯离子,如此一来反而加速腐蚀。 12.针孔及气孔:针孔与气孔之区别,针孔是在焊点上发现一小孔,气孔则是焊点上较大孔可看到内 部,针孔内部通常是空的,气孔则是内部空气完全喷出而造成之大孔,其形成原因是 焊锡在气体尚未完全排除即已凝固,而形成此问题。 13.焊点灰暗 : 此现象分为二种: 1)焊锡过后一段时间,(约半载至一年)焊点颜色转暗. 2)经制造出来的成品焊点即是灰暗的. 14.焊点表面粗糙: 焊点表面呈砂状突出表面,而焊点整体形状不改变. 15.黄色焊点:系因焊锡温度过高造成,立即查看锡温及温控器是否故障. 16.短路:过大的焊点造成两焊点相接. 以上是对波峰焊接以后可能出现的缺陷的介绍，以前在学校学的那些太简单了，到了公司以后跟实际生产相结合，以上学的有相当一部分是实际焊接过程中有可能会出现的缺陷。我们从课本上学的只是最常见的几种，所以只有在实际的生产过程中才能学的更多更全面。 第五周 通过以上星期的培训，对焊接波峰焊焊接缺陷有了一定的了解，这周波峰焊师傅又教了我们一些smt焊接存在的缺陷。 1.焊膏熔化不完全――全部或局部焊点周围有未熔化的残留焊膏。 2.润湿不良――又称不润湿或半润湿。元器件焊端、引脚或印制板焊盘不沾锡或局部不沾锡。 3.焊料量不足与虚焊或断路――当焊点高度达不到规定要求时，称为焊料量不足焊料量不足会影响焊点的机械强度和电气连接的可靠性，严重时会造成虚焊或 断路(元器件端头或引脚与焊盘之间电气接触不良或没有连接上)。 4.吊桥和移位——吊桥是指两个焊端的表面组装元件，经过再流焊后其中一个端头离开焊盘表面，整个元件呈斜立或直立，如石碑状。又称墓碑现象或曼哈顿现象。移位是指元器件端头或引脚离开焊盘的错位现象。 5.焊点桥接或短路—桥接又称连桥;元件端头之间、元器件相邻的焊点之间以及焊点与邻近的导线、过孔等电气上不该连接的部位被焊锡连接在一起(桥接不一定短路，但短路一定是桥接)。 6.锡珠——又称焊锡球。焊锡珠-是指散布在焊点附近的微小珠状焊料。 7.气孔——分布在焊点表面或内部的气孔、针孔。或称空洞。 8.焊点高度接触或超过元件体(吸料现象)——焊接时焊料向焊端或引脚跟移动， 使焊料高度接触元件体或超过元件体。 9.锡丝――元件焊端之间、引脚之间、焊端或引脚通孔之间的微细锡丝。 10.元件裂纹缺损――元件体或端头有不同程度的裂纹或缺损现象。 11.元件端头镀层剥落――元件端头电极镀层不同程度剥落，露出元件体。 12.元件面贴反――片式电阻器的字符面向下。 13.冷焊----又称焊锡紊乱，焊点表面呈现焊锡紊乱痕迹。 14.焊锡裂纹――焊锡表面或内部有裂缝。 15.其他. 还有—些肉眼看不见的缺陷，例如焊点晶粒大小、焊点内部应力、焊点内部裂纹等，这些要通过x光，焊点疲劳试验等手段才能检测到;这些缺陷主要与温度曲线有关。例如冷却速度过慢，会形成大结晶颗粒，造成焊点抗疲劳性差;但冷却速度过快，又容易产生元件体和焊点裂纹。又例如峰值温度过低或回流时间过短，会产生焊料熔融不充分和冷焊现象;但峰值温度过高或回流时间过长，又会增加共界金属化合物的产生，使焊点发脆，影响焊点强度;如超过235?，还会引起PCB中环氧脂变质，影响PCB的性能和寿命。 第六周 手工焊接是传统的焊接方法，虽然批量电子产品生产已较少采用手工焊接了，但对电子产品的维修、调试中不可避免地还会用到手工焊接。焊接质量的好坏也直接影响到维修效果。手工焊接是一项实践性很强的技能,在了解一般方法后,要多练;多实践,才能有较好的焊接质量。 手工焊接握电烙铁的方法,有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式较为方便。 手工焊接所需的工具和材料: 焊接工具需要25w的铜头小烙铁，有条件的可使用温度可调和带,,,保护的焊台(普通烙铁要有良好的接地)，注意烙铁尖要细，顶部的宽度不能大于1,,。一把尖头镊子可以用来移动和固定芯片以及检查电路。还要准备细焊丝和助焊剂、异丙基酒精等。使用助焊剂的目的主要是增加焊锡的流动性，这样焊锡可以用烙铁牵引，并依靠表面张力的作用光滑地包裹在引脚和焊盘上。在焊接后用酒精清除板上的焊剂。 手工焊接工艺过程: 推荐的手工焊接程序是，快速地把加热和上锡的烙铁头接触带芯锡线(cored wire)，然后接触焊接点区域，用熔化的焊锡帮助从烙铁到工件的最初的热传导。然后把锡线移开将要接触焊接表面的烙铁头。有些人推荐首先把烙铁头接触引脚/焊盘;把锡线放在烙铁头与引脚之间，形成热桥;然后快速地把锡线移动到焊接点区域的反面。任何一种方法，如果正确完成，都将给出满意的结果。 这两种技术的目的是要保证引脚和焊盘的温度足够熔化锡线，并形成所要求的金属间的接合。如果在焊接点形成期间，烙铁直接接触和熔化锡线，那么要焊接的表面可能不够热，以提高焊锡流动，形成的焊接点可能不是真正熔湿(wet)到焊盘(pad)、焊接孔(barrel)和引脚(lead)。当工艺过程实施正确的时候，助焊剂将熔化并先于焊锡在将要焊接的表面流动，预先处理表面，因此焊锡将在表面上熔湿和流动，进入缝隙，形成接合。 具体的手工焊接方法: 1在焊接之前先在焊盘上涂上助焊剂，要求较高的元器件需要搪锡，用烙铁处理一遍，以免焊盘镀锡不良或被氧化，造成不好焊，芯片则一般不需处理。 2对于大体积、引脚间距较大的插件的焊接一般比较简单，整个的焊接过程是: ?焊接前一定要定位，定位的方法要要注意，引脚数量较少的器件定位--2点对角线定位;对于引脚数量叫多的器件定位--多点多对角线定位。定位的标准是:器件摆放位置一定要平整、对齐。 ?焊接时一定要使用助焊剂，施加助焊剂的量要适中，不能过多，也不可过少。过少的话有可能起不到助焊的效果，过多的话使板子很脏，不易清洗，同时也造成一定程度的浪费。 ?为了提高焊接效率，焊接的时候要注意整体话作业。例如:多个板子先进行集体定位，当所有准备工作完成后在进行集体焊接，或者采用多人流水线作业，如此可以大大提高焊接效率。 3芯片级的小管脚、窄间距的器件焊接方法:用镊子小心地将,,,,芯片放到,,,板上，注意不要损坏引脚。使其与焊盘对齐，要保证芯片的放置方向正确。把烙铁的温度调到,,,多摄氏度，将烙铁头尖沾上少量的焊锡，用工具向下按住已对准位置的芯片，在两个对角位置的引脚上加少量的焊剂，仍然向下按住芯片，焊接两个对角位置上的引脚，使芯片固定而不能移动。在焊完对角后重新检查芯片的位置是否对准。如有必要可进行调整或拆除并重新在,,,板上对准位置。 4开始焊接所有的引脚时，应在烙铁尖上加上焊锡，将所有的引脚涂上焊剂使引脚保持湿润。用烙铁尖接触芯片每个引脚的末端，直到看见焊锡流入引脚。在焊接时要保持烙铁尖与被焊引脚并行，防止因焊锡过量发生桥接。 5焊完所有的引脚后，用焊剂浸湿所有引脚以便清洗焊锡。在需要的地方吸掉多余的焊锡，以消除任何短路和搭接。最后用镊子检查是否有虚焊，检查完成后，从电路板上清除焊剂，将硬毛刷浸上酒精沿引脚方向仔细擦拭，直到焊剂消失为止。 6贴片阻容元件则相对容易焊一些，可以先在一个焊点上点上锡，然后放上元件的一头，用镊子夹住元件，焊上一头之后，再看看是否放正了;如果已放正，就再焊上另外一头。要真正掌握焊接技巧还需要大量的实践。 手工焊接与返修是要求杰出的操作员技术和良好工具的工艺步骤。当配备足够的工具和培训时，操作员应该能够创作可靠的焊接点。表面贴装手工焊接有时比通孔(through-hole)焊接更具挑战性，因为更小的引脚间距和更高的引脚数。返修工艺中，必须小心，不要将印刷电路板过热;否则电镀通孔和焊盘都容易损伤。