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1、1,SMT製程與设备能力介紹,2,課程內容,SMT簡介 各工序介紹 波峰焊 SMT周邊設備介紹 ESD防護,3,SMT簡介,1.SMT定義 表面貼裝技術(Surface Mounting Technology簡稱SMT)是新一代電子組裝技術,它將傳統的電子元器件壓縮成為體積只有幾十分之一的器件,從而實現了電子產品組裝的高密度、高可靠、小型化低成本以及生產的自動化.這種小型化的元器件稱為:SMD器件(或稱SMC、片式器件).將元件裝配到印刷線路板或其他基板上的工藝方法稱為SMT工藝.相關的組裝設備則稱為SMT設備.,4,SMT簡介,2.SMT特點 (1)組裝密度高、電子產品體積小、重量輕,貼片元
2、件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右,一般採用SMT之後,電子產品體積縮小40%60%,重量減輕60%80%. (2)可靠性高、抗震能力強、焊點缺焊率低. (3)高頻特性好,減少了電磁和射頻幹擾. (4)易於實現自動化,提高生產效率.降低成本達30%50%.節省材料、能源、設備、人力、時間等.,5,SMT簡介,3.為什麼要用SMT (1)電子產品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已無法縮小 (2)電子產品功能更完整,所採用的積體電路(IC)已無穿孔元件,特別是大規模、高集成IC,不得不採用表面貼片元件 (3)產品批量化,生產自動化,廠方要以低成本高產量,出產優質產品以迎合顧客需求及加強
3、市場競爭力 (4)電子元件的發展,積體電路(IC)的開發,半導體材料的多元應用電子科技革命勢在必行,追逐國際潮流,6,SMT簡介,4.SMT製程 SMT製程是以機器的吸嘴吸取SMT零件,經過畫像處理辨識零件後,再放置於已印好錫膏的基板上,基板再經過迴焊爐加熱後達到焊接的目的.,PCB,零件,錫膏,銅箔焊墊,7,SMT簡介,5.SMT工藝流程,錫膏印刷,SPI,送板,貼片,AOI,人工目檢,Reflow,AOI,8,SMT簡介,6.SMT製程分類 (1)單面貼片製程 適用於只有一面有SMD器件的產品.一般流程如下: 錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI,9,SMT簡介,(2)雙面貼片
4、製程 適用於正反面都有SMT組件的產品.一般流程如下: A面錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI- B面錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI,10,SMT簡介,(3)混合製程 適用於正反面都有SMT組件且有插件的產品.一般流程如下: A面錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI-B面錫膏印刷-SPI-貼片-AOI-回流焊接-AOI-插件-波峰焊,11,各工序介紹-送板,1.工站介绍 自動送板機廣泛應用於SMT生產線的源頭,用以將裝在周轉箱內的PCB逐一發送給後續設備而實現上板功能,它的送板動作受後續設備的需板信號的控制,若自動送板機已全部送完板則它又會反制約後續
5、設備停止工作,並發出聲光報警,它也可以為某一個單獨的SMT設備實現上板功能.,12,各工序介紹-送板,2.設備能力介绍,13,各工序介紹-錫膏印刷,1.工站介紹 將錫膏通過鋼板之孔脫膜接觸錫膏而印置於基板之焊盤上.,已印刷,未印刷,14,各工序介紹-錫膏印刷,2.設備能力介紹,MPM 印刷機,可滿足不同尺寸的PCB, 不同規格的Chip R/C, IC, Connector, BGA 等零件的錫膏/紅膠 印刷要求.,15,各工序介紹-錫膏印刷,刮刀,錫膏,鋼板,PCB,3.锡膏印刷内部图示,16,各工序介紹-錫膏印刷,4.錫膏印刷品質 確實填充入鋼板開孔內,錫膏才能有飽滿的成型 錫膏填充於鋼板
6、 控制錫膏左右對稱形狀 鋼板脫膜後,讓錫膏與鋼板開口成相同形狀 鋼板脫膜速度 控制錫膏成型,17,各工序介紹-錫膏印刷,5.常見印刷不良現象,刮削-刮刀壓力過高,削去部 分錫膏,過量-刮刀力量太小,多出錫膏,拖拽-鋼板脫離太快,18,各工序介紹-錫膏印刷,偏位-鋼板與PCB對位不准,連錫-刮刀壓力太大 對位不准 鋼板開口不合適,少錫-鋼板脫離速度得慢一點,刮刀壓減. 印刷機內溫度30時,溶劑會被揮 發一些,錫膏更粘,19,各工序介紹-錫膏印刷,6.重要耗材-錫膏 (1).何為錫膏,20,(2).錫膏主要組成成份 錫粉顆粒+助焊膏/劑,各工序介紹-錫膏印刷,21,(3).錫膏的存儲和使用 錫膏是
7、一種化學特性很活躍的物質,因此它對環境的要求是很嚴格的.一般在溫度為0-10,濕度為20%-21%的條件下有效期為6個月,在使用時要注意幾點: A.保存的溫度 B.使用前應先回溫(一般4小時) C.使用前應先攪拌3-4分鐘 D.最佳作業環境溫度25+/-3濕度為50+/-10%RH E.儘量縮短進入回流焊的等待時間 F.在開瓶24小時內必須使用完,否則做報廢處理,各工序介紹-錫膏印刷,22,(4).錫膏使用前為何必須攪拌 錫膏存儲時因錫粉與助焊劑比重不同的因素,會導致有錫粉在下而助焊劑在上的現象,最後產生分佈不均的問題.故使用前必須攪拌使錫粉與助焊劑均勻混合,而達到錫膏最佳的作用效果. 一般錫
8、膏攪拌的方式有兩種: A.手動攪拌的方式 B.機器(自動公轉)攪拌的方式,自 動 攪 拌 機,各工序介紹-錫膏印刷,23,(5).有鉛錫膏Sn-Pb Reflow理想溫度圖,各工序介紹-錫膏印刷,24,(6).無鉛錫膏Sn-Ag-Cu系Reflow理想溫度圖,各工序介紹-錫膏印刷,25,(7).Sn-Ag-Cu系合金的優缺點 優點: 具有優良熱疲勞性 具有優良機械特性 溶融溫度區域較為狹窄 適合各幾種形狀(錫棒/錫絲/錫膏/錫球等等) Pb的混入不良影響較少 缺點: 溶融溫度較共晶焊錫合金約高30 合金成份內含Ag成本較高 冷卻緩慢焊點表面易產生凹凸,各工序介紹-錫膏印刷,26,各工序介紹-錫
9、膏印刷,7.主要工具-鋼網 (1)什麼是鋼網 鋼網是一種SMT專用模具,其主要功能是是幫助錫膏的沉積;目的是將準確數量的錫膏轉移到空PCB上的準確位置.,27,各工序介紹-錫膏印刷,(2)鋼網的製作及比較 目前鋼網主要有三種製作方法:化學腐蝕、鐳射切割、電鑄成型,鋼網,板,焊盤,化學腐蝕: 通常用於0.65mm以上間距 比其他鋼網費用低,鋼網,板,焊盤,鐳射切割: 費用較高而且內壁粗糙 可以用電解拋光法得到光滑內壁 梯形開孔有利於脫模 可以用Gerber檔加工 誤差更小，精度更高,鎳網,板,焊盤,電鑄成型: 在厚度方面沒有限制 在硬度和強度方面更勝於不銹鋼 更好的耐磨性 孔壁光滑且可以收縮 最
10、好的脫模特性 95%. 成本造價昂貴、工藝複雜、技術含量高,28,各工序介紹-錫膏印刷,鋼網三種製作方法橫截面對比,29,各工序介紹-錫膏印刷,(3).鐳射鋼板製作主要設備,激光切割機,張網,30,各工序介紹-錫膏印刷,(4).鋼網張力要求 一般業界使用標準在30牛頓/每平方公分以上,31,各工序介紹-SPI,1.工站介紹 錫膏厚度檢測是利用光學的原理,通過三角測量的方法把印刷在PCB板上的錫膏高度計算出來的一種SMT檢測設備.它的作用是能檢測和分析錫膏印刷的品質,及早發現SMT工藝缺陷.,32,各工序介紹-SPI,2.設備能力介紹,SPITR7006,33,各工序介紹-SPI,3.焊盤印錫接
11、受標準 印刷在焊盘上的焊膏量允许有一定的偏差,但焊膏覆盖在每个焊盘上的面积应大于焊盘面积的75%.,34,各工序介紹-SPI,4.實際印刷不良圖例 錫橋,35,各工序介紹-SPI,少錫,36,各工序介紹-SPI,錫厚(拉尖),37,各工序介紹-SPI,偏移,38,各工序介紹-貼片,1.工站介紹 貼片機就是用來將表面組裝元器件準確安裝到PCB的固定位置上的設備,貼片機貼裝精度及穩定性將直接影響到所加工電路板的品質及性能.,39,各工序介紹-貼片,2.設備能力介紹,FUJI NXT 貼片機,40,各工序介紹-貼片,3.貼片机类型 貼片機按結構形式大致可分為四種類型:過頂動臂拱架型、轉塔式貼片機、複
12、合式貼片機、大型平行系統貼片機等.,41,各工序介紹-貼片,4.各類型貼片機介紹 (1)拱架式 拱架式貼片機有較好的靈活性和精度,適用於大部分元件,高精度機器一般都是這種類型,但其速度無法與複合式、轉塔式和大型平行系統相比.,42,各工序介紹-貼片,(2)轉塔式 轉塔式貼片機是使用一組移動送料器,轉塔從料站吸取元件,然後把元件貼放在位於移動工作臺上的電路板上面.由於拾取元件和貼片動作同時行進,貼片速度大幅度提高.,43,各工序介紹-貼片,(3)複合式 複合式貼片機從拱架式機器發展而來,集合了轉塔式和拱架式特點,動臂上安裝有轉盤,又稱“閃電頭”,可實現每小時60000片貼片速度.,44,各工序介
13、紹-貼片,(4)大型平行系統 大規模平行系統(又稱模組機),使用一系列單獨小貼裝單元.各單元有獨立絲杆位置系統、安裝有相機和貼裝頭.各貼裝頭可吸取部分的帶式送料,貼裝PCB一定區域,PCB以固定間隔時間在機器內步進.單獨地各個單元機器運行速度較慢,但其連續或平行運行會有很高的效率.,45,各工序介紹-貼片,5.SMT貼裝工具認識,料盤,FEEDER,吸嘴,46,各工序介紹-貼片,6.貼片機貼裝動態示意圖,47,金 立,金 立,A相机,B相机,8/22,48,8/22,金 立,金 立,金 立,49,1,2,8/22,金 立,金 立,金 立,50,1,2,8/22,金 立,金 立,51,8/22,
14、金 立,金 立,52,识别图像,识别图像,8/22,金 立,金 立,53,1,2,8/22,金 立,金 立,54,8/22,金 立,金 立,55,1,8/22,金 立,金 立,56,8/22,金 立,金 立,57,2,8/22,金 立,金 立,58,8/22,金 立,金 立,59,8/22,金 立,金 立,60,8/22,金 立,金 立,61,8/22,金 立,金 立,62,2,8/22,金 立,金 立,63,2,8/22,金 立,金 立,64,各工序介紹-貼片,7.主要貼片不良現象,偏位,少件,飛件,下壓過深,65,各工序介紹-Reflow,1.工站介紹 回流焊是通过重新熔化预先分配到印制板
15、焊盘上的膏装软钎焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊.它是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接.,66,各工序介紹-Reflow,2.設備能力介紹,FOLUNGWIN 回焊爐,67,各工序介紹-Reflow,3.理想爐溫曲線 理論上理想的曲線由預熱、恒溫、回流和冷卻四個溫區組成.前面三個溫區加熱,最後一個溫區冷卻.,68,各工序介紹-Reflow,4.從溫度曲線示意圖,分析回流焊的原理 當PCB進入預熱區時,焊膏中的溶劑、氣體蒸發掉,同時,焊膏中的助焊劑濕潤焊盤、元器件端頭和引腳,焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤,將焊盤、元器件引腳與氧氣隔離; PCB進入恒溫區時,使PCB和元器件得到充分的預熱,以防PCB突然進入焊接高溫區而損壞PCB和元器件; 當PCB進入回流區時,溫度迅速上升使焊膏達到熔化狀態,液態焊錫對PCB的焊盤、元器件端頭和引腳潤濕、擴散、漫流或回流混合形成焊錫接點; PCB進入冷卻區,使焊點
