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1、广东科学技术职业学院,SMT生产线,主要设备、仪器、工具,本章内容,SMT生产线组成,主要设备：印刷机 点胶机 贴装机 再流焊机 检测设备,SMT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。,按照自动化程度分为 全自动生产线和半自动生产线,组织实施,双面SMD/THC组装工艺流程,此类要用混合安装工艺，主要用于消费类电子产品的安装。主要流程如下：,AB面,印刷锡膏,点贴片胶,贴装元件,翻转,回流焊,加热固化,SMD/THC组装主要流程,插通孔元件后再过波峰焊,插通孔元件,波峰焊,清洗,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
2、修设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。,印刷机,手工印刷机和刮刀,半自动印刷机,全自动印刷机,印刷机的基本结构,机架 夹持基板的X、Y、工作台 印刷头系统 丝网或模板的固定、分离机构 视觉定位系统、擦板系统 二维、三维测量系统,传输控制系统和刮刀固定机构,印刷精度的基本保证,印刷机的主要技术指标,最大印刷面积：根据最大的PCB尺寸确定 印刷精度：一般要求达到0.025mm。 重复精度：一般要求达到0.01mm 印刷速度：根据产量决定,可能就这些吧,按照网板与PCB是否接触分为接触和非接触印刷,按照印刷方向分为单向和双向印刷,按照网板分离方式分为： PCB工作台固定 印刷头、刮刀系统和模板
3、固定,开放式印刷 密闭式印刷,印刷方式,？,刮刀的种类,A）橡胶刮刀,B）金属刮刀,C）橡胶+金属刮刀,手工印刷机,手工装卸PCB 手工图形对准 手工印刷,半自动印刷机,手工装卸PCB 印刷机自动完成印刷和网板的分离 可以配置视觉定位系统,全自动印刷机,自动装卸PCB 视觉定位 印刷 分离,印刷锡膏是SMT的关键工序,印刷机发展方向 半自动印刷机配备 1、全自动视觉对位 2、二D检验 3、自动清洗模板底部 全自动印刷机增加功能部件 1、CCD自动视觉识别功能、二维三维测量系统 2、封闭式印刷、离板速度调整、网板自动清洁功能 3、对QFP器件进行45角印刷 4、推出Plower Flower等密
4、闭式“流变泵”印刷头技术 5、喷印功能：设备昂贵（$30万以上）,18,18,点胶机设备：,点胶机是一种通用电子生产设备，具有结构紧凑、操作方便、性能稳定、经济实用等优点，是集运动控制技术和点胶控制技术于一体的机电一体化产品，已广泛应用于电子元件制造、电路板组装、电器产品生产、集成电路封装等行业。,点胶机,点胶机设备参数、性能,程序容量：100个程序/6000点,编程界面：中/英文5.7英寸触摸屏示教器,最大承重：工作台8千克 Z轴3千克,有效行程：X轴400mm（左右移动），Y1轴、Y2轴400mm（工作台前后移动） Z轴100mm（点胶头上下移动）,最高速度：X轴800mm/s，Y1轴、Y
5、2轴800mm/s，Z轴300mm/s,重复精度：0.02mm,编程方式：触摸屏控制，PC编程输入,气 压：06Kgf/C,印刷机的发展,由于新型SMD不断出现、组装密度的提高以及免清洗要求，印刷机的高密度、高精度的提高以及多功能方向发展,半自动印刷机加视觉识别系统。 增加了CCD图像识别,全自动印刷机：自动识别系统 自动更换漏印模板、清洗网板 对QFP器件进行45度角印刷 二维和三维检查印刷结果（焊膏图形）等功能。,贴片机,贴片机是片式元器件自动安装装置，是一种由微电脑控制的对片式元器件实现自动检选、贴放的精密设备。 提示 贴片机是表面安装工艺的关键设备，它是SMT生产线中最昂贵的设备之一，
6、能达到高水平的工艺要求。,贴 片 机,贴片机的结构框图如图1.9所示。,贴片机的结构,图1.9 贴片机的结构框图,全自动贴片机如图1.10所示。,贴片机各部分的功能,图1.10 全自动贴片机,贴片机各部分的功能如下。 1坚固的机械结构 采用重型耐用的直线滚珠导轨系统，提供坚固和耐用的机械装置。 2直线编码系统 采用闭环直流伺服马达并配合使用无接触式直线编码系统，提供非常高的重复精度（+/0.01mm）和稳定性。,3智能式送料系统 智能式送料系统能够快速、准确地送料。 4点胶系统 点胶系统可在IC的焊盘上快速进行点焊膏。,高精密度BGA及QFP IC的视觉对中系统外形如图5.11所示。该系统具有
7、线路板识别摄像机和元器件识别摄像机，采用彩色显示器，实现人机对话，也称为光学视觉系统，能够纠正片式元器件与相应焊盘图形间的角度误差和定位误差，以提高贴装精度。这类贴片机的贴装精度达0.04mm，贴装件接脚间距为0.3mm，贴装速度为0.10.2s/件。,5飞行视觉对中系统,图1.11 飞行视觉对中系统,内置精密摄像系统可自动学习PCB基准点，除标准的圆形基准点外，方形的PCB焊盘和环形穿孔焊盘也可作基准点来识别，如图1.12所示；还可精密贴装BGA IC和QFP IC，如图1.13所示。,6灵巧的基准点系统,图1.12 基准点系统识别基准点,（a）BGA IC （b）QFP IC 图1.13
8、精密贴装BGA IC和QFP IC,1按贴片机的贴装速度及所贴装元器件种类分 高速贴片机适合贴装矩形或圆柱形的片式元器件。,贴片机的种类, 低速高精度贴片机适合贴装SOP形集成电路、小型封装芯片载体及无引线陶瓷封装芯片载体等。 多功能贴片机既可贴装常规片式元器件，又可贴各种芯片载体。,2按机器归类分 贴片机按机器归类分为标准型片式元器件贴片机和异形片式元器件贴片机。 3按贴片机贴装方式分 贴式机按贴装方式分为同时式、顺序式、顺序/同时式与流水线式，如表1.3所示。,表1.3贴片机按贴装方式分类表,贴片机,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。,贴装机的的基本结构
9、 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,贴片机的主要技术指标,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：一般高速机为0.2S/ Chip元件以内，多功能机度为 0.3
10、0.6S/Chip元件左右。 c对中方式：有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光/视觉混合对中。 d 贴装面积：指贴装头的运动范围，可贴装的PCB尺寸，最大PCB尺寸应大于 250300 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； 多功能机可贴装最小0.603 mm最大6060mm器件，还可以贴装连接器等异 形元器件。 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。,日本SONY公司的SI-E1000MK高速贴装机的45旋转贴装头,贴片机的发展趋势,随着SMC小型化、SMD
11、多引脚窄间距化和复合式、组合式片式元器件、BGA、CSP、DCA（芯片直接贴装技术）、以及表面组装的接插件等新型片式元器件的不断出现，对贴装技术的要求越来越高。近年来，各类自动化贴装机正朝着高速、高精度和多功能方向发展。采用多贴装头、多吸嘴以及高分辨率视觉系统等先进技术，使贴装速度和贴装精度大大提高。目前最高的贴装速度可达到0.06S/Chip元件左右；高精度贴装机的重复贴装精度为0.05-0.25mm; 多功能贴片机除了能贴装0201(0.6mm*0.3mm)元件外,还能贴装SOIC(小外型集成电路)、PLCC（塑料有引线芯片载体）、窄引线间距QFP、BGA和CSP以及长接插件（150Mm长
12、）等SMD/SMC的能力。,贴片机的发展趋势,此外，现代的贴片机在传动结构（Y轴方向由单丝械向双丝杠发展）； 元件的对中方式（由机械向激光向全视觉发展）；图像识别（采用高分辨CCD）；BGA和CSP的贴装（采用反射加直射镜技术）；采用铸铁机架以减少振动，提高精度，减少磨损； 增强计算机功能等方面都采用了许多新技术，使操作更加简便、迅速、直观和易掌握。,回流炉（再流炉）,再流焊炉主要有热板式、红外、热风、红外热风和气相焊等形式。 再流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。,辐射传导主要有红外炉。其优点是热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面焊接时PCB上、下温度易控制。其缺点是温度不均匀；在
13、同一块PCB上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。为了使深颜色和大体积的元器件达到焊接温度、必须提高焊接温度，容易造成焊接不良和损坏元器件等缺陷。,对流传导主要有热风炉。其优点是温度均匀、焊接质量好。缺点是PCB上、上温差以及沿焊接长度方向的温度梯度不易控制。,（1）目前再流焊倾向采用热风小对流方式，在炉子下面采用制冷手段，以保护炉子上、下和长度方向的温度梯度，从而达到工艺曲线的要求。（2）是否需要充N2选择（基于免清洗要求提出的）充N2的主要作用是防止高温下二次氧化，达到提高可焊性的目的。,再流焊炉 再流焊炉是焊接表面贴装元器件的设备。再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外加热风炉、蒸汽焊炉
14、等。目前最流行的是全热风炉以及红外加热风炉。,热风、红外再流焊炉的基本结构,炉体 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,再流焊炉的主要技术指标 a 温度控制精度：应达到0.10.2； b 传输带横向温差：要求5以下； c 温度曲线测试功能：如果设备无此配置，应外购温度 曲线采集器； d 最高加热温度：一般为300350，如果考虑无铅焊 料或金属基板，应选择350以上。 e 加热区数量和长度：加热区数量越多、加热区长度越 长，越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生产 选择45温区，加热区长度1.8m左右即能满足要求。 f 传送带宽度：应
15、根据最大和最小PCB尺寸确定。,再流焊的核心环节是利用外部热源加热，使焊料熔化而再次流动浸润，完成印制电路板的焊接过程。 提示 再流焊接是精密焊接，热应力小，适用于全表面贴装元器件的焊接。,常用的再流焊接机有红外线再流焊接机、气相再流焊接机、热传导再流焊接机、激光再流焊接机、热风再流焊接机等。应用最多的是红外线再流焊接机、热风再流焊接机和气相再流焊接机。 图1.5所示为大型全热风回流焊接机，图1.6所示为智能无铅回流焊接机。 各种再流焊的原理和性能如表1.2所示。,再流焊接机的种类,图1.5 大型全热风回流焊接机,图1.6 智能无铅回流焊接机,表1.2再流焊的原理和性能表,续表,再流焊又称回流
16、焊，焊料是焊锡膏。再流焊是将适量焊锡膏涂敷在印制电路板的焊盘上，再把表面贴装元器件贴放到相应的位置，由于焊锡膏具有一定黏性，可将元器件固定，然后让贴装好元器件的印制电路板进入再流焊设备。在再流焊设备中，焊锡膏经过干燥、预热、熔化、润湿、冷却，将元器件焊接到印制电路板上。,再流焊接机,再流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB传送装置、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组成，如图1.7所示。,再流焊接机的组成,图1.7 再流焊接机的结构,提示 单纯的红外加热再流焊，很难使组件上各处的温度都符合规定的曲线要求，而红外/热风混合式，采用强力空气对流的远红外再流焊，热空气在炉内循环，在一定程度上改善了温度场的均匀性。,红外/热风再流焊接机也称热风对流红外线辐射再流焊接机，其结构如图1.8所示。 预
