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1、SMT设 备 及 工 艺 讲 稿课 程 内 容SMT贴 片 工 艺 介 绍 1、 SMT的 含 义 : 表 面 贴 装 技 术 (Surface Mount Technology 简 称 SMT)作 为 新 一 代 电 子 装 配 技 术 已经 渗 透 到 电 子 产 品 的 各 个 领 域 ， SMT产 品 具 有 结 构 紧 凑 、 体 积 小 、 耐 振 动 、 抗 冲击 ， 高 频 特 性 好 、 生 产 效 率 高 等 优 点 。 SMT在 电 路 板 装 配 工 艺 中 已 占 据 了 领 先 地位 。 将 组 件 装 配 到 基 板 上 的 工 艺 方 法 称 为 表 面 贴 装
2、 工 艺 。 典 型 的 表 面 贴 装 工 艺 分 为 三步 ： 施 加 焊 锡 膏 （ 印 刷 Printing） -贴 装 元 器 件 （ 贴 装 Pick and place） -回流 焊 接 （ 回 流 焊 Reflow） 。 2、 SMT生 产 线 工 艺 流 程 图 : (图1) (图 2) 3.SMT设 备 介 绍 3.1印 刷 机 介 绍 （ Printer） 印 刷 机 的 主 要 功 能 是 将 搅 拌 均 匀 的 锡 膏 通 过 刮 刀 在 钢 网 上 做 往 复 式 动 作 ,通 过钢 网 上 的 开 孔 把 锡 膏 印 刷 到 PCB板 上 而 实 现 。 图 3
3、GPX全 自 动 锡 膏 印 刷 机 锡 膏 印 刷 机 （ 图 1） 装 有 光 学 对 准 系 统 ， 通 过 相 机 （ Camera） 对 PCB和 模 板上 对 准 标 志 （ Mark/ Fiducial） 进 行 识 别 ， 实 现 模 板 开 孔 与 PCB焊 盘 的 自 动 对 准 ，印 刷 机 重 复 精 度 高 ， 在 配 有 PCB自 动 装 载 系 统 后 ， 能 实 现 全 自 动 运 行 。 作 业 人 员只 需 适 时 添 加 锡 膏 和 更 换 擦 拭 纸 。 印 刷 锡 膏 的 工 艺 过 程 印 刷 前 的 准 备 调 整 印 刷 机 工 作 参 数 印
4、刷 印 刷 品 质 检 测 。 图 4 印 刷 过 程 示 意 图 影 响 印 刷 品 质 的 关 键 在 印 刷 过 程 中 ， 锡 膏 是 自 动 分 配 的 ， 刮 刀 向 下 对 模 板 施 压 ， 使 模 板 底 面 接 触到 PCB板 顶 面 。 当 刮 刀 走 过 模 板 开 孔 的 整 个 图 形 区 域 长 度 时 ， 锡 膏 通 过 模 板 上 的开 孔 印 制 到 焊 盘 上 。 在 锡 膏 已 经 沉 积 之 后 ， 模 板 在 刮 刀 脱 离 之 后 马 上 脱 开 （ snap off） ， 回 到 原 位 。 在 锡 膏 印 刷 中 有 三 个 关 键 的 要 素
5、 ， 我 们 叫 做 三 个 S： Solder paste（ 锡 膏 ） ，Stencils （ 模 板 ） ， 和 Squeegees（ 刮 刀 ） 。 三 个 要 素 的 正 确 结 合 是 持 续 的 印 刷品 质 的 关 键 所 在 。 锡 膏 （ Solder paste） 无 铅 锡 膏 主 要 成 分 为 锡 、 银 和 铜 ,目 前 大 多 数 产 品 都 采 用 无 铅 制 程 。 比 例 为 ： 96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu 比 例 为 ： 98.5Sn/1.0Ag/0.5Cu 刮 刀 （ Squeegee） 在 理 想 情 况 下 ， 刮 刀 （ 图 5） 推
6、动 锡 膏 在 前 面 滚 动 ， 并 使 其 填 入 模 板 开 孔 内 ，然 后 刮 去 多 余 锡 膏 ， 在 PCB焊 盘 上 留 下 与 模 板 一 样 厚 的 锡 膏 。 所 以 刮 刀 边 缘 应 该尽 量 锋 利 、 平 直 、 无 缺 口 和 变 形 。 常 见 有 两 种 刮 刀 类 型 ： 橡 胶 刮 刀 和 金 属 刮 刀 。 图 6 印 刷 刮 刀 模 板 （ 钢 网 ） (Stencil) 目 前 使 用 的 模 板 主 要 有 不 锈 钢 模 板 ， 简 称 钢 板 （ 图 6） 。 其 的 制 作 主 要 有 三 种 工 艺 ： 化 学 腐 蚀 、 激 光 切
7、割 和 电 铸 成 型 。 由 于 采 用 的 接 触 式 印 刷 ， 刮 刀 、 模 板 、 基 板 之 间 都 是 接 触 的 ， 所 以 这 三 者 的 平 整 度 也 将 直 接 影 响 到 印 刷 品 质 。 综 上 所 述 ， 为 了 达 到 良 好 的 印 刷 结 果 ， 必 须 有 正 确 的 锡 膏 材 料 (黏 度 、 金 属 含 量 、 最 大 粉 末 尺 寸 和 尽 可 能 最 低 的 助 焊 剂 活 性 )、 正 确 的 工 具 (印 刷 机 、 模 板 和 刮 刀 ) 和 正 确 的 工 艺 过 程 (良 好 的 定 位 、 清 洁 拭 擦 )的 结 合 。 根 据
8、 不 同 的 产 品 ， 在 印 刷 程 序 中 设 置 相 应 的 印 刷 工 艺 参 数 ， 如 刮 刀 压 力 、 印 刷 速 度 、 模 板 自 动 清 洁 周 期 等 。 图 7 模 板 3.2 贴 装 （ pick and place） PCB印 刷 好 锡 膏 后 ,就 要 将 元 器 件 贴 装 到 相 应 位 置 ， 这 一 过 程 称 为 SMT贴 装 。 高 速 贴 片 机 FUJI NXT III 高 速 贴 片 机 的 功 能 是 将 带 装 电 阻 ,电 容 等 CHIP元 件 按 照 已 设 定 好 的 程 式 通 吸 (nozzle)高 速 吸 取 ,然 后 按
9、 指 定 的 角 度 ,再 进 行 贴 装 到 PCB线 路 板 上 。 它 所 使 用 CHIP元 件 的 类 型 如 图 所 示 。 图 8 多 功 能 贴 片 机 FUJI XPF-L（ 泛 用 机 ） 多 功 能 机 的 功 能 是 将 带 装 或 盘 装 的 比 较 大 的 IC及 异 型 元 器 件 按 照 已 设 定 好 的 程 式 通 过 吸 嘴 或 夹 子 ， 然 后 旋 转 指 定 的 角 度 ， 再 进 行 贴 装 到 PCB线 路 板 上 。 它 所 使 用 的 IC元 件 的 规 格 如 图 所 示 图 10 图 11 多 功 能 贴 片 机 贴 片 机 分 类 目
10、前 贴 片 机 结 构 大 致 可 分 为 4种 结 构 ： 拱 架 式 、 复 合 式 、 转 塔 式 和大 型 平 行 系 统 。 (1)拱 架 式 。 拱 架 式 机 器 是 最 传 统 的 贴 片 机 ， 具 有 较 好 的 灵 活 性 和 精 度 ， 适 用于 大 部 分 元 件 ， 高 精 度 机 器 一 般 都 是 这 种 类 型 ， 但 其 速 度 无 法 与 复 合式 、 转 塔 式 和 大 型 平 行 系 统 相 比 。 不 过 元 件 排 列 越 来 越 集 中 在 有 源 部件 上 ， 比 如 有 引 线 的 QFP、 BGA， 安 装 精 度 对 高 产 量 有 至
11、关 重 要 的 作 用。 复 合 式 、 转 塔 式 和 大 型 平 行 系 统 一 般 不 适 用 于 这 种 类 型 的 元 件 安 装。 拱 架 式 机 器 分 为 单 臂 式 和 多 臂 式 ， 单 臂 式 是 最 早 先 发 展 起 来 的 现 在仍 然 使 用 的 多 功 能 贴 片 机 。 在 单 臂 式 基 础 上 发 展 起 来 的 多 臂 式 贴 片 机可 将 工 作 效 率 成 倍 提 高 ， 如 日 本 松 下 公 司 的 CM602贴 片 机 就 有 4个 动 臂安 装 头 ， 可 分 别 交 替 对 2块 PCB同 时 进 行 安 装 ， 贴 装 速 度 高 达 每 小 时 6万片 。(2)复 合 式 复 合 式 机 器 是 从 拱 架 式 机 器 发 展 而 来 ， 它 集 合 了 转 塔 式 和 拱 架 式 的 特点 ， 在 动 臂 上 安 装 有 转 盘 ， 像 Siemens的 Siplace80S系 列 贴 片 机 ， 有 两 个带 有 12个 吸 嘴 的 旋 转 头 。 Universal公 司 也 推 出
