贴片机是SMT生产线主要的价值创造者,因此,贴片机良好的运行状态、较高的效率、较好的精度,以及较低的故障率直接关系着整条生产线的产能和效益,因此贴片机维护保养的原则就是保障设备安全、高效、精确地工作。
贴片机是一个复杂的系统,各部位功能不同,元件类型不同,相应维护保养的方法也不尽相同。因此针对不同部位,有相应的维护保养方法和注意事项。贴装机的贴装速度和贴装精度是一定的,设备的维护保养是靠有效的措施和制度来保障的,因此,维护和保养归根结底是对人员的要求。如何发挥机器应有的作用,人的因素很重要。要制定切实有效的规章制度和管理措施来保证机器正常运转,保证贴装质量和效率。
1、各个层次设备工作人员应该具有相应的能力
① *** 作、维护人员应该具有自主保养设备的能力;
② 维修人员应该具有保养机电一体化设备的能力;
③ 生产技术人员应具有设计出相应工装的能力;
④ 改善现有设备,提高综合效率的能力。
2、 *** 作、维护必须满足的一些基本要求
设备维护保养首要解决的问题是安全问题,要保证设备运转的安全、 *** 作人员的安全,以及产品质量的安全,要做到这些,首先要使 *** 作和维护人员具有足够的知识和技能完成相应的 *** 作,因此要进行以下几个方面的基本要求。
① 编制安全注意手册,每个步骤都要确定“要注意的事项”;
② 灾害是随故障发生的,出现故障,先不要着急,要考虑安全的处理事项;
③ 作业习惯,身体不适(疲劳和精神松懈等)都是造成事故的原因;
④ 贴片机后方是看不到的,先确认无人,再开始 *** 作;
⑤ 坚持实行整理、整顿、清理、清洁和保养等项目;
⑥ 开展安全活动,培养严格面对危险的工作习惯。
3、维护 *** 作指导
根据本身设备结构,按照贴片机的各个功能组成部分,设备工程师需要编写各组成单元的保养要求,以及相应 *** 作指导,然后将这些 *** 作指导制度化。设备保养要求及相应 *** 作指导参见下表。虽然各种不同的机器,相应部位会有所调整,但主要结构大致相同。所以,下表还是具有一定的指导意义。
按照贴片机组成元件的类型不同,对主机械部、电动机和驱动、气缸和电磁阀、控制板卡和计算机及传感器等应区别对待,特别是其中的易损部件和消耗品。为了保证设备始终处于贴片的最佳状态,要定期对设备的消耗部件进行更换,保养,有关消耗品的功能和需要更换的原因在备件选择中已经详细提到。
二、设备维护保养制度
1、制订设备保养的规章制度和保养计划
贴片机高效高质量的贴装,是靠切实有效的规章制度和管理措施来保证的。虽然制定了设备保养要求以及相应 *** 作指导,还需要人来执行,否则成了聋子的摆设。应建立严格有效的设备日保养、周保养、月保养,以及季度、年保养制度,需要建立三方面的制度。第一,设备运行的状况、检查及保养制度;第二,制定设备检查和保养的工作流程;第三,制订设备备件寿命统计和更换实施计划表。这是一个管理的问题,而非技术问题。关于设备日保养、周保养、月保养、季度保养,以及年保养制度各设备厂商都提供了详细的保养计划,设备工程师根据这些计划,制定简单明了的保养表格,以便工厂实施。本小节仅提供表1~表5五个表格供参考。
表1 维护保养检点表
根据表格所规定的各个检查项目,设备工作人员应该按照制度的规定和相应的计划,对设备进行日常的 *** 作和管理,并完成相应的记录。
表2 日保养记录
表3 周保养记录
表4 月保养记录
设备保养完成后,要根据实际情况考核和记录设备保养完毕的情况。
表5 保养结果
2、贴片机的备件计划
与保养计划相关的还有备件计划,如备件的库存多少,备件使用情况,备件更换情况,等等。
从设备购买之日起,详细记录备件的使用、维修和维护情况,并对故障进行统计、分类,分析故障原因,达到故障预警目的,整个过程中,应该与设备商保持必要的联系,同时有必要将以上相关的资料与设备商共享,这样才能准确地把握设备的可靠性和寿命。因此,要制定备件计划相应的表格,如备件消耗表和备件使用情况登记表等。下表1和表2仅供参考。
表1 备件消耗表
表2 备件使用情况登记表
三、SMT贴片机的调整(校正)
设备维护保养后,必须进行设备的调整,就像设备刚刚安装后需要调试一样。这时的调整由工厂技术人员完成。所以在设备验收时,工厂技术人员一定要参与最初的设备调整,才能对设备安装调试全过程和机器参数等做到心中有数,才能单独担当设备调整的重担。在购买设备时的培训合同中,也要涉及这方面培训的内容。
贴片机的种类很多,相应调整有很多,按功能分有6 大类的调整:
① 旋转头吸嘴部——吸嘴编码检测传感器的调整、贴装高度调整、不良元件排出压力调整、元件吸着高度的调整、吸嘴原点传感器的调整(上部和下部)及压件高度调整。
② 旋转头及其他——送料器高度调整。
③ 切刀的啮合调整。
④ 元件供给部——供料器调整。
⑤ 上载导轨和下载导轨调整。
⑥ 控制机器——线性传感器高度与角度调整。本书以松下HT转塔贴片机为例介绍5种重要的调整步骤,供参考。
1、吸嘴部的吸嘴编码检测传感器的位置调整步骤
① 打开电源,使之回到原点。
② 用手柄将循环计时器转到250°的位置上。
③ 用手旋转吸嘴装置的反射镜,在传感器放大器(Lidht On)上确认吸嘴编号码,检测传感器是否正常工作或用监控确认。
④ 当无法正常工作时,请将检测传感器从支架上取下,确认检测传感器的位置是否正确。
⑤ 按检测①,②,③的顺序安装支架,为检测吸嘴编号,反射镜的切口各不相同。
⑥ 确认环行凸轮原点传感器与环行凸轮的间隙,标准值:25mm ±01mm。
⑦ 确认吸嘴编码检测传感器(下)与反射镜之间的间隙,标准值:12~13mm。
⑧ 调整后,用手旋转反射镜,确认各吸嘴的编码是否正确。
⑨ 打开主 *** 作盘上的“SERVOMOTOR”。
2、切刀的啮合调整步骤
① 打开电源,使之返回原点。
② 用手将左侧元件供给部移动到待机位置。
③ 用手柄将循环计时器旋转到42°位置。
④ 为使凸轮从动件与可动刃接触,拧松螺母,旋转滚轮从动杆(偏芯)使之与可动刃相契合(间隙0mm)。
⑤ 拧紧螺母。
⑥ 确认固定刃与可动刃啮合的间隙为0mm。
⑦ 确认切纸时切屑中是否有毛刺。
⑧ 检查:确认固定刃与可动刃之间互不干涉。
3、元件吸附高度的调整
① 打开电源,使之返回原点。
② 制作贴装元件厚度05mm的元件的程序。
③ 打开主 *** 作盘上的“AUTO”(全自动)—“程序块运转”—“START”(开始),将1号移到(吸嘴装置)。
④ 取下被吸件的元件。
⑤ 将手柄旋转到循环计时器280°的位置。
⑥ 确认Z轴(Z1)上面与吸嘴尖端的间隙。
⑦ 标准值——间隙:05~06mm;高度:315~311mm。
4、贴装高度调整
① 打开电源,使之返回原点。
② 在元件供给部送料器设定元件厚度(05mm)。
③ 打开主 *** 作盘上的“AUTO”(全自动)—“程序块运转”—“START”(开始),将1号吸嘴装置移到ST10(贴片位置参见图63)。
④ 取下被吸件的元件。
⑤ 将手柄旋转到循环计时器300°的位置上(装置下的止点)。
⑥ 检查:此时,由于“AUTO”(全自动)与“MANUAL”(手动)电动机的高度不同,请确认贴片高度偏移值是否已被输入。
⑦ 确认1号吸嘴的尖端与基板上面的高度。
⑧ 标准值——间隙:03~035mm;高度:015~02mm。
⑨ 参考值——元件厚度05mm,间隙03mm的场合,贴装高度负02mm(压入焊膏,参见下图)。
5、电动机调整:X、Y轴电动机交换及原点调整
① 松开电动机联轴器,将电动机取出,换新电动机并固定。
② 用纸片挡住Sensor(传感器),回原点。
③ 对某程序某点进行Teach(示教),回原点。
④ 点亮PCB Camera(照相机),将某点推至Camera下。
⑤ 锁紧联轴器,再次回原点确认。
四、贴片机的重新评估
设备的评估应该随设备的保养计划同步实施,设备每经过一次维修或者保养,设备组成都会发生相应的变化,相应设备的状态和能力也会出现相应的改变。要做到设备的维护保养量化管理,必须要有足够的考核数据做支持。
在设备维护和调整的最后,通常会结合生产情况对设备进行一定的考核和检测,按照统一的评判方法,如前面所述方法之一,定期对设备进行必要的评估,时刻把握贴片机的可靠性和贴装能力。
从PCB的DFM设计、特殊元件、客户的特殊要求等三大方面描述了工艺评审的要点
特殊元件
敏感类元件
(1)湿度敏感元件:针对非真空包装的湿敏元件,除非客户能提供开封时间证明未超出车间寿命的,可以直接发放使用外,其他的需全部按湿度超标处理,烘烤除湿后再抽真空包装。对于湿敏等级为6级的元件,不管是否为真空包装,使用之前必须经过烘烤,并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。
(2)ESD敏感元件:针对ESD敏感等级高的元件,需在BOM上注明,在存储、开封、取放、检验、返工、包装等环节均需采取特别的ESD防护措施。
(3)温度敏感的元件:注意电解电容、有机薄膜电容、连接器、电感、晶体等元件都是耐温等级比较低的元件,如果板上有这些元件的,需要测试这些元件在焊接过程中的温度变化曲线,评估炉温设置是否安全。
特殊IC类元件
(1)针对BGA、CSP类元件需制定专门的返工SOP,评估是否需要制作BGA植球治具,购买符合要求的锡球。针对FLASH ROM类元件需评估是否需Firmware烧录,有没有合适的烧录设备和烧录座。
体积和重量异常的元件
(1)特别重和大的元件:针对体积和重量较大的元件,需作特别工艺处理,SMD元件可以考虑在底部加贴片胶固定,通孔元件可以采用铆钉加固焊盘,并加辅助胶水固定元件本体。
(2)特别小的SMD元件:需评估SMD的外形尺寸是否在贴片机的可贴装元件范围以内。
特殊的通孔元件
(1)特殊引脚形状的通孔元件:需评估现有整形设备能否满足其特殊引脚形状的要求,是否需要添购新的整形设备或制作专门的整形治具。
(2)带卡口的通孔元件:需用很大压力才能插入的带卡口的通孔元件,插入时会带来PCB很大的震动,使得已经插好的元件跳出插孔,所以需在插件工序前安排预装配工位。
(3)无明显外观标记的极性通孔元件:针对此类元件,需评估合适的检验方法,包括万用表测试或制作简易测试治具。
(4)手焊通孔元件:评估有没有需手焊的通孔元件,这些元件的焊盘有没有开走锡位(方向与走板方向相反,开口为05mm-1mm),以防波峰焊接时堵孔,如果没有开走锡位的,需评估是否加贴掩膜胶带,还是在炉后安排专人用电烙铁挑开锡洞。是否需要制作手焊治具,以提高效率和质量。
特殊的通孔元件
(1)特殊引脚形状的通孔元件:需评估现有整形设备能否满足其特殊引脚形状的要求,是否需要添购新的整形设备或制作专门的整形治具。
(2)带卡口的通孔元件:需用很大压力才能插入的带卡口的通孔元件,插入时会带来PCB很大的震动,使得已经插好的元件跳出插孔,所以需在插件工序前安排预装配工位。
(3)无明显外观标记的极性通孔元件:针对此类元件,需评估合适的检验方法,包括万用表测试或制作简易测试治具。
(4)手焊通孔元件:评估有没有需手焊的通孔元件,这些元件的焊盘有没有开走锡位(方向与走板方向相反,开口为05mm-1mm),以防波峰焊接时堵孔,如果没有开走锡位的,需评估是否加贴掩膜胶带,还是在炉后安排专人用电烙铁挑开锡洞。是否需要制作手焊治具,以提高效率和质量。
特殊封装和包装的元件
(1)SMD新型封装越来越多,需特别关注新型封装的IC、连接器之类的异形元件,考虑是否该定制适合该封装的吸嘴,以保证高的取料率,同时需研究合适的检测方式和贴装速度,以降低抛料率,保证贴装精度。
(2)SMD元件包装类型:SMD一般的包装类型有TRAY、STICK、TAPE、BULK等,分别需要对应的不同供料器,贴装效率和精度差异也很大。需评估现有供料器资源是否足够,是否需要人工改变包装方式,如将BULK元件重新编带为TAPE,将TAPE拆开放入TRAY等,虽然耗费了人工成本,但是在供料器资源不够时,也是可以考虑的无奈之举。
客户的特殊要求
PCB外观要求
(1)需明确客户对PCB表面清洁度的要求,重点确认焊剂残渣、锡渣锡珠等项目,评估是否需要增加板面清洗的工序,采用何种清洗剂和清洗方式。
(2)纸质PCB过炉以后一般颜色会有不同程度的变深,需明确客户对PCB变色的要求,评估确定炉温曲线和过炉次数限制。
(3)PCB多次过炉以后可能会产生变形,特别是面积大、厚度薄、V-CUT槽多联板、纸质PCB等PCB变形会更严重,需明确客户的接受标准,评估确定炉温曲线和过炉次数限制,必要时使用载板过炉。
(4)需明确客户对通孔元件浮高的要求,评估是否需要制作载板压头,压住浮高要求较严的元件。
(5)需明确客户的对通孔元件露出PCB的引脚长度的要求,评估通过元件引脚预整形是否能满足需求,是否需要安排专人在炉后剪脚,剪脚后是否需要重新补焊。
测试要求
(1)需明确客户的AOI测试要求,客户无要求的,也可以自己确定测试需求,评估AOI测试的可行性和适用机台,安排TE编制测试程式。
(2)需明确客户的ICT测试要求,确定ICT测试覆盖率和测试盲点,评估是否需要制作目视检验套板,确认客户提供的电路原理图和GERBER文件,填报ICT测试针床申购单。
(3)需明确客户的FCT测试要求,确定FCT测试详细内容和FCT测试治具的来源,根据需求填报FCT测试治具申购单。如果需要测试软件的,请客户提供。
其他要求
(1)需明确客户的包装要求,如果现有包材无法满足客户需求的,可以完成设计后,填报包材申购单。
(2)需明确客户的成品标识要求。
(3)需明确客户的分板要求,评估现有分板设备是否满足需求,是否需要制作分板治具。
(4)需明确客户对测温板的要求,确认是采用模拟板还是实板,如果是采用实板的,需确定实板的来源和实板报废成本的承担方。
(5)需明确客户是否需要IC烧录,如需要,请客户提供烧录Firmware。
(6)需明确客户对钢网、载板、治具等的要求,是否由客户提供,如是客户提供的,需评估其设计合理性,检验其制作质量,如果发现有问题的,需与客户商讨解决办法,必要时可以自己重新申请制作新的治具。
(7)需明确客户对生产辅料的要求,是否由客户提供,如是客户提供的,需评估其定额的合理性,如果客户指定品牌型号的,需向客户咨询其认可的供应商,如果客户不指定的,从现有的生产辅料中选择。
通过工艺评审,我们需要确定SMT新品进行试样前的准备工作,包括:
(1)找出DFM设计缺陷,协调客户修改PCB设计;
(2)针对轻微的PCB DFM设计缺陷和特殊元器件的弱点,在工艺流程安排时考虑弥补措施;
(3)确定并安排制作各种必需的钢网、载板、治具、测温板等;
(4)确定适合的SMT线体配置和新设备添购的必要性;
(5)确定生产辅料的品牌型号;
(6)确定客户的质量验收标准(特别是外观标准)、烧录Firmware、测试软件等;
根据工艺评审的结果,我们在新品导入试样前,需要确定能做出最佳质量能发挥最大效益的生产线设备配置,需要确定是否购买新的生产设备、辅助设备、检测仪器等,需要安排制作测温板、印刷钢网、目视检验套板、各种载板(包括印刷载板、回流载板、波峰载板等)、各种治具(包括ICT测试针床、FCT测试治具、手焊治具、植球治具、分板治具、整形治具等),需要确定生产辅助材料的品牌型号,需要确定客户提供的东西(包括烧录Firmware、测试软件等),需要明确客户的特殊要求(包括外观要求、测试要求和其他要求)。只有把工艺评审的准备工作做充分了,才能做出切实可行的新品试样计划,才能预见和预防试样过程中可能出现的各种问题,才能保证将合格的产品按时交到客户手中,才能赢得客户的满意和信任,才能在市场竞争中立于不败之地。
SMT加工组装制程,特别是针对微小间距元件,需要不断的监视制程,及有系统的检视。举例说明,在美国,焊锡接点品质标淮是依据
IPC-A-620及国家焊锡标淮 ANSI / J-STD-001。了解这些淮则及规范后,设计者才能研发出符合工业标淮需求的产品。
量产设计
量产设计包含了所有大量生产的制程、组装、可测性及可靠性,而且是以书面文件需求为起点。
一份完整且清晰的组装文件,对从设计到制造一系列转换而言,是绝对必要的也是成功的保证。其相关文件及CAD资料清单包括材料清单(BOM)、合格厂商名单、组装细节、特殊组装指引、PC板制造细节及磁片内含
Gerber资料或是 IPC-D-350程式。
在磁片上的CAD资料对开发测试及制程冶具,及编写自动化组装设备程式等有极大的帮助。其中包含了X-Y轴座标位置、测试需求、概要图形、线路图及测试点的X-Y座标。
PC板品质
从每一批货中或某特定的批号中,抽取一样品来测试其焊锡性。这PC板将先与制造厂所提供的产品资料及IPC上标定的品质规范相比对。接下来就是将锡膏印到焊垫上回焊,如果是使用有机的助焊剂,则需要再加以清洗以去除残留物。在评估焊点的品质的同时,也要一起评估PC板在经历回焊后外观及尺寸的反应。同样的检验方式也可应用在波峰焊锡的制程上。
组装制程发展
这一步骤包含了对每一机械动作,以肉眼及自动化视觉装置进行不间断的监控。举例说明,建议使用雷射来扫描每一PC板面上所印的锡膏体积。
在将样本放上SMT加工元件(SMD)
并经过回焊后,品管及工程人员需一一检视每元件接脚上的吃锡状况,每一成员都需要详细纪录被动元件及多脚数元件的对位状况。在经过波峰焊锡制程后,也需要在仔细检视焊锡的均匀性及判断出由于脚距或元件相距太近而有可能会使焊点产生缺陷的潜在位置。
细微脚距技术
细微脚距组装是一先进的构装及制造概念。元件密度及复杂度都远大于目前市场主流产品,若是要进入量产阶段,必须再修正一些参数后方可投入生产线。
举例说明,细微脚距元件的脚距为
0025“或是更小,可适用于标淮型及ASIC元件上。对这些元件而言其工业标淮有非常宽的容许误差,就(如图一)所示。正因为元件供应商彼此间的容许误差各有不同,所以焊垫尺寸必须要为此元件量身定制,或是进行再修改才能真正提高组装良率。
焊垫外型尺寸及间距一般是遵循
IPC-SM-782A的规范。然而,为了达到制程上的需求,有些焊垫的形状及尺寸会和这规范有些许的出入。对波峰焊锡而言其焊垫尺寸通常会稍微大一些,为的是能有比较多的助焊剂及焊锡。对于一些通常都保持在制程容许误差上下限附近的元件而言,适度的调整焊垫尺寸是有其必要的。
SMT加工元件放置方位的一致性
尽管将所有元件的放置方位,设计成一样不是完全必要的,但是对同一类型元件而言,其一致性将有助于提高组装及检视效率。对一复杂的板子而言有接脚的元件,通常都有相同的放置方位以节省时间。原因是因为放置元件的抓头通常都是固定一个方向的,必须要旋转板子才能改变放置方位。致于一般SMT加工元件则因为放置机的抓头能自由旋转,所以没有这方面的问题。但若是要过波峰焊锡炉,那元件就必须统一其方位以减少其暴露在锡流的时间。
一些有极性的元件的极性,其放置方向是早在整个线路设计时就已决定,制程工程师在了解其线路功能后,决定放置元件的先后次序可以提高组装效率,但是有一致的方向性或是相似的元件都是可以增进其效率的。若是能统一其放置方位,不仅在撰写放置元件程式的速度可以缩短,也同时可以减少错误的发生。
一致(和足够)的元件距离
全自动的SMT加工元件放置机一般而言是相当精确的,但设计者在尝试著提高元件密度的同时,往往会忽略掉量产时复杂性的问题。举例说明,当高的元件太靠近一微细脚距的元件时,不仅会阻挡了检视接脚焊点的视线也同时阻碍了重工或重工时所使用的工具。
波峰焊锡一般使用在比较低、矮的元件如二极体及电晶体等。小型元件如SOIC等也可使用在波峰焊锡上,但是要注意的是有些元件无法承受直接暴露在锡炉的高热下。
为了确保组装品质的一致性,元件间的距离一定要大到足够且均匀的暴露在锡炉中。为保证焊锡能接触到每一个接点,高的元件要和低、矮的元件,保持一定的距离以避免遮蔽效应。若是距离不足,也会妨碍到元件的检视和重工等工作。
工业界已发展出一套标淮应用在SMT加工元件。如果有可能,尽可能使用符合标淮的元件,如此可使设计者能建立一套标淮焊垫尺寸的资料库,使工程师也更能掌握制程上的问题。设计者可发现已有些国家建立了类似的标淮,元件的外观或许相似,但是其元件之引脚角度却因生产国家之不同而有所差异。举例说明,
SOIC元件供应者来自北美及欧洲者都能符合EIZ标淮,而日本产品则是以EIAJ为其外观设计淮则。要注意的是就算是符合EIAJ标淮,不同公司生产的元件其外观上也不完全相同。
为提高生产效率而设计
组装板子可以是相当简单,也可是非常复杂,全视元件的形态及密度来决定。一复杂的设计可以做成有效率的生产且减少困难度,但若是设计者没注意到制程细节的话,也会变得非常的困难的。组装计划必须一开始在设计的时候就考虑到。通常只要调整元件的位置及置放方位,就可以增加其量产性。若是一PC板尺寸很小,具不规则外形或有元件很靠近板边时,可以考虑以连板的形式来进行量产。
测试及修补
通常使用桌上小型测试工具来侦测元件或制程缺失是相当不淮确且费时的,测试方式必须在设计时就加以考虑进去。例如,如要使用ICT测试时就要考虑在线路上,设计一些探针能接触的测试点。测试系统内有事先写好的程式,可对每一元件的功能加以测试,可指出那一元件是故障或是放置错误,并可判别焊锡接点是否良好。在侦测错误上还应包含元件接点间的短路,及接脚和焊垫之间的空焊等现象。
若是测试探针无法接触到线路上每一共通的接点(common
junction)时,则要个别量测每一元件是无法办到的。特别是针对微细脚距的组装,更需要依赖自动化测试设备的探针,来量测所有线路上相通的点或元件间相联的线。若是无法这样做,那退而求其次致少也要通过功能测试才可以,不然只有等出货后顾客用坏了再说。
ICT测试是依不用产品制作不同的冶具及测试程式,若在设计时就考虑到测试的话,那产品将可以很容易的检测每一元件及接点的品质。(图二)所示为可以目视看到的焊锡接点不良。然而,锡量不足及非常小的短路则只有依赖电性测试来检查。
图二、焊点缺陷,以目视检测,包括因接脚共平面问题所造成的空焊及短路,自动测试机在发现肉眼无法检测出的缺陷时,是有其存在的必要的。
由于第一面及第二面的元件密度可能完全相同,所以传统所使用的测试方式可能无法侦测全部错误。尽管在高密度微细脚距的PC板上有小的导通孔(via)垫可供探针接触,但一般仍会希望加大此导通孔垫以供使用。
决定最有效率之组装
对所有的产品都提供相同的组装程序是不切实际的。对于不同元件、不同密度及复杂性的产品组装,至少会使用二种以上的组装过程。至于更困难的微细脚距元件组装,则需要使用不同的组装方式以确保效率及良率。
整个产品上元件密度的升高及高比率使用微细脚距元件都将使得组装(测试及检视)的困难度大幅提高。有些方式可供选择:SMT加工元件在单面或双面、SMT加工元件及微细脚距元件在单面或双面。
当制程复杂度升高时,费用也随之上升。举例说明,在设计微细脚距元件于一面或双面之前,设计者必须了解到此一制程的困难度及所需费用。另一件则是混载制程。PC板通常都是采用混载制程,也就是包含了穿孔元件在板子上。在一自动化生产线上,SMT加工元件是以回焊为主要方式,而有接脚的元件则是以波峰焊锡法为主。在这时有接脚的元件,就必须等回焊元件都上完后再进行组装。
回焊焊接
回焊焊接是使用锡、铅合金为成份的锡膏。这锡膏再以非接触的加热方式如红外线、热风等,将其加热液化。波峰焊锡法可用来焊接有接脚元件及部份SMT加工元件,但要注意的是,这些元件必须先以环氧树脂固定,才能暴露在熔融的锡炉里。以下几种连线生产方式可供参考:回焊焊接、双面回焊焊接、回焊/波峰焊锡、双面回焊/波峰焊锡、双面回焊/选择性波峰焊锡等方式。
回焊/波峰焊锡及双面回焊/波峰焊锡,需要先用环氧树脂将第二面的SMT加工元件全部固定起来(元件会暴露在熔融的锡中)。设计者在使用主动元件于波峰焊锡中要特别的注意。
选择性波峰焊锡法,是先用简单的冶具将先前以回焊方式装上的元件遮蔽起来,再去过锡炉。这种方式可以把元件以冶具保护起来,只露出部份选择性区域来通过熔融的锡。这方法还需要考虑到两种不同的元件(SMT加工元件及插件式元件)之间的距离,是否能确保足够的流锡能不受限制的流到焊点。较高的元件(高于3mm)最好是放到第一面,以免增加冶具的厚度。
在双面回焊后使用选择性波峰焊锡时,SMT加工元件和插件式元件接脚要保持一定的距离,以确保锡流能顺利流过这些焊点。
鲁柏特方式(Ruppert
process)提供制程工程师,一次就将回焊元件及插件式元件焊接好的方式。将一计算过的锡膏量放置到每一穿孔焊垫的四周。当锡膏熔化时会自动流入穿孔内,
填满孔穴并完成焊接接点。当使用这种方式时元件必须要能承受回焊时的高温。
冶具开发文件
开发PC板组装用冶具需要详细如CAD等的资料。Gerber
file或IPC-D-350用来制作板子的资料也常在撰写机器程式,开印刷钢版及制造测试冶具时被用到。尽管每一部份所使用的程式相容性都不同,但全自动的机械设备,通常都会有自动转换或翻译的软体来把CAD资料转成可辨视的格式。使用资料的单位包括组装机器的程式、印刷钢版制作、真空冶具制作及测试冶具等。
结论
工程师可能会使用数种不同的成熟制程方式,来焊接许多种类的元件到PCB基板上面。有著完整的计划及一清晰易懂的组装流程步骤及需求,设计者可以更容易淮备出一符合生产线生产的产品。提供一好的PC板设计及完整且清晰的文件,可以确保组装品质、功能及可靠度都能在一定预算下顺利达到目地。SMT就是表面组装技术(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
SMT有何特点:
组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。
可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。
高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30%~50%。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。
为什么要用SMT:
电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小
电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件
产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力
电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用
电子科技革命势在必行,追逐国际潮流
SMT生产流程
1、编程序调贴片机
按照客户提供的样板BOM贴片位置图,进行对贴片元件所在位置的坐标进行做程序。然后与客户所提供的SMT贴片加工资料进行对首件。
2、印刷锡膏
将锡膏用钢网漏印到PCB板需要焊接电子元件SMD的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机(印刷机),位于SMT贴片加工生产线的最前端。
3、SPI
锡膏检测仪,检测锡膏印刷是为良品,有无少锡,漏锡,多锡等不良现象。
4、贴片
将电子元器件SMD准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机,位于SMT生产线中丝印机的后面。
贴片机又分为高速机和泛用机
高速机:用于贴引脚间距大,小的元件
泛用机:贴引脚间距小(引脚密),体积大的组件。
5、高温锡膏融化
主要是将锡膏通过高温融化,冷却后使电子元件SMD与PCB板牢固焊接在一起,所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。
6、AOI
自动光学检测仪,检测焊接后的组件有无焊接不良,如立碑,位移,空焊等。
7、目检
人工检测检查的着重项目:PCBA的版本是否为更改后的版本;客户是否要求元器件使用代用料或指定厂牌、牌子的元器件;IC、二极管、三极管、钽电容、铝电容、开关等有方向的元器件方向是否正确;焊接后的缺陷:短路、开路、假件、假焊。
8、包装
将检测合格的产品,进行隔开包装。一般采用的包装材料为防静电气泡袋、静电棉、吸塑盘。包装方式主要有两种,一是用防静电气泡袋或静电棉成卷状,隔开包装,是目前是最常用的包装方式;二是按照PCBA的尺寸定做吸塑盘。放在吸塑盘中摆开包装,主要对针较敏感、有易损贴片元件的PCBA板。
扩展资料
smt贴片加工的优点:组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。 可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。
减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。
正是由于smt贴片加工的工艺流程的复杂,所以出现了很多的smt贴片加工的工厂,专业做smt贴片的加工,在深圳,得益于电子行业的蓬勃发展,smt贴片加工成就了一个行业的繁荣。
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