嘉興市SMT貼片加工基礎知識詳解

SMT的特點

 

1、 組裝密度高、電子產品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產品體積縮40%~60%，重量減輕60%~80%。

 

2、可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。

 

3、高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。

4、易于實現自動化，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。 

 

為什么要用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，電子產品功能更完整，所采用的集成電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件產品批量化，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市場競爭力。

 

2、電子元件的發展，集成電路(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。 

 

為什么在SMT中應用免清洗流程？

 

1、生產過程中產品清洗后排出的廢水，帶來水質、大地以至動植物的污染。

 

2、除了水清洗外，應用含有氯氟氫的有機溶劑(CFC&HCFC)作清洗，亦對空氣、大氣層進行污染、破壞。

3、清洗劑殘留在機板上帶來腐蝕現象，嚴重影響產品質素。

4、減低清洗工序操作及機器保養成本。

5、免清洗可減少組板(PCBA)在移動與清洗過程中造成的傷害。仍有部分元件不堪清洗。

6、助焊劑殘留量已受控制，能配合產品外觀要求使用，避免目視檢查清潔狀態的問題。

 

7、 殘留的助焊劑已不斷改良其電氣性能，以避免成品產生漏電，導致任何傷害。

8、免洗流程已通過國際上多項安全測試，證明助焊劑中的化學物質是穩定的、無腐蝕性的。

 

回流焊缺陷分析

 

 

 

錫珠(Solder Balls)：

 

原因：

 

1、絲印孔與焊盤不對位，印刷不精確，使錫膏弄臟PCB。

 

2、錫膏在氧化環境中暴露過多、吸空氣中水份太多。

 

3、加熱不精確，太慢并不均勻。

 

4、加熱速率太快并預熱區間太長。

 

5、錫膏干得太快。

 

6、助焊劑活性不夠。

 

7、太多顆粒小的錫粉。

 

8、回流過程中助焊劑揮發性不適當。錫球的工藝認可標準是：當焊盤或印制導線的之間距離為0.13mm時，錫珠直徑不能超過0.13mm，或者在600mm平方范圍內不能出現超過五個錫珠。

 

 

 

錫橋(Bridging)：

 

一般來說，造成錫橋的因素就是由于錫膏太稀，SMT貼片加工包括 錫膏內金屬或固體含量低、搖溶性低、錫膏容易榨開，錫膏顆粒太大、助焊劑表面張力太小。焊盤上太多錫膏，回流溫度峰值太高等。

 

 

 

開路(Open)：

 

原因：

 

1、錫膏量不夠。

 

2、元件引腳的共面性不夠。

 

3、錫濕不夠(不夠熔化、流動性不好)，錫膏太稀引起錫流失。

 

4、引腳吸錫(象燈芯草一樣)或附近有連線孔。引腳的共面性對密間距和超密間距引腳元件特別重要，一個解決方法是在焊盤上預先上錫。引腳吸錫可以通過放慢加熱速度和底面加熱多、上面加熱少來防止。也可以用一種浸濕速度較慢、活性溫度高的助焊劑或者用一種Sn/Pb不同比例的阻滯熔化的錫膏來減少引腳吸錫。

 

SMT有關的技術組成

 

1、電子元件、集成電路的設計制造技術

2、電子產品的電路設計技術

3、電路板的制造技術

4、自動貼裝設備的設計制造技術

5、電路裝配制造工藝技術

6、裝配制造中使用的輔助材料的開發生產技術 

 

貼片機

 

 

 

 

 

 

拱架型(Gantry)：

 

元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個真空吸料嘴)在送料器與基板之間來回移動，將元件從送料器取出，經過對元件位置與方向的調整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標移動橫梁上，所以得名。

 

 

對元件位置與方向的調整方法：

 

 

 

1)、機械對中調整位置、吸嘴旋轉調整方向，這種方法能達到的精度有限，較晚的機型已再不采用。

 

2)、激光識別、X/Y坐標系統調整位置、吸嘴旋轉調整方向，這種方法可實現飛行過程中的識別，但不能用于球柵列陳元件BGA。

 

3)、相機識別、X/Y坐標系統調整位置、吸嘴旋轉調整方向，一般相機固定，貼片頭飛行劃過相機上空，進行成像識別，比激光識別耽誤一點時間，但可識別任何元件，也有實現飛行過程中的識別的相機識別系統，機械結構方面有其它犧牲。

 

 

這種形式由于貼片頭來回移動的距離長，所以速度受到限制。OEM代工代料現在一般采用多個真空吸料嘴同時取料(多達上十個)和采用雙梁系統來提高速度，即一個梁上的貼片頭在取料的同時，另一個梁上的貼片頭貼放元件，速度幾乎比單梁系統快一倍。但是實際應用中，同時取料的條件較難達到，而且不同類型的元件需要換用不同的真空吸料嘴，換吸料嘴有時間上的延誤。

 

 

這類機型的優勢在于：系統結構簡單，可實現高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產，也可多臺機組合用于大批量生產。

 

 

 

轉塔型(Turret)：

 

 

 

 

 

 

元件送料器放于一個單坐標移動的料車上，基板(PCB)放于一個X/Y坐標系統移動的工作臺上，貼片頭安裝在一個轉塔上，工作時，料車將元件送料器移動到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在取料位置取元件，經轉塔轉動到貼片位置(與取料位置成180度)，在轉動過程中經過對元件位置與方向的調整，將元件貼放于基板上。

 

 

對元件位置與方向的調整方法：

 

 

 

1)、機械對中調整位置、吸嘴旋轉調整方向，這種方法能達到的精度有限，較晚的機型已再不采用。

 

2)、相機識別、X/Y坐標系統調整位置、吸嘴自旋轉調整方向，相機固定，貼片頭飛行劃過相機上空，進行成像識別。

一般，轉塔上安裝有十幾到二十幾個貼片頭，每個貼片頭上安裝2~4個真空吸嘴(較早機型)至5~6個真空吸嘴(現在機型)。由于轉塔的特點，將動作細微化，選換吸嘴、送料器移動到位、取元件、元件識別、角度調整、工作臺移動(包含位置調整)、貼放元件等動作都可以在同一時間周期內完成，所以實現真正意義上的高速度。目前最快的時間周期達到0.08~0.10秒鐘一片元件。

 

 

此機型在速度上是優越的，適于大批量生產，但其只能用帶狀包裝的元件，如果是密腳、大型的集成電路(IC)，只有托盤包裝，則無法完成，因此還有賴于其它機型來共同合作。這種設備結構復雜，造價昂貴，最新機型約在US$50萬，是拱架型的三倍以上。