SMT贴片工艺(双面)

SMT贴片工艺(双面)内容摘要：

SMT贴片工艺(双面) 目 录第一章 绪 论 . 简介 . 艺的发展 .贴片工艺要求 . 工艺目的 . 贴片工艺要求 .贴片工艺流程 . 全自动贴片机贴片工艺流程 . 离线编程 . 在线编程 . 安装供料器 . 做基准标志(元器件的视觉图像 . 制作生产程序 . 章 首板试贴及检验 . 首件试贴并检验 . 根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像 . 连续贴装生产 . 生产中的质检和故障处理 .贴片故障及排除 . 贴片故障分析 . 贴片故障排除 .手工贴装工艺 . 手工贴装的要求 . 手工贴装的应用范围 . 手工贴装工艺流程 . .片工艺(双面)第一章 绪 论 简介随着我国电子工艺水平的不断提高，我国已成为世界电子产业的加工厂。 表面贴装技术(电子先进制造技术的重要组成部分。 迅速发展和普及，对于推动当代信息产业的发展起到了独特的作用。 目前，广泛应用于各行各业的电子产品组件和器件的组装中。 与 这种发展现状和趋势相应，与信息产业和电子产品的飞速发展带来的对 技术需求相应，我国电子制造业急需大量掌握 识的专业技术人才。 艺技术的发展和进步主要朝着 4 个方向。 一是与新型表面组装元器件的组装要求相适应；二是与新型组装材料的发展相适应；三是与现代电子产品的品种多，更新快特征相适应；四是与高密度组装、三维立体组装、微机电系统组装等新型组装形式的组装要求相适应。 主要体现在： 啊1. 随着元器件引脚细间距化，脚间距的微组装技术已趋向成熟，并正在向着提高组装质量和提高一次组装通过率方向发展；2. 随着器件底部阵列化球型引脚形式的普及，与之相应的组装工艺及检测，返修技术已趋向成熟，同时仍在不断完善之中；3. 为适应绿色组装的发展和无铅焊等新型组装材料投入使用后的组装工艺要求，相关工艺技术研究正在进行当中；4. 为适应多品种，小批量生产和产品快速更新的组装要求，组装工序快速重组技术，组装工艺优化技术，组装设计制造一体化技术正在不断提出和正在进行研究当中；5. 为适应高密度组装，三维立体组装的组装工艺技术，是今后一个时期内需要研究的主要内容；6. 要严格安装方位，精度要求等特殊组装要求的表面组装工艺技术，也是今后一个时期内需要研究的内容，如机电系统的表面组装等。 2第二章 工艺目的本工序是用贴片机将片式元器件准确地贴放到印好焊膏或贴片胶的 面相对应的位置上。 贴片工艺要求一、贴装元器件的工艺要求1. 各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求。 2. 贴装好的元器件要完好无损。 3. 贴装元器件焊端或引脚不小于 1/2 厚度要浸入焊膏。 对于一般元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于 于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量(长度). 元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。 由于再流焊时有自定位效应,因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。 允许偏差范围要求如下:(1)矩型元件：在 盘设计正确的条件下，元件的宽度方向焊端宽度 3/4 以上在焊盘上，在元件的长度方向元件的焊端与焊盘交叠后,焊盘伸出部分要大于焊端高度的1/3；有旋转偏差时，元件焊端宽度的 3/4 以上必须在焊盘上。 贴装时要特别注意：元件焊端必须接触焊膏图形。 (2)小外形晶体管(允许 X、Y、T(旋转角度)有偏差,但引脚(含趾部和跟部)必须全部处于焊盘上。 (3)小外形集成电路(允许 X、Y、T(旋转角度)有贴装偏差,但必须保证器件引脚宽度的 3/4(含趾部和跟部)处于焊盘上。 (4)四边扁平封装器件和超小形封装器件(要保证引脚宽度 3/4 处于焊盘上,允许X、Y、T(旋转角度)有较小的贴装偏差。 允许引脚的趾部少量伸出焊盘，但必须有 3/4 引脚长度在焊盘上、引脚的跟部也必须在焊盘上。 二、号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置。 )元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。 3(2)元器件贴装位置要满足工艺要求。 两个端头的 件自定位效应的作用比较大,贴装时元件宽度方向有 1/23/4 以上搭接在焊盘上,长度方向两个端头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形(见图 2再流焊时就能够自定位,但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有接触焊膏图形,再流焊时就会产生移位或吊桥；正确 不正确图 2器件的自定位作用比较小,贴装偏移是不能通过再流焊纠正的。 如果贴装位置超出允许偏差范围,必须进行人工拨正后再进入再流焊炉焊接。 否则再流焊后必须返修,会造成工时、材料浪费,甚至会影响产品可靠性。 生产过程中发现贴装位置超出允许偏差范围时应及时修正贴装坐标。 手工贴装或手工拨正时要求贴装位置准确,引脚与焊盘对齐,居中,免焊膏图形粘连,造成桥接。 片高度)合适贴片压力(Z 轴高度)要恰当合适,见图 2片压力过小,元器件焊端或引脚浮在焊膏表面,焊膏粘不住元器件,在传递和再流焊时容易产生位置移动,另外由于 Z 轴高度过高,贴片时元件从高处扔下,会造成贴片位置偏移;贴片压力过大,焊膏挤出量过多,容易造成焊膏粘连,再流焊时容易产生桥接,同时也会由于滑动造成贴片位置偏移,严重时还会损坏元器件。 吸嘴高度过低贴片压力过大焊膏被挤出造成粘连、元件移位、损坏元件图 2全自动贴片机贴片工艺流程见图 3 离线编程贴装机是计算机控制的自动化生产设备。 贴片之前必须编制贴片程序。 一、贴片程序由拾片程序和贴片程序两部分组成。 什么样的元件、元件的包装是什么样的等拾片信息。 其内容包括：每一步的元件名、每一步拾片的 X、Y 和转角 T 的偏移量、供料器的类型、拾片高度、抛料位置、是否跳步等。 片的角度、贴片的高度等信息。 其内容包括：每一步的元件名、说明、每一步的 X、Y 坐标和转角 T、贴片的高度是否需要修正、用第几号贴片头贴片、是否同时贴片、是否跳步等,贴片程序中还包括 局部 、Y 坐标信息等。 二、编程的方法有离线编程和在线编程两种方法。 对于在 标文件的产品可采用离线编程,对于没有 标文件的产品,可采用在线编程。 5离线编程是指利用离线编程软件和 计文件在计算机上进行编制程序的工作。 离线编程可以节省在线编程时间，从而可以减少贴装机的停机时间，提高设备的利用率，离线编程对多品种小批量生产特别有意义。 离线编程软件一般由两部分组成：换软件和自动编程并优化软件。 离线编程的步骤：1序数据编辑序数据编辑有三种方法：换;利用贴装机自学编程产生的坐标文件;利用扫描仪产生元件的坐标数据。 其中 换最简便、最准确。 （1）据转换换项目：、Y 坐标和转角T；换； 的转换；从 出文本文件;在弹出的文本导人向导中选分隔符,单击“下一步” ,选“空格” ，单击“下一步”,选“文本” ，单击“完成”后在显示该文件：通过删除、剪切、和粘贴工具,将文件调整到需要的格式。 据格式如果建立新文件,会弹出一个空白 口;如果编辑现有文件,则弹出一个有数据的格式编辑窗口,然后可以对弹出的格式进行修改和编辑。 ）利用贴装机自学编程产生的坐标程序通过软件进行转换和编辑当没有表面组装元器件坐标的 本文件时,可利用贴装机自学编程产生的贴片坐标,再通过软件进行转换和编辑(软件需要具备文本转换功能)转换和编辑条件：CB；寸 2格式化软盘操作步骤 、Y 坐标和转角 T,其余参数都可以在自动编程和优化时产生。 (如果贴装机自身就装有优化软件,则可直接在贴装机上优化,否则按照以下步骤进行)序数据编辑 自动编程优化并编辑 将数据输入设备在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑 换软件中 ）利用扫描仪产生元器件的坐标数据(必须具备坐标转换软件)把 在扫描仪的适当位置上进行扫描；通过坐标转换软件产生 标文件；2自动编程优化并编辑操作步骤:打开程序文件输入 据建立元件库自动编程优化并编辑。 打开程序文件按照自动编程优化软件的操作方法,打开已完成 据转换的 标文件。 输入 寸:长度 X(沿贴装机的 X 方向)、宽度 Y(沿贴装机的 Y 方向)、厚度 T。 点坐标:一般 X、Y 的源点都为 0。 当 工艺边或贴装机对源点有规定等情况时,应输入源点坐标。 别输入 X 和 Y 方向的拼板数量、相邻拼板之间的距离；无拼板时,X 和 Y 方向的拼板数量均为 1,相邻拼板之间的距离为 0。 对凡是元件库中没有的新元件逐个建立元件库输入叫元时包装类型所需要的料架类型供料器类型、元器件供料的角度、采 用几号吸嘴等参数,并在元件库中保存。 自动编程优化并编辑完成了以上工作后即可按照自动编程优化软件的操作方法进行自动编程优化,然后还要对程序中某些不合理处进行适当的编辑。 3将数据输入设备将优化好的程序复制到软盘再将软盘上的程序输入到贴装机4在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑调出优化好的程序。 做 局部 像。 对没有做图像的元器件做图像,并在图像库中登记。 对未登记过的元器件在元件库中进行登记。 对排放不合理的多管式振动供料器根据器件体的长度进行重新分配,尽量把器件体长度比较接近的器件安排在同一个料架上。 并将料站排放得紧凑一点,中间尽量不要有空闲的料站,这样可缩短拾元件的路程。 7把程序中外形尺寸较大的多引脚窄间距器件例如 160 条引脚以上的 尺寸的及长插座等改为 个拾片方式,这样可提高贴装精度。 存盘检查是否有错误信息,根据错误信息修改程序。 直至存盘后没有错误信息为止。 5校对检查并备份贴片程序按工艺文件中元器件明细表,校对程序中每一步的元件名称、位号、型号规格是否正确。 对不正确处按工艺文件进行修正。 检查贴装机每个供料器站上的元器件与拾片程序表是否一致。 在贴装机上用主摄像头校对每一步元器件的 x、Y 坐标是否与 的元件中心一致,对照工艺文件中元件位置示意图检杏转角 T 是否正确,对不正确处进行修正。 (如果不执行本步骤,可在首件贴装后按照实际贴装偏差进行修正)将完全正确的产品程序拷贝到备份软盘中保存。 在线编程对于已经完成离线编程的产品,可直接调出产品程序，对于没有 标文件的产品，可采用在线编程。 在线编程是在贴装机上人工输入拾片和贴片程序的过程。 拾片程序完全由人工编制并输入，贴片程序是通过教学摄像机对 每个贴片元器件贴装位置的精确摄像，自动计算元器件中心坐标(贴装位置),并记录到贴片程序表中,然后通过人工优化而成。 一、如 2125R 1K；、Y、Z 拾片坐标修正值；料器料站号)位置；散件、编带、管装、托盘)；有某种料暂不贴时,选 输入 50,当所用元件数减少为 50 时,就会有报警信息)人工编制并逐项输入以上内容。 二、）输入 准标志(局部(某个元器件)基准标志(名字、Y 坐标、使用的摄像机号、在任务栏中输人 准校正)；（2）输入每一个贴装元器件的名称(例如 2125R 8（3）输入元器件位号(例如 （4）输入器件的型号、规格(例如 74（5）输入每一个贴装元器件的中心坐标 X、Y 和转角 T；（6）输入选用的贴片头号；（7）选择 类型(采用 准或局部基准)；（8）采用几个头同时拾片或单个头拾片方式；（9）输入是否需要跳步（若程序中某个位号不贴,可在此输入跳步,在贴片过程中,贴装机将自动跳过此步）。 及元器件贴片坐标输入方法 件坐标的输入方法可用一点法或两点法,器件的中心坐标输入方法可用两点法或四点法,见图 3光标移到 X 或 Y 的空白格内点蓝,单击右键,弹出 话框和一图像显示窗口,用方向箭移动摄像机镜头至 盘图形处,用十字光标对正 盘中心位置,按输入键,中心坐标将自动写人 x、Y 坐标栏内。 一点法操作简单快捷,但精确度不够高,可用于一般 件。 二点法操作方法:用方向箭移动摄像机镜头移至 盘图形处,选择两点法,用十字光标找到 盘图形的一个角,点击 1找到与之相对应的第二个角点击 2时机器会计算出 盘图形的中心,并将中心坐标值自动写入 x、y 坐标栏内。 二点法输入速度略慢一些,但精确度高。 四点法操作方法:用方向箭移动摄像机镜头移至 盘图形处,选择四点法,先照器件的一个对角,找正第一个角点击 1找正与之相对应的第二个角点击 2后照另一个对角,找正第三个角击点 3找正与之相对应的第四个角点击 4时机器会计算出 盘图形的中心,并将坐标值自动写人 x、Y 坐标栏内。 一点法 二点法 四点法图 3片路程最短。 、免停电或误操作而丢失数据;器件位置顺序进行；号、型号等必须与元件明细和装配图相符；在同一块 连续完成坐标的输入,重新上 更换新 有可能造成贴片坐标的误差。 须在元件库、包装库、供料器库、托盘库、托盘料架库、图像库建立并登记,各种元器件所需要的吸嘴型号也必须在吸嘴库中登记。 安装供料器一、按照离线编程或在线编程编制的拾片程序表将各种元器件安装到贴装机的料站上。 二、安装供料器时必须按照要求安装到位。 三、安装完毕,必须由检验人员检查,确保正确无误后才能进行试贴和生产。 做基准标志(元器件的视觉图像自动贴装机贴装时,元器件的贴装坐标是以 某一个顶角(一般为左下角或右下角)为源点计算的。 而 工时多少存在一定的加工误差,因此在高精度贴装时必须对 行基准校准。 基准校准是通过在 设计基准标志(贴装机的光学对中系统进行校准的。 基准标志(为 准标志和局部基准标志。 见图 3基准标志(象作用和 用来修正 工误差的。 贴片前要给 一个标准图像存入图像库中,并将 坐标录入贴片程序中。 贴片时每上一块 先照 图像库中的标准图像比较:一是比较每块 像是否正确,如果图像不正确,贴装机则认为 型号错误,会报警不工作;二是比较每块 中心坐标与标准图像的坐标是否一致,如果有偏移,贴片时贴装机会自动根据偏移量(见图 5X、Y)修正每个贴装元器件的贴装位置。 以保证精确地贴装元器件。 作用多引脚窄间距的器件,贴装精度要求非常高,靠 能满足定位要求,需要采用24 个局部 独定位,以保证单个器件的贴装精度。 像的制作方法具体的制作方法要根据设备的操作规程进行。 一般制作图像时首先输入 形的类型(例如圆形、方形、菱形等)、图形尺寸、寻找范围,认识系数(精度),然后用灯光照并反复调整各光源的光亮度,直到显示 止。 像的制作要求像做得好不好,直接影响贴装精度和贴装效率,如果 像做得虚,也就是说,像与 实际图形差异较大时,贴片时会不认 造成频繁停机,因此对制作 像有以下要求见图 3 3）形尺寸要输入正确；（2）寻找范围要适当，过大时会把 近的图形划进来,造成与标准图像不一致,过小时会造成某些 于加工尺寸误差较大而寻找不到 3）认识系数恰当。 认识系数太小,容易造成不认 识系数太大,影响贴装精度；（4）照图像时各光源的光亮度一定要恰当,显示 后还要仔细调整； （5）使图像黑白分明、边缘清晰；（6）照出来的图像尺寸与 形的实际尺寸尽量接近。 二、片时每拾取一个元器件都要进行照相并与该元器件在图像库中的标准图像比较:一是比较图像是否正确,如果图像不正确,贴装机则认为该元器件的型号错误,会根据程序设置抛弃元器件若干次后报警停机;二是将引脚变形和共面性不合格的器件识别出来并送至程序指定的抛料位置;三是比较该元器件拾取后的中心坐标 X、Y、转角 T 与标准图像是否一致,如果有偏移,贴片时贴装机会自动根据偏移量修正该元器件的贴装位置。 般制作图像时首先输入元器件的类型(例如 )、元器件尺寸(输入元器件长、宽、厚度,)、失真系数,然后用 主灯光、内侧和外侧灯光照,并反复调整各光源的光亮度,直到显示 接影响贴装效率,如果元器件视觉图像做得虚(失真)。 也就是说。 元器件视觉图像的尺寸与元器件的实际差异较大时,贴片时会不认元器件,出现抛料弃件现象,从而造成频繁停机,因此对制作元器件视觉图像有以下要求见图 3 3）元器件尺寸要输入正确；（2）元器件类型的图形方向与元器件拾取方向一致； （3）失真系数要适当；（4）照图像时各光源的光亮度一定要恰当,显示 5）使图像黑白分明、边缘清晰；（6）照出来的图像尺寸与元器件的实际尺寸尽量接近。 注意:做完元器件视觉图像后应将吸嘴上的元器件放回原来位置,尤其是用固定摄像机照的元器件,否则元器件会掉在镜头内损坏镜头。 制作生产程序使用已制作的生产程序进行贴片确认和生产。 制作完新程序后，在实际生产前，有必要进行试生产，以确认贴片坐标和吸取坐标等，对新建的程序进行最终确认。 一、 生产模式 在生产中，有以下 3 种生产模式。 12基板的生产、试打、空打中，可分别设定生产条件、试打条件及空打条件。 二、生产流程，见图 3定基板(定心)的方式有 2 种。 一种是使用定位销的“销基准”法，一种是使用夹杆(X， Y)的“外形基准”法。 注意：启动“生产”功能，需要读入生产程序。 （1）传送部的构成，见图 3为“ 销基准” 时 a “感器检测出基板后，传送电动机将驱动驱动轴，通过传送带开始传送。 同时，停止挡销将变为“。 ，被停止传感器检测出，支撑台面 上升。 此时，基板被安装在支撑台面 上的定心销 、支撑销 所固定。 一块基板同样被送进，在待机传感器 的位置等候。 始搬出。 感器时，停止挡销再次变为“，下一块基板则被固定。 当为“ 外形基准” 时 搬入动作与销基准时相同，在固定时，由停止挡销、夹杆 X(X 方向)、夹杆 Y (Y 方向)、支撑销 固定。 搬出动作与销基准时相同。 图 32) 传送导轨宽度的调整 采用手动宽度调整(标准)在调整杆 上安装手柄 ，将传送的宽度调整至基板能顺利通过的宽度(“基板宽度+0.5。 板都能顺利通过。 拿下控制手柄。 采用自动宽度调整(购件)时 要调整传送导轨宽度，也可以通过打开生产程序文件，在其“基版宽度自动调整”(项) 画面上进行。 见图 3产”“传送 I/O 状态”画面，讲述从画面上进行调整的方法。 a. 请启动“生产”。 b. 在菜单栏点击“窗口”“传送 I/O 状态” 图 选择画面右下角的“自动调整基版宽度” ，即可显出“自动调整基版宽度”画面。 见图 35图 3首件试贴并检验一、程序试运行程序试运行一般采用不贴装元器件(空运行)方式,若试运行正常则可正式贴装。 二、）各元件位号上元器件的规格、方向、极性是否与工艺文件（或表面组装样板）相符；（2）元器件有无损坏、引脚有无变形；（3）元器件的贴装位置偏离焊盘是否超出允许范围。 通间距元器件可用目视检验,高密度窄间距时可用放大镜、显微镜、在线或离线光学检查设备(如 准或 10670面组装工艺通用技术要求)执行。 根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像一、如检查出元器件的规格、方向、极性错误,应按照工艺文件进行修正程序二、若 元器件贴装位置有偏移，的所有元器件的贴装位置都向同一方向偏移,这种情况应通过修正 坐标值来解决。 把 坐标向元器件偏移方向移动,移动量与元器件贴装位置偏移量相等,应注意每个 坐标都要等量修正。 的个别元器件的贴装位置有偏移,可估计一个偏移量在程序表中直接修正个别元器件的贴片坐标值,也可以用自学编程的方法通过摄像机重新照出正确的坐标。 三、如首件试贴时,拾不到元器件可考虑按以下因素进行检查：（1）拾片高度不合适,由于元件厚度或 Z 轴高度设置错误，检查后按实际值修正；（2）拾片坐标不合适,可能由于供料器的供料中心没有调整好,应重新调整供料器；（3）编带供料器的塑料薄膜没有撕开，一般都是由于卷带没有安装到位或卷带轮松紧不合适,应重新调整供料器；（4）吸嘴堵塞,应清洗吸嘴；（5）吸嘴端面有赃物或有裂纹,造成漏气；（6）吸嘴型号不合适,若孔径太大会造成漏气，若孔径太小会造成吸力不够；（7）气压不足或气路堵塞,检查气路是否漏气、增加气压或疏通气。 考虑按以下因素进行检查并处理:（1）图像处理不正确,应重新照图像；（2）元器件引脚变形；（3）元器件本身的尺寸、形状与颜色不一致,对于管装和托盘包装的器件可将弃件集中起来,重新照图像；（4）吸嘴型号不合适、真空吸力不足等原因造成贴片路途中飞片；（5）吸嘴端面有焊膏或其它赃物,造成漏气；（6）吸嘴端面有损伤或有裂纹,造成漏气。 连续贴装生产按照操作规程进行生产。 贴装过程中应注意的问题:不要用手触摸 面,以防破坏印刷好的焊膏；立即按下警报关闭键,查看错误信息并进行处理；格、极性和方向；贴装过程中,要随时注意废料槽中的弃料是否堆积过高,并及时进行清理,使弃料不能高于槽口,以免损坏贴装头。 产中,焊膏印刷、贴片机的运行、再流焊炉焊接等均应列为关键工序,所以就从这几部分进行叙述。 一、组装前的检验 (来料检验)动光学检测(X 光检测和超声波检测、在线测、功能测等。 （1）目视检验是指直接用肉眼或借助放大镜、显微镜等工具检验组装质量的方法。 （2）自动光学检测(主要用于工序检验:印刷机后的焊膏印刷质量检验、贴装后的贴装质量检验以及再流焊炉后的焊后检验,自动光学检测用来替代目视检验:X 光检测和超声波检测主要用于 及 焊点检验。 （3）在线测试设备采用专门的隔离技术可以测试电阻器的阻值、电容器的电容值、电感器的电感值、器件的极性、以及短路(桥接)、开路(断路)等参数,自动诊断错误和故障,并可把错误和故障显示、打印出来。 （4）功能测用于表面组装板的电功能测试和检验。 功能测就是将表面组装板或表。 面组装板上的被测单元作为一个功能体输入电信号,然后按照功能体的设计要求检测输出信号,大多数功能测都有诊断程序,可以鉴别和确定故障。 但功能测的设备价格都比较昂贵。 最简单的功能测是将表面组装板连接到该设备的相应的电路上进行加电,看设备能否正常运行,这种方法简单、投资少,但不能自动诊断故障。 具体采用哪一种方法,应根据各单位 产线具体条件以及表面组装板的组装密度而定。 器件、印制电路板、表面组装材料的质量直接影响表面组装板的组装质量。 因此对元器件电性能参数及焊接端头、引脚的可焊性；印制电路板的可生产性设计及焊盘的可焊性；焊膏、贴片胶、棒状焊料、焊剂、清洗剂等表面组装材料的质量都要有严格的来料检验和管理制度。 如表 4测项目 一般要求 检测方法18可焊性 235+- 5。