制造业SMT制程技术.ppt

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1、,Surface Mount Technological Process,SMT制程技术,前 言,表面粘贴技术是什么?*SMT是综合性的工程科学技术,涉及机械/电子/光学/材料/化工/计算机网络/自动控制.*SMT技术是元器件、PCB、SMT设计、组装工艺、设备、材料和检查技等复合技术,元器件,基板,材料,外协&供应商,PCB设计,SMT,工艺技术,SMT设计,管理,设备,检测,SMT制造,目 錄,SMT 流程图SMT 制程管制图 第一章 印刷.第一节 印刷三要素/钢网开刻方法第二节 印刷参数第三节 印刷后检查第二章 贴片.第一节 贴片机特点第二节 工作原理第三节 贴片参数第四节 炉前修正第三

2、章 回焊炉.第一节 软体的应用第二节 Profile 的認识,检查,SMT流程图,SMT制程管制,印刷机,贴片机,回焊炉,AOI检查,锡膏储存使用管制,锡膏厚度品质管控,钢网管制规范,刮刀管制规范,印刷品质监控机制,换料管制规范,抛料管制作业规范(含手放料件),贴片程式管制规范,转产作业规范,收尾作业规范,炉温测试作业规范,测温板管制规范,品质判定标准,异常及停線标准,代表为制程品质管制点,第一节 印刷三要素-钢板、印刷材料、刮刀,一 钢板 A.钢板：是以不锈钢片制作，厚度大多在0.12MM0.15MM*锡膏厚度：由不和锈钢片的厚度来決定了*网板开孔：化学蚀刻/LASER+电抛光/电铸。,第一

3、章 印刷制程,蚀刻钢板：通过底片处理,防蚀,爆光及化学处理等程序制作*较易产生精度誤差、孔壁光滑度較差。*模板的孔壁形狀受蚀刻剂本身的影响,会出現过度蚀刻或蚀刻不足,中 間小,兩頭大的情況。*较适合用於0.65mm Pitch以上的零件。,2.激光模版+电抛光:以PCB设计生生文件Gerber资料及客戶的要求编辑后,以全电脑控制的激光技術切割制作最后作电拋光表面加工处理.*可靠性及品质穩定性较高,焊盤尺寸准确。*孔壁粗糙度可达3 um，位置精确度3 um.可將开口形狀做 成3梯形锥度,使模板开口上小下大,有利于锡膏更容易脫离模板。成本与精度考量此法很适合目前SMT高精度锡膏印刷使用.,3.电铸

4、成形模板 通过在一个要形成开孔的基板(或芯模)上显影光刻胶(photoresist)，然后逐个原子、逐层地在光刻胶周围电镀出模板，一种递增而不是递减的工艺（电铸钢网主要对一片钢网需要有多种厚度，一般不会用到,国内尚无此技术）,4.钢网开刻方法,三种制造方法的比较,3.钢板使用注意事项:a)张力要求：新钢网35N/cm2,旧鋼网=30N/cm2 否则会产生印刷不良等缺陷.b)量測张力的位置于钢板四周角落及中央位置 至少5點.c)钢网为易損品,应轻拿轻放,严禁碰撞,挤压,造成模板不必要之损伤或提前报废.d)超过使用寿命之钢板(15萬次)应及时申请 报废,以免給生产帶来困扰.,1.锡膏(Solder

5、 paste)：,二印刷材料,锡膏的組成：a).金属合金颗粒又称锡粉-占总质量85%-90%有鉛制程主要是由锡铅合金组成,比例为63/37 无鉛制程主要是由锡银铜合金組成,比例为96.5/3.0/0.5,金属合金成份较高时可改善焊膏的塌落度,有利形成饱满的焊点,焊 剂残留物也会减少,可有效防止焊球的产生,但对印刷与焊接工艺要 求较严格,b).焊剂活性剂/胶粘剂/润湿剂/触变剂/溶剂/增稠剂/其它添加剂 1)活化剂:是一种酸或能随热而产生酸的成分,主要起到去除金属表 层氧化,加热过程中有效避免金属表面二次氧化的作用.*太少活性差而焊接差/太多会产生大量残留物（卤素含量要严格控制）2)溶剂:使各种

6、成分保持在溶解的状态下的载体.3)界面剂:在发泡的应用上,可以维持细小而且均匀的泡沫,降低表面 张力,增加助焊在被焊接金属表面的湿润性;当溶剂在预热 阶段挥发时,可使活性剂均匀地沉积分布在电路板的焊锡 面上.,锡膏的三大特性:1.粘度:180-220 pas2.触变系数:防止坍塌及表面氧化3锡膏顆粒直径:22-45um,环境对锡膏的影响:锡膏对高溫或低溫及温气非常敏感,一旦受到這些因素的影响,锡膏的寿命和性能會大大降低,高溫:大部分的锡膏所能短时間承受的最高溫度为26。C,过 热会使助焊剂与锡膏本身分离,然后会改变锡膏的流动性,使印刷不良.低溫:一来般来说制造商不建议冰凍锡膏,因为会造成催化剂

7、的沉积,大大降低可焊性湿气:所有的锡膏都有吸湿性,所以应该要避免放在高湿气的环境中,会造成粘滯时间縮短,焊接不良等标准环境:溫度:233;相对湿度:4070%气流:印刷作业处应沒有強烈的空气流动(中央空调),三.刮刀,刮刀类型 1平板形 适用于0.65pitch以下使用 2 剑形 不常用 3金属 印刷后锡膏頂面平整 4塑胶 紅胶制程 5角形 适用于高粘度锡膏 刮刀的使用注意事項:1.跟钢板的材料同质为最佳 2.刮刀的一般的厚度为0.25-0.3mm 3.钢刮刀与钢板一定要平行,才不易损坏钢板 4.使用硬度一般在70-80hs较好,刮刀磨损判斷：*刮刀陵角磨圓、刮刀有裂紋或粗糙牵丝*钢板面上拉出

8、线条、有的锡膏残留*印刷在焊墊上的锡膏参差不齐刮刀硬度:7090HS,1.刮刀压力(Down pressure):58kg 主要作用在使钢板与PCB紧密的結合，以取得较好的印刷結果。並确保钢板表面之锡膏或胶材能刮的平整干淨。因此对压力控制必須配合刮刀之特性、设备功能、角度等取得一合适之压力。以免压力太大或太小造成之印刷不良現象。,第二节 印刷參数,2.印刷速度(Traverse speed):2560mm/s理想狀況下是越慢越好，但会因此而影响到cycle time。因此在能夠保持锡膏正常滚动的狀态下可將速度提高，並配合着压力的調整。因速度快压力小，反之速度慢压力大。,3.印刷角度(Attac

9、k angle):60度角度大小將決定流入钢板开口之压力及锡膏量。,4.间隙(Snap-off):对钢板而言，需要一固定的间隙使其回弹之力量將印刷材料留置于基板上。但以钢板而言，则越平贴越好，以免厚度及印刷量上失去控制。5.脫膜速度脚间距0.5mm时速度:0.5-2.0 mm/s,第三节 印刷后检查,印刷作业的几个检验重点1.精度:必须对准PAD之中央並不得偏移，因偏移將造成对 位不准及锡珠零件偏移等问題。2.解析度:印刷后之形狀必須为一近似豆腐块的結构以免和临 近的PAD Short。3.印刷厚度:必須一致，才能控制每个焊点的品质水准.,一要求较高的产品要使用AOI进行检查,它 可以对印刷后

10、的品质全检,精密度較高.二大多数工厂选择人工检查,其不夠精确,漏看率高.,第二章 贴片,贴片段:贴片机主要由模块式(panasonicjukiyamaha)和转塔式(fujisanyo)兩种.贴片机通过高精度的识別系統將电子元器件准确放置到PCB上;它由高速机和泛用机,高速机主要贴裝小型芯片元件,泛用机主要对大型QFP,CSP,BGA等异型元件进行贴片.,泰詠電子,各类SMT零件实裝展示,整合了各样功能的元件，使其能标准化，可自动裝着及焊接特性。,由人工插件、自动插件，一直到SMT置件，其作业工时可由3sec大幅縮減至0.065sec左右,3sec 1sec 0.065M/I A/I SMT,

11、零件置放实景,第一节 贴片机原理,1)通过采用多个吸嘴同时识別的激光校准传感器,实現高速贴片,各吸嘴轴的上下移动和旋转动作由独立的AC伺服马达来控制,不受贴片图案的限制.2)元件识別摄像机通过图案识別功能,提高了对基板标记的识別能力.同时,通过区域基准标记识別功能,可对一組标记进行多元件贴片.,3)通过配备位置修正摄像机、高度測量裝置、送料器統一交換功能等,最大程度地減少了准备工作时的停机时間,实現了高效运行.4)通过激光校准測量时对芯片直立狀态的检測,提高了吸取贴片的可靠性.5)通过基板支持部分的马达驱动化,防止了释放基板时的震动及贴片后元件的偏移,同时減少了夾緊、释放所需的时間.,6通过位

12、置修正摄像机与高度測量裝置,无需打开安全盖也可进行准备工作,提高了操作安全性.7在送料器设定部分通过设置LED指示,在生产中元件用尽时,可进行通知,並发出元件剩余量警告,提高了元件交換时的操作效率.8采用Windows NT作为OS,进一步提高了的操作性能,激光定心系統 采用非接触式定心方式,从側面照射激光,读写其光影,並以识別元件位置,角度的激光校准传感器为途径;通过Z轴的上下移动,用真空来吸取元件,向元件投射激光.元件上遮住激光的部分成为阴影,第二节 LASER工作原理,激光定心系統 用轴旋转元件,可知该阴影宽度的变化.从阴影宽度的变化来求出所吸取元件的位置偏移及角度偏移.校正该偏移量后进

13、行贴片.,机器在识別BGA元件时的狀觀图,机器在识別QPF类型元件时的狀觀图,第三节 贴片参数,元件尺寸,.贴片元件的各种参数是否正确,將影响到贴片效果,产生一些制程不良,如:位移,吸料不良,拋料,將影响到短路.位移,拋料,空焊,參數二,此参数會影响到位移,拋料,參數三,在贴片完成后,沒有过炉之前执行的检查动作或机器无法完成贴裝而需要手放元件的工位.,第四节 炉前修正,作业內容:手放元件,压接口,目检元件贴裝效果,第三章 回焊爐,IMPELLER葉 輪,HEATER发 热 管,INTERNAL COOLING FAN马 达 散 热 風 扇,SEALED MODULE密 封 模 块,(BLOWE

14、R INPUT)热 風 入 口,UNIFORM VELOCITY,HEATED GAS穩 流 洞 板,THERMOCOUPLE热 电 偶,HEATER发 热 管,HIGH PRESSURE GAS PATH(BLOWER OUTPUT)热 風 出 口,BLOWER HOUSING 送 風 裝 置,BOARD TRAVEL基 板 流 向,第一节 热风马达解析Forced Convection Heating Module,Additional Vent Holes for Cooler Operation马达散热孔,Cool Air Flow空 氣 入 口,Nitrogen Purge Inle

15、t for Fan Shaft Seal氮 氣 入 口,Stainless Steel Ball Motor Shaft马 达 不 銹 鋼 中 心 轴,Insulation絕緣密封区,Nitrogen Motor Mounting Plate,Stainless Steel High-Temp Impeller 不 銹 鋼 葉 輪,BLOWER MOTOR ASSEMBLY,INTERNAL COOLING FAN马 达 散 热 風 扇,Diffusion Grill 穩流洞板,蜂巢洞板,蜂巢洞板方形風向板加热板,第二节 加 热系統,上下分隔加热模組,溫度曲線(Profile)調整.三層热風穩

16、流板设計,均勻將热传至PCB.,加热管,加热管,热風马达,蜂巢洞板,第三节 过滤系統,助銲剂收集箱,此裝置用於收集炉膛中所过濾的fuxl.,在經过30天56公斤锡膏加热后累积在冷凝管里的助焊剂,经过20分钟的加热,炉子自我清洁循环后,相同的冷凝管清洁情形助焊剂已經成为液态狀並流至助焊剂收集盒中.,过滤系統保养介紹,自动監控生产狀況,可由使用者自行设定各区条件之1)ALARM LEVEL 2)WARNING LEVEL设定溫度,实際溫度及功率輸出均可即时显示,严密監控实際生产狀況,第四节 軟体的應用,HELLER-WIN可由使用者自行设定生产排程,设定自动启动及自动关机,前后连线功能:未达设定溫

17、度前,禁止进板 掉板偵測(Board Drop Sensor):检查是否有掉板 计板功能(Board Count):自动计算进出板数目 BATTERY BACKUP UNIT（自帶UPS不斷电系統）可在紧急停电时安全关机不易造成烧板&电脑软体丟失的发生.軌道自动潤滑系統 N2 CLOSED-LOOP CONTROL SYSTEM 双軌道系統,回焊炉多項功能选择,第五节 profile的認识,此曲線圖為無鉛制程PROFILE,5.1 溫度曲线的应用分析,下图所示之Reflow profile分为几个区段来說明溫度的需求与作用,共分为四个区段預热区松香活化区回流区冷卻区,5.2 太高的预热溫度將会造成热冲击的效应，形成零件CRACK 的问题;而太低的预热溫度將使后面三个阶段的溫度升溫不及而无法充分发揮焊接作用.,5.3 松香活化区的溫度亦需配合各产品的松香成分給予合适的活化溫度。否则会造成太高的溫度將flux 完全挥发；太低的溫度会使flux无法发挥活化作用。,5.4 于Reflow 若給予太高的溫度，將严重考验材料基板的耐溫条件，而太低的溫度將不足以使锡铅完全Reflow。,5.5冷却溫的速率太快会造成焊点受到冷冲击而锡裂，若太慢的回溫將造成焊点表面较为灰暗的現象。,Thank you!,