SMT贴片加工基本介绍

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SMT贴片加工基本介绍

◆ SMT的特点
* _! ^% N- a& K      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。
# N5 n: f* [$ [) L* U( k      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。
+ k; f" K* U6 Z  O4 O! W' C◆ 为什么要用表面贴装技术(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。
; Y5 |, ]8 N, i1 @" ~9 |* b      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。
: S$ f' W0 D  S0 Z1 G  m      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。
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◆ 为什么在表面贴装技术中应用免清洗流程？  
3 ~. q2 ~3 h1 v1 C3 C6 i    生产过程中产品清洗后排出的废水，带来水质、大地以至动植物的污染。
( }( w4 M# p1 @    除了水清洗外，应用含有氯氟氢的有机溶剂(CFC&HCFC)作清洗，亦对空气、大气层进行污染、破坏。
( u* P9 e$ {# q4 p& d+ ~    清洗剂残留在机板上带来腐蚀现象，严重影响产品质素。
1 I" n/ B/ @4 ]8 ^3 Q    减低清洗工序操作及机器保养成本。
    免清洗可减少组板(PCBA)在移动与清洗过程中造成的伤害。仍有部分元件不堪清洗。
0 o& d* p! B" e, l    助焊剂残留量已受控制，能配合产品外观要求使用，避免目视检查清洁状态的问题。
) R6 ]) R& e% z& Q    残留的助焊剂已不断改良其电气性能，以避免成品产生漏电，导致任何伤害。
    免洗流程已通过国际上多项安全测试，证明助焊剂中的化学物质是稳定的、无腐蚀性的。
◆ 回流焊缺陷分析：  
    锡珠(Solder Balls)：原因：

    1、丝印孔与焊盘不对位，印刷不精确，使锡膏弄脏PCB。      2、锡膏在氧化环境中暴露过多、吸空气中水份太多。

    3、加热不精确，太慢并不均匀。

    4、加热速率太快并预热区间太长。

    5、锡膏干得太快。

    6、助焊剂活性不够。

    7、太多颗粒小的锡粉。

    8、回流过程中助焊剂挥发性不适当。

    锡球的工艺认可标准是：当焊盘或印制导线的之间距离为0.13mm时，锡珠直径不能超过0.13mm，或者在600mm平方范围内不能出现超过五个锡珠。
    锡桥(Bridging)：一般来说，造成锡桥的因素就是由于锡膏太稀，SMT贴片加工包括锡膏内金属或固体含量低、摇溶性低、锡膏容易榨开，锡膏颗粒太大、助焊剂表面张力太小。焊盘上太多锡膏，回流温度峰值太高等。

开路(Open)原因：

      1、锡膏量不够。

      2、元件引脚的共面性不够。

      3、锡湿不够(不够熔化、流动性不好)，锡膏太稀引起锡流失。

      4、引脚吸锡(象灯芯草一样)或附近有连线孔。

      引脚的共面性对密间距和超密间距引脚元件特别重要，一个解决方法是在焊盘上预先上锡。引脚吸锡可以通过放慢加热速度和底面加热多、上面加热少来防止。也可以用一种浸湿速度较慢、活性温度高的助焊剂或者用一种Sn/Pb不同比例的阻滞熔化的锡膏来减少引脚吸锡。
◆ SMT有关的技术组成
    电子元件、集成电路的设计制造技术
    电子产品的电路设计技术
3 [' k8 H& W: D! Z! J3 C0 b8 u    电路板的制造技术
" N- S6 y( `1 U% P3 o    自动贴装设备的设计制造技术
    电路装配制造工艺技术
3 |4 C/ n, _. e    装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术
' P; i. O1 ]4 e: \◆ 贴片机：  
    拱架型(Gantry)：
    元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上，所以得名。
3 ?9 C/ y: w7 @+ ]    对元件位置与方向的调整方法：

    1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。

    2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法可实现飞行过程中的识别，但不能用于球栅列陈元件BGA。

    3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，一般相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别，比激光识别耽误一点时间，但可识别任何元件，也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统，机械结构方面有其它牺牲。
; X1 q+ a- v: I& J      这种形式由于贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。OEM代工代料现在一般采用多个真空吸料嘴同时取料(多达上十个)和采用双梁系统来提高速度，即一个梁上的贴片头在取料的同时，另一个梁上的贴片头贴放元件，速度几乎比单梁系统快一倍。但是实际应用中，同时取料的条件较难达到，而且不同类型的元件需要换用不同的真空吸料嘴，换吸料嘴有时间上的延误。
      这类机型的优势在于：系统结构简单，可实现高精度，适于各种大小、形状的元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组合用于大批量生产。

    转塔型(Turret)：
" q. c/ G3 K6 k+ v      元件送料器放于一个单坐标移动的料车上，基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上，贴片头安装在一个转塔上，工作时，料车将元件送料器移动到取料位置，贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度)，在转动过程中经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。
7 q  T- R: N! c  z2 Y1 P6 m 对元件位置与方向的调整方法：

     1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。

     2)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向，相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别。
5 a# o! v: m$ U7 |; z1 v+ E       一般，转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装2~4个真空吸嘴(较早机型)至5~6个真空吸嘴(现在机型)。由于转塔的特点，将动作细微化，选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成，所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.08~0.10秒钟一片元件。
       此机型在速度上是优越的，适于大批量生产，但其只能用带状包装的元件，如果是密脚、大型的集成电路(IC)，只有托盘包装，则无法完成，因此还有赖于其它机型来共同合作。这种设备结构复杂，造价昂贵，最新机型约在US$50万，是拱架型的三倍以上。

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我在SMT产线做过炉前目检