SMT贴片加工基础知识详解
◆smt表面贴装的特点
1.电子产品组装密度高、体积小、重量轻。贴片元器件的体积和重量只有传统插件的1/10左右。一般采用SMT贴片加工后,电子产品体积会缩小40%~60%,重量会减轻60%~80%。
2.可靠性高,抗振能力强。焊点不良率低。
3.良好的高频特性。减少了电磁和射频干扰。4.易于实现自动化,提高生产效率。成本降低30%-50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。
◆为什么要使用smt表面贴装技术(SMT贴片加工)?
1.电子产品追求小型化。以前用的打孔插件不能减,电子产品功能更全。所用的集成电路(IC)没有冲孔元件,尤其是大规模、高集成度的IC,我们不得不采用smt表面贴装元件,进行批量生产和自动化生产。制造商应该以低成本和高产量生产高质量的产品,以满足客户需求和加强市场竞争力。
2.电子元件的发展、集成电路(ic)的发展、半导体材料的多种应用,电子革命势在必行,追赶国际潮流。
◆为什么在smt表面贴装技术中应用免清洗工艺?
1.生产过程中产品清洗后排放的废水会污染水质,污染地球,甚至污染动植物。
2.除了用水清洗外,使用含氯氟烃(CFC & HCFC)的有机溶剂进行清洗,也会污染和破坏空气和大气。
3.机板上残留的洗涤剂造成腐蚀,严重影响产品质量。
4.降低清洁操作和机器维护的成本。
5.免清洗可以减少移动和清洗过程中PCBA带来的损害。还有一些组件不能清洗。
6.助焊剂残留得到了控制,可以按照产品外观要求使用,避免了目测清洁度的问题。
7.残留助焊剂的电气性能不断得到改善,以避免成品泄漏造成的任何损坏。
8.免洗工艺通过了多项国际安全测试,证明助焊剂中的化学物质稳定无腐蚀性。
◆回流焊缺陷分析:
焊球:原因:
1.丝网印刷孔没有对准焊盘,印刷不准确,使锡膏沾到PCB上。
2.焊膏暴露在氧化环境中太多,会吸收空气中太多的水。
3.加热不准,太慢,不均匀。
4.升温速度过快,预热间隔时间过长。
5.焊锡膏干得太快。
6.通量活动不够。
7.锡粉太多,颗粒太小。
8.回流期间焊剂的挥发性不合适。焊球的工艺认可标准是:焊盘或印刷线间距为0.13mm时,焊球直径不能超过0.13mm,或者600mm正方形范围内不能出现超过5个焊球。
架桥:一般来说,焊锡架桥的原因是锡膏太薄。SMT贴片加工芯片加工包括焊膏中金属或固体含量低,摇动溶解度低,焊膏易挤压,焊膏颗粒过大,助焊剂表面张力过小。焊盘上焊膏过多,峰值回流温度过高等。
打开:原因:
1.锡膏的量不够。
2.元件引脚的共面性不够。
3.锡不够湿润(熔化不够,流动性差),锡膏太薄,导致锡流失。
4.针吸锡(像灯芯草)或附近有连接孔。引脚的共面性对于紧密间隔和超紧密间隔的引脚元件尤其重要。一种解决方案是对焊盘进行预镀锡。降低加热速度,底部多加热,顶部少加热,可以防止引脚吸收锡。也可以使用润湿速度慢且活性温度高的助焊剂或具有不同Sn/Pb比的焊膏来延缓熔化,以减少铅锡吸收。
◆与SMT贴片加工相关的技术构成
1.电子元件和集成电路设计与制造技术2。电子产品电路设计技术。电路板制造技术。自动贴装设备的设计与制造技术。电路组装与制造技术。装配制造用辅助材料的开发与生产技术。
◆贴片机:
龙门架(龙门架):
元件送料器和基板(PCB)固定,芯片贴装头(配有多个真空吸嘴)在送料器和基板之间来回移动,将元件从送料器中取出,调整元件的位置和方向,然后贴在基板上。因为贴膜头安装在拱形的X/Y坐标移动梁上,所以得名。
部件位置和方向的调整方法:
1)机械定心调节位置和吸嘴旋转调节方向精度有限,以后的机型不再使用。
2)激光识别、X/Y坐标系调整位置、喷嘴旋转调整方向。这种方法可以实现飞行中的识别,但不能用于BGA。
3)相机识别,X/Y坐标系调整位置,吸嘴旋转调整方向。一般摄像头是固定的,贴片头飞过摄像头进行成像识别,比激光识别时间稍长,但可以识别任何部件。还有摄像头识别系统实现飞行中的识别,机械结构上还有其他牺牲。
在这种形式下,由于贴片头来回移动的距离较长,速度受到限制。OEM现在一般采用多个真空吸嘴同时取料(最多十个)和双梁系统来提高速度,即一个梁上的糊料头取料,另一个梁上的糊料头贴元件,速度几乎是单梁系统的两倍。但在实际应用中,很难满足同时取料的条件,不同类型的元件需要更换不同的真空吸嘴,导致时间延迟。
这种机床的优点是:系统结构简单,可以达到很高的精度,适用于各种尺寸和形状的零件,甚至异形零件。进料器有带式、管式和托盘式。适用于中小批量生产,也可多机组合用于大批量生产。
转台类型:
元件进料器放置在单坐标移动料斗上,基板(PCB)放置在X/Y坐标系移动工作台上,芯片安装头安装在转塔上。工作时,料斗将元器件送料器移动到取料位置,贴片头上的真空吸嘴在取料位置拾取元器件,然后由转塔旋转到贴片位置(距取料位置180度)。在旋转过程中,比较元件位置和取料位置。
部件位置和方向的调整方法:
1)机械定心调整位置和吸嘴旋转调整方向,这种方法能达到的精度有限,以后的机型不再使用。
2)摄像头识别,X/Y坐标系位置调整,吸嘴自转方向调整,摄像头固定,贴膜头飞过摄像头进行图像识别。一般炮塔上安装十几二十个贴装头,每个贴装头上安装2~4个吸嘴(早期型号)到5~6个吸嘴(当前型号)。由于刀架的特点,动作细微,选择更换吸嘴、移动送料器到位、拾取元器件、识别元器件、调整角度、移动工作台(包括位置调整)、放置元器件等动作都可以在同一时间段内完成,因此实现了真正的高速。目前最快的时间周期是0.08~0.10秒一片组件。
这种型号速度快,适合大批量生产。但是,它只能使用封装在磁带中的组件。如果是紧脚大规模集成电路(IC),仅靠托盘封装是完成不了的。所以要靠其他模式来共同配合。这种设备结构复杂,成本昂贵。最新款50万美元左右,是拱门型的3倍多。
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