SMT贴片加工基础知识

◆ SMT的特点

1、 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40%~60%,重量减轻60%~80%。

2、可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。

3、高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
4、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。  
    

 

◆ 为什么要用表面贴装技术(SMT)?  

1、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,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。

2、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。   

    

◆ 为什么在表面贴装技术中应用免清洗流程?  
    

1、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。

2、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。

3、清洗剂残留在机板上带来腐蚀现象,严重影响产品质素。

4、减低清洗工序操作及机器保养成本。

5、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。

6、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。

7、 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。

8、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

1、电子元件、集成电路的设计制造技术
2、电子产品的电路设计技术
3、电路板的制造技术
4、自动贴装设备的设计制造技术
5、电路装配制造工艺技术
6、装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术  
    

 

◆ 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。


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。

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):

 

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。

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。
    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。

 

更多详情敬请关注以下二维码!