《電子裝配工藝》參考幻燈片

1、1,西安孚萊德光電科技有限公司,主講人：Read LIU,2,第五章 表面安裝技術(shù),5.1表面安裝器件 5.2表面安裝流程,3,什么是“表面安裝技術(shù)” ( Surface Mounting Technology)(簡稱SMT) 它是將電子元器件直接安裝在印制電路板的表面，它的主要特征是元器件是無引線或短引線，元器件主體與焊點(diǎn)均處在印制電路板的同一側(cè)面。,4,5.1表面安裝元器件(簡稱SMC),表面安裝元器件又稱為片狀元件，片狀元件主要特點(diǎn)：尺寸??；重量輕; 形狀標(biāo)準(zhǔn)化; 無引線或短引線；適合在印制板上進(jìn)行表面安裝。,5,電 阻 電 容,集成電路 電位器,6,5.2表面安裝的工藝流程,5.2.1

2、 表面安裝組件的類型: 表面安裝組件(Surface Mounting Assembly) (簡稱：SMA) 類型： 全表面安裝(型) 雙面混裝 (型) 單面混裝(型) ,7,1.全表面安裝(型)：,全部采用表面安裝元器件，安裝的印制電路板是單面或雙面板.,8,2.雙面混裝(型)： 表面安裝元器件和有引線元器件混合使用，印制電路板是雙面板。,9,3.單面混裝(型)： 表面安裝元器件和有引線元器件混合使用，與型不同的是印制電路板是單面板。,10,5.2.2 工藝流程 由于SMA有單面安裝和雙面安裝； 元器件有全部表面安裝及表面安裝與通孔插裝的混合安裝； 焊接方式可以是再流焊、波峰焊、或兩種方法混

3、合使用； 通孔插裝方式可以是手工插，或機(jī)械自動(dòng)插；從而演變?yōu)槎喾N工藝流程，目前采用的方式有幾十種之多，下面僅介紹通常采用的幾種形式,11,1.單面全表面安裝,12,2雙面全表面安裝,13,3.單面混合安裝,14,4.雙面混合安裝,15,表面安裝技術(shù)(二),5.3 表面安裝工藝,16,制造SMA的關(guān)鍵工藝為： 涂膏、點(diǎn)膠、固化、貼片、焊接、清洗、檢測。,5.3.1涂膏 作用： 提供焊接所需的助焊劑和焊料， 在再流焊前將SMC初步粘合在規(guī)定位置。,17,1.SMT焊膏組分 它是由作為焊料的金屬合金粉末與糊狀助焊劑均勻混合而形成的膏狀焊料,18,合金粉末成分 常用焊料合金有： 錫-鉛(63%Sn-3

4、7%Pb)、 錫-鉛(60%Sn-40%Pb)、 錫-鉛-銀(62%Sn-36%Pb-2%Ag)， 助焊劑的活性 采用活性為RMA級的弱活性松香助焊劑,19,3.常用涂膏方法 (1)印刷法：就是將焊膏以印刷的方法通過絲網(wǎng)板或模板的開口孔涂敷在焊盤上。,20,絲網(wǎng)印刷法 絲網(wǎng)板的結(jié)構(gòu):它是將絲網(wǎng)(單根聚脂絲或不銹鋼絲)緊繃在鋁制框架上， 獲得一個(gè)平坦而有柔性的絲網(wǎng)表面，絲網(wǎng)上粘有光敏乳膠，用光刻法制作出開口圖形。開口部分與印制板上的焊盤相對應(yīng)。,21,22,絲網(wǎng)印刷的原理： 利用了流體動(dòng)力學(xué)的原理。 靜態(tài)時(shí)，絲網(wǎng)與SMB之間保持“階躍距離”， 刮刀刷動(dòng)時(shí)，向下的壓力使絲網(wǎng)與SMB接觸，當(dāng)刮刀向前

5、移動(dòng)，在它后方的絲網(wǎng)即回彈脫離SMB表面，結(jié)果在SMB焊盤上就產(chǎn)生一低壓區(qū)，由于殘留在絲網(wǎng)孔中焊膏上的大氣壓與這 一低壓區(qū)存在壓差， 所以就將焊膏從網(wǎng)孔 中推向SMB表面， 形 成焊膏圖形。,23,利用了焊膏的流變特性。 靜態(tài)時(shí)，焊膏的粘性較高； 在刮刀刷動(dòng)時(shí),焊膏在作用力下粘度下降,則順利的從絲網(wǎng)孔中流出, 一旦沉淀在焊盤上后,又恢復(fù)至高粘度狀態(tài)。,24,模板印刷法： 模板的結(jié)構(gòu):它是在金屬模板上通過激光切割、電鍍或蝕刻的方法制作出開口圖形。 模板類型： 全金屬模板:不銹鋼板或黃銅板(變形量小的材料) 柔性金屬模板: 將金屬模板粘接 在絲網(wǎng)上，實(shí)際 上是絲網(wǎng)板與金 屬模板的結(jié)合,25,激 光

6、 刻 模 板,26,27,全自動(dòng)絲網(wǎng)機(jī),28,(2)注射法 將焊膏置于注射器內(nèi)部并借助于氣動(dòng)、液壓或電驅(qū)動(dòng)方式加壓，使焊膏經(jīng)針孔排出點(diǎn)在SMB焊盤表面。 形狀由注射針尺寸、點(diǎn)膠時(shí)間和壓力大小來控制。,29,注射法與印刷法的比較： 速度： 注射法的速度不及絲網(wǎng)/模板印刷快，注射法是逐點(diǎn)進(jìn)行；印刷法是一次完成。 適應(yīng)性： 注射法非常靈活，可應(yīng)用在絲網(wǎng)/模板不能采用的場合(基板表面已裝入其它元器件時(shí))， 而且通用性強(qiáng)，轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)不需調(diào)換注射器，適用于小批量、多品種的生產(chǎn)模式。 印刷法適用于大批量、單一品種的生產(chǎn)。,30,31,4.涂膏質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 總的來說，涂膏質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是“適量”、“準(zhǔn)確”四個(gè)字，具體要求如

7、下： (1)形貌：良好涂膏的形貌如圖所示，均勻覆蓋在焊盤上，無凸峰、邊緣不清、拉絲、搭接等不良現(xiàn)象；,32,(2)印刷面積： 焊膏圖形與焊盤對準(zhǔn)，兩者尺寸和形狀相符，焊膏圖形在焊盤的覆蓋面積必須大于焊盤面積的75%，小于焊盤面積的兩倍； (3)印刷厚度： 印刷厚度決定了焊點(diǎn)處的焊料體積，一般漏印焊膏的厚度要求在100-300m，間距越細(xì)要求印刷厚度越薄。,33,5.不良涂膏現(xiàn)象 常見的不良涂膏現(xiàn)象及產(chǎn)生的主要原因。 (1)漏印或空洞 (2)失準(zhǔn),34,(3)塌陷 (4)輪廓模糊,35,5.4.1 點(diǎn)膠 是指在SMC/SMD主體的 下方（非焊接部位）點(diǎn)上 膠粘劑的方法及過程， 作用: 是在焊接前

8、固定它們 的位置。,36,SMT在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，有兩種情況需要點(diǎn)膠： 采用波峰焊焊接前，需先將片狀元件用膠粘劑粘貼在SMB的規(guī)定位置，然后才能進(jìn)入波峰焊焊接;,37,采用再流焊焊接雙面板前,為防止先焊好的A面上的大型器件B面再流焊時(shí)脫落,需要在先焊的A面大型器件下點(diǎn)膠,將其粘接在SMB上。,38,2.常用膠粘劑種類 SMT使用的膠粘劑,又稱貼片膠,它是一種紅色的膏狀體,其主要成分為：膠粘劑、固化劑、顏料、溶劑。 常用的表面安裝膠粘劑主要有兩類， 即:環(huán)氧樹脂和聚炳烯類。,39,環(huán)氧樹脂類 它屬于熱固型、高粘度的膠粘劑,耐腐蝕的能力最強(qiáng), 但易脆裂。 它有單組分和雙組分兩種, 可以做成液體、膏劑、

9、薄膜和粉劑等形式供使用,它是用途最為廣泛的膠粘劑。 聚炳烯類 它在紫外線照射及適當(dāng)加熱下幾秒鐘內(nèi)能固化，其粘度特性非常適合于高速點(diǎn)膠機(jī)， 但粘結(jié)強(qiáng)度略低，是比較新型的膠粘劑。,40,3.常用點(diǎn)膠方法 印刷法 與焊膏的印刷方法相仿。 針孔轉(zhuǎn)印法： 在硬件系統(tǒng)控制下，針 板網(wǎng)格在膠粘劑托盤中 吸收膠粘劑后轉(zhuǎn)移到 SMB上。它的優(yōu)點(diǎn)是簡 便高效，適用于單一品 種的大批量生產(chǎn) 注射法（P132） 與焊膏的印刷方法相仿,41,42,43,4.點(diǎn)膠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (1)膠點(diǎn)輪廓: 不應(yīng)出現(xiàn)塌落、拉絲、沾污焊盤等不良現(xiàn)象。,44,(2)點(diǎn)膠量：C 2(A+B),45,5.不良點(diǎn)膠現(xiàn)象 (1)拉絲(又稱拖尾) (2

10、)過量,46,(3)塌落 (4)失準(zhǔn) (5)空點(diǎn),47,5.4.2固化 固化方法是根據(jù)所使用的膠粘劑的類型而確定。 1.常用固化方法 (1)熱固化 適用于環(huán)氧膠粘劑的固化，熱固化可以在紅外爐內(nèi)通過紅外輻射加熱完成。 (2)紫外光加熱固化 適用于聚丙烯的膠粘劑固化，先用紫外光照射幾秒鐘，然后再加熱固化，它較單一的熱固化更快。,48,5.4.4 貼片 是指在涂膏或點(diǎn)膠完成后，將SMC/SMD貼放到SMB的規(guī)定位置的方法及過程。 貼片可以采用手工、半自動(dòng)、全自動(dòng)的方式，貼片設(shè)備通常叫做貼片機(jī)。由于片狀元器件的微小化、安裝的高密度的特點(diǎn)，貼片作業(yè)基本上均需采用貼片機(jī)，手工貼放只是在數(shù)量很少的情況下才使

11、用。,49,1手工貼放 雖然，手工貼放片狀元器件既不可靠、也不經(jīng)濟(jì)，但在試生產(chǎn)時(shí)往往還需采用這種方式。 元件的貼放主要是拾取和貼放下去 兩個(gè)動(dòng)作。手工貼放時(shí)，最簡單的工具是小鑷子，但最好是采用手工貼放機(jī)的真空吸管拾取元件進(jìn)行貼放。,50,51,2.自動(dòng)貼片 在規(guī)模生產(chǎn)中，由于貼片的準(zhǔn)確度要求，幾乎迫使人們必須采用自動(dòng)化的設(shè)備，它是SMT的關(guān)鍵設(shè)備。在中等產(chǎn)量的表面安裝生產(chǎn)線中，貼片設(shè)備的費(fèi)用約占總投資的50%左右。自動(dòng)貼片機(jī)主要由下列五個(gè)部分組成：,52,53,貼片機(jī)的組成: (1)貼裝頭： 貼裝頭也叫做吸/放頭，它的工作由移動(dòng)/定位、拾取/釋放兩種模式組成: 第一，貼裝頭通過程序控制完成三維

12、的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從供料系統(tǒng)取料后移動(dòng)到SMB的指定位置上。 第二，貼裝頭的端部有一個(gè)用真空泵控制的吸盤，當(dāng)換向閥打開時(shí)，吸盤上的負(fù)壓把元器件從供料系統(tǒng)中吸上來；當(dāng)換向閥門關(guān)閉時(shí)吸盤把元器件釋放到SMB上,54,55,(2)供料系統(tǒng)： 供料系統(tǒng)由元器件包裝容器及機(jī)械供料器組成。 供料系統(tǒng)的工作方式根據(jù)元器件的包裝形式和貼片機(jī)的類型而確定。 元器件的包裝形式有散裝、編帶、棒式、托盤四種。,56,(3) SMB定位系統(tǒng)： 是一個(gè)固定的二維平面移動(dòng)的工作臺，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的操縱下，隨工作臺移動(dòng)到工作區(qū)域內(nèi)，并被精確定位，使貼裝頭能把元器件準(zhǔn)確地釋放到需要的位置上。 (4)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)： 貼片機(jī)能夠

13、準(zhǔn)確有序地工作，其核心機(jī)構(gòu)是微型計(jì)算機(jī)。它是通過計(jì)算機(jī)程序，控制貼片機(jī)的自動(dòng)工作步驟。,57,(5) 視覺檢測系統(tǒng)： 它也是以計(jì)算機(jī)為主體的圖像觀察、識別和分析系統(tǒng)。 視覺檢測系統(tǒng)的主要功能通常有： SMB的精確定位、 元器件定心和對準(zhǔn)、 元器件有/無、 機(jī)械性能及電器性能的檢測等。,58,隨著SMT技術(shù)的發(fā)展，全自動(dòng)貼片機(jī)的功能、效率、精度及靈活性越來越強(qiáng)，全視覺、多功能、模塊式、高速度的貼片機(jī)不斷推出， 能適應(yīng)從片狀元件直至BGA、 CSP及0.3mm細(xì)間隙QPF等精密器件的貼放； 精度達(dá)到 0.03mm； 貼片速度達(dá)到0.04s/片甚至更高。 所以，SMA的裝聯(lián)效率之高是通孔插裝組件所無

14、法比擬的。,59,第六章 裝聯(lián)技術(shù)的新發(fā)展 6.1 錫焊技術(shù)的新發(fā)展 6.2 免清洗技術(shù),60,6.1錫焊技術(shù)的新發(fā)展 6.1.1惰性氣體保護(hù)焊接 是指在惰性氣體(氮?dú)?的氛圍下焊接,可避免焊件、焊料與氧氣的接觸，克服它們在高溫下的氧化，有效提高潤濕性能。 當(dāng)熔化的焊料暴露在大氣中時(shí)， 會產(chǎn)生快速的氧化現(xiàn)象，從而形成一層薄薄的氧化錫和氧化鉛層，統(tǒng)稱為氧化皮，它不僅會破壞波峰的動(dòng)態(tài)特性，而且直接導(dǎo)致了焊料的大量損失。 傳統(tǒng)的消除氧化皮的方法,是在焊料中摻入礦物油，油膜薄層浮在焊料的表面隔離空氣, 但副作用是礦物油對板面的污染和高溫下產(chǎn)生的刺激氣味對環(huán)境的污染。,61,新型的焊接設(shè)備一般均具有可供

15、選擇的氮?dú)獗Ｗo(hù)功能，它是在波峰焊或再流焊設(shè)備中充入氮?dú)?，充氮區(qū)段的結(jié)構(gòu)有: 隧道式將預(yù)熱及焊接區(qū)域全部密封在沖氮的管道內(nèi)，可以將焊料與氧的接觸機(jī)會降低至5l0一6； 頭罩式僅在焊接部位的波峰口上裝有氮?dú)庹郑獨(dú)鈨H覆蓋在焊料溢出口的焊接部位，這種結(jié)構(gòu)焊料與氧的接觸機(jī)會比隧道式高一倍。 前者對提高焊接質(zhì)量及減 少焊料的氧化更有利，但氮?dú)?的耗用量較多。后者耗氮量較 少，維修更方便。,62,6.1.2再流焊的新發(fā)展-穿孔回流焊 簡稱：PIHR 是一種用再流焊方式焊接通孔插裝焊點(diǎn)的新工藝，它的應(yīng)用拓寬 了再流焊的適用范圍。,63,工藝步驟,64,(1)涂膏：將焊膏通過安裝在焊膏盤上的管嘴（針管）漏印在通孔插裝的焊盤上。,65,(2)插件：將PCB翻轉(zhuǎn)，插入THC； (3)焊接：PCB置于回流爐上方，由定