SMT貼裝工藝與貼裝質(zhì)量檢測分析

1、SMT貼裝工藝與貼裝質(zhì)量檢測 分析作者:日期:SMT貼裝工藝與貼裝質(zhì)量檢測分析姓名： 學(xué)號：微電子制造工程(桂林電子科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 廣西桂林541004)摘 要：貼裝設(shè)備的工藝對整個SMT的生產(chǎn)質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。若此處發(fā) 生缺陷而不能及時或有效的改善則可能導(dǎo)致整個生產(chǎn)工藝的問題甚至企業(yè)的重大損失。因此必須對貼裝工藝的流程與質(zhì)量進(jìn)行深入研究，以提高SMT工藝的生 產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：SMT，貼裝，質(zhì)量檢測，分析SMT mount tech no logy and mount quality detecti on and an alysis(College of mecha

2、nical and electrical engineering Guilin University of Electronic Technology Guilin 541004 ) Abstract : Mount device tech no logy for the SMT producti on quality plays a crucial role in. If this happens defects and can not timely or effective improvement may lead to the en tire product ion process pr

3、oblems and eve n a serious loss for the en terprise. So it is necessaryto mount the process and quality of indepth research, SMT to improve producti on efficie ncy and reduce product ion cost.Key words : SMT， mount, quality testing，analysis。1. 概述隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,SMT技術(shù)已經(jīng)成為電子組裝技術(shù)中不可 或缺的一部分。SMT技術(shù)是指將表面貼裝的電

4、子組件，直接焊接于印刷電路 底版的表面上，與傳統(tǒng)插裝工藝不同,SMT工藝的元件及焊點均在同一表面上.并具有微型化、大規(guī)?；?、自動化的優(yōu)點。當(dāng)今絕大部分現(xiàn)代工業(yè)中的電器，電子產(chǎn)品都離不開SMT技術(shù)的應(yīng)用.而貼裝工藝更是SMTX序中不可或缺的 一道。貼片機(jī)的組主要作用是將表面組裝元器件準(zhǔn)確安裝到PCB的固定位置上。位于SMT生產(chǎn)線中印刷機(jī)的后面，一般為高速機(jī)和泛用機(jī)按照生產(chǎn)需求 搭配使用。然而在SMT生產(chǎn)過程中往往會遇到很多問題，包括設(shè)備問題和工藝問題，設(shè) 備問題可以用買入新機(jī)器的方法來解決而工藝問題往往復(fù)雜和多樣化。在生產(chǎn) 過程中,可以通過對貼裝設(shè)備、貼裝前準(zhǔn)備、貼裝過程的操作進(jìn)行優(yōu)化來達(dá)到提高

5、質(zhì)量的要求，工藝的優(yōu)化不僅能大大的提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低了 成本,創(chuàng)造了更大價值。是大多數(shù)企業(yè)不斷努力的方向。貼片質(zhì)量的優(yōu)劣一直困擾著貼片機(jī)的使用者，影響貼片質(zhì)量的因素有很多， 諸如貼片機(jī)自身硬件軟件條件、貼片對象的質(zhì)量、貼片環(huán)境的合適程度、貼片技 術(shù)的嫻熟程度、貼片機(jī)操作人的人為因素等等。本文從元器件選擇、貼片機(jī)結(jié)構(gòu) 與性能兩個角度闡述了其如何影響貼片質(zhì)量以元器件尺寸、端頭電極與引線電 極、平整度、料帶等方面細(xì)述如何選擇最合適的元器件以提高貼片質(zhì)量，并以吸嘴為例細(xì)述了如何選擇與設(shè)置貼片機(jī)吸嘴和貼片壓力來提高貼片質(zhì)量。對影響貼片質(zhì)量的貼片位置控制也作了一定的論述。本論文著重對SMT中

6、貼裝工藝重點分析，敘述貼裝工藝造成的產(chǎn)品質(zhì)量問題 和原因分析以及如何用一些方法優(yōu)化貼裝工藝提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本等2. 貼裝工藝原理及設(shè)備簡介貼片機(jī)作為SMT生產(chǎn)線的主體設(shè)備之一，主要工作是拾和放(pick a d place )，但因拾取速度要求很快，一般要求每小時至少數(shù)萬乃至十?dāng)?shù)萬個點； 拾取物體要求很小，一般要求小至十分之一毫米單位；拾取精度要求很高，一般要求精確到幾十微米； 拾取成功率要求很高，現(xiàn)階段4R, 5R是標(biāo)準(zhǔn)，將來 或許要求6R甚至零缺陷，放置時同樣要求快、精、直通率高，基于上述原因， 控制貼片的設(shè)備即貼片機(jī)發(fā)生了很大的變化，速度高達(dá)每小時十萬片以上，精度高達(dá)40Lm以下，貼

7、片能力可以小至SI制0201元器件、0。3mm間距器件， 直通率可以實現(xiàn)6R已經(jīng)成為事實。正因為上述原因，控制貼片質(zhì)量尋求高精準(zhǔn)的貼片工藝就迫在眉睫了，本文從元器件選擇、貼片設(shè)備、環(huán)境及其他方面闡述如何控制貼片質(zhì)量。2.1貼裝設(shè)備基本結(jié)構(gòu)(1) 機(jī)架常見的機(jī)架有整體鑄造式和焊接式。(2) 供料器供料器系統(tǒng)主要由供料器、裝載及運送機(jī)構(gòu)組成(3) 貼裝頭是貼裝機(jī)進(jìn)行貼裝和取料動作的主要部分。 通過貼裝頭部分各個結(jié)構(gòu)之間的 良好配合，完成拾取和貼裝元器件，以及將錯誤的元件拋到廢料收集盒中(4) PCB定位裝置在PCB裝載入機(jī)器前確定PCB的原點位置與機(jī)器一致，從而通過坐標(biāo)系的變 換得到正確的貼裝位置

8、。（5）元器件對中裝置通過攝像機(jī)視覺定位等方式找出元件的集合尺寸、特征、中心、等數(shù)據(jù)，以 修正控制通過控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對元件方向及轉(zhuǎn)角的偏差進(jìn)行修正。（6）軟件及系統(tǒng)一般各工廠均有自己的編程方式。可以自己編寫軟件或購買專業(yè)的離線軟件，設(shè)備廠家也會自帶編程軟件。有支持D0S,0S/2 APPLEOS,WINDOWWINDOWS NT, UNIX等操作系統(tǒng)的貼片機(jī)設(shè)備軟件。2.2自動貼裝原理貼片機(jī)的主要任務(wù)就是拾取元器件和貼裝元器件，通過程序員對所要生產(chǎn)產(chǎn) 品的PCB和根據(jù)機(jī)器的性能指標(biāo)進(jìn)行編程從而將正確的元器件貼放到正確的位 置。供料器和PCB板是固定的，貼裝頭供送料器與 PCB板之間移動，將元件

9、從 送供器中拾取，經(jīng)過對元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。2。2.1 PCB基準(zhǔn)校準(zhǔn)原理自動貼裝機(jī)貼裝時，元器件的貼裝坐標(biāo)是以PCB的某一頂角為原點計算。而PCB加工時多少存在一些誤差，因此貼裝時必須對PCB進(jìn)行基準(zhǔn)校準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)校 準(zhǔn)采用基準(zhǔn)標(biāo)志（MARK ）和貼裝機(jī)的光學(xué)對中系統(tǒng)進(jìn)行。2。2.2視覺對中原理貼裝前會給每種元器件照一個標(biāo)準(zhǔn)圖像存入圖像庫中，鐵裝飾每拾取一個元器件都會進(jìn)行照下并與該元器件在圖像庫中的標(biāo)準(zhǔn)圖像比較是否正確，如果不正確，則會判斷該元器件的型號錯誤，會根據(jù)程序設(shè)置的拋棄元器件若干次后報 警停機(jī).或者將引腳變形和共面性不合格的器件識別出來并送至程序指定的拋料 位置。也

10、可以比較該元器件拾取后的中心坐標(biāo)、轉(zhuǎn)角與標(biāo)準(zhǔn)圖像時候一致，如果偏移。則回自動根據(jù)偏移量修正貼裝位置2.3貼片機(jī)工作流程圖1貼裝工藝流程圖（1）基板定位PCB板經(jīng)貼裝機(jī)軌道到達(dá)停板位置時,通過相機(jī)找到PCB板上兩個識別的位 置然后計算出貼裝的準(zhǔn)確位置，保證貼裝的準(zhǔn)確性以使順利、穩(wěn)定、準(zhǔn)確停板。（2）元件送料由供料器提供貼裝時所需的元件來完成（3 ）拾取元件貼裝頭從送料器拾取元件（4）元件定位通過機(jī)械或光學(xué)方式確定元件的集合中心，由機(jī)器計算出貼裝位置，確保貼裝時元件對應(yīng)到貼裝位置坐標(biāo)是元件的中心元件位置，以保證準(zhǔn)確貼裝。（5）貼裝貼裝頭拾取元件后把元件準(zhǔn)確、完整的貼放到 PCB板上3貼裝質(zhì)量分析影

11、響貼片質(zhì)量的關(guān)鍵因素：貼片力、貼片的速度/加速度、貼片機(jī)的貼片精 度、元器件、焊膏與PCB.元器件越小，貼片的精度要求就越高。很小的旋轉(zhuǎn)誤差或平移誤差就會使元 器件貼偏甚至完全偏離焊盤。對于細(xì)間距元件，極小的旋轉(zhuǎn)誤差將可能使元件完 全偏離而導(dǎo)致橋連。3.1 常見貼裝缺陷貼片缺陷：元器件漏貼，元器件貼錯，元器件極性貼反，沒滿足最小電氣間 隙，元器件貼偏.3。1.1偏移圖2偏移現(xiàn)象現(xiàn)象：元器件偏離焊盤(橫面偏離不超過25%，端面不能偏離)，產(chǎn)生原因：(1) 高度問題如果PCBS貼片機(jī)中得不到適當(dāng)?shù)闹?，它就會下沉，這樣PCB表面高度就 會低于貼片機(jī)的軸零點，導(dǎo)致元件在PCB略高的位置就釋放，導(dǎo)致原

12、件釋放不準(zhǔn) 確。(2) 吸嘴問題吸嘴端部磨損、堵塞或粘有異物或貼裝吸嘴吸著氣壓過低導(dǎo)致的貼裝吸嘴吸 著氣壓過低。貼裝吸嘴上升或旋轉(zhuǎn)運動不平滑， 較為遲緩，導(dǎo)致吹氣時序與貼裝 頭下降時序不匹配。工作臺的平行度及或吸嘴原點檢測不良引起的等問題引起偏 移(3) 程序問題程序參數(shù)設(shè)置不良，吸嘴的中心數(shù)據(jù)、光學(xué)識別系統(tǒng)的攝像機(jī)的初始數(shù)據(jù)設(shè) 值精確度不夠。改善途徑：(1) 檢查貼片機(jī)的導(dǎo)軌是否有變形，PCB的放置是否平穩(wěn)正確。(2) 定期檢查和清理吸嘴，對易磨損的部件進(jìn)行維護(hù)并著重潤滑保養(yǎng)。調(diào)試 工作臺和吸嘴的原點檢測。(3) 校正程序，使數(shù)據(jù)庫參數(shù)和識別系統(tǒng)的識別參數(shù)一致。并對貼裝工序 的貼片、印刷結(jié)果

13、進(jìn)行及時檢查。缺件圖3缺件現(xiàn)象現(xiàn)象：元器件在貼片位置丟失。產(chǎn)生原因：（1）氣源漏氣、堵塞問題橡膠氣管老化、破裂，密封件老化、磨損以及吸嘴長時間使用后磨損等問題 造成氣源回路泄壓?；驈U屑粉塵等造成吸嘴堵塞使得貼片頭無法成功拾取元件。（2）厚度設(shè)置問題元器件或PCB的厚度設(shè)置錯誤，若元件或 PCB較薄，而數(shù)據(jù)庫中設(shè)置較厚, 那么吸嘴在貼片時，元器件未到達(dá)PCB焊盤位置就將其放下，而PCB又在移動中， 由于慣性作用會導(dǎo)致飛件（3）PCB板問題如PCB板曲翹度超出設(shè)備允許誤差?；蛑武N元器件編帶放置不當(dāng)，支撐銷 的擺放不均勻、高度不一致，工作臺支撐平臺平面度不良等問題使印制板支撐不 平整,也會導(dǎo)致飛件

14、。改善途徑：（1）定期檢查吸嘴是否潔凈加大對吸嘴的取件情況監(jiān)控的力度，查出導(dǎo)致 氣源問題的損壞部件并及時更換，以保證良好的狀態(tài)。（2）厚度設(shè)置問題將厚度數(shù)據(jù)庫參數(shù)更改至合適的設(shè)置。更換合適的編帶。（3）PCB板問題檢查前段工序的PCB板是否符合質(zhì)量要求，重新放置重新放置PCB和編帶。 檢查工作平臺是否達(dá)到生產(chǎn)要求并作出合理的調(diào)整和改善3。1.3拋料現(xiàn)象：生產(chǎn)過程中吸到料之后不貼而是放到料盒或其它地方.或者沒有到料就執(zhí)行動作。出現(xiàn)原因：（1）吸嘴問題由吸嘴變形、堵塞、破損等問題有可能引起氣壓不足、漏氣、取料不起或不 正、識別無法通過等諸多問題.（2）識別系統(tǒng)問題識別系統(tǒng)視覺的不良光學(xué)攝像系統(tǒng)的光

15、源在使用一段時間后，光照強(qiáng)度會 逐漸下降，同時也會造成灰度值的減小，當(dāng)光源強(qiáng)度和灰度值達(dá)不到要求時，圖像 就會無法識別?；蜩D射頭處有雜物干擾識別。也有識別系統(tǒng)已損壞的可能（3）程序設(shè)定問題編輯的程序與元件參數(shù)的設(shè)置是否符合。取料必須在料的中心位置，若取料高度不正確，或取料偏移、取料不正等問題會導(dǎo)致識別系統(tǒng)和對應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)不 符造成無法被識別系統(tǒng)識別而當(dāng)做無效料拋棄，或所編輯程序中的元件參數(shù)設(shè) 置與來料實物亮度或尺寸等參數(shù)設(shè)置不符會造成無法通過識別而拋棄元件供料器問題供料器由于長時間的使用或操作工操作不當(dāng)，會造成供料器驅(qū)動部分的磨損 或結(jié)構(gòu)變形。棘爪會不斷磨損，若棘爪磨損嚴(yán)重會造成棘爪不能驅(qū)動卷

16、帶盤塑料 帶正常剝離，使得吸嘴不能正常完成取件工作。若供料器位置變形、供料器進(jìn)料 不良（如供料器棘齒輪損壞，料帶孔沒有卡在供料器的棘齒輪上，供料器下方有異 物，彈簧老化，或電氣不良），下放有異物（5 ）來料問題來料或元件引腳不規(guī)則、不合格等問題也會造成無法識別而拋料。改善途徑：（1）做好吸嘴的取件情況的監(jiān)控。對堵塞或取件不良的吸嘴應(yīng)及時清洗或 更換，以保證良好的狀態(tài)。在安裝吸嘴時，必須保證正確、牢固的安裝。（2）定期清潔擦拭識別系統(tǒng)的鏡頭、玻璃片以及反光板上的灰塵與器件污 物以保持干凈無雜物沾污和防止因灰塵或器件影響光源強(qiáng)度。定期進(jìn)行校正檢 測，如重新示校和調(diào)整光圈焦距當(dāng)光源光強(qiáng)度弱到無法識別

17、器件時，只能更換 光源.（3）安裝共料器時應(yīng)正確、牢固地安裝到供料部平臺上。在安裝編帶前應(yīng)仔細(xì)檢查供料器的棘爪輪是否已磨損并進(jìn)行修復(fù)，若不能修復(fù)應(yīng)及時更換。做好 對供料器的清潔、清洗、加油潤滑等日常的維護(hù)與保養(yǎng)。（4）對來料進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和檢測，以防使用錯誤的物料。（5）必須正確設(shè)置攝像機(jī)的有關(guān)初始數(shù)據(jù)。若有誤需修改程序及取料位置等 元件參數(shù)。3。2貼裝質(zhì)量提高方法貼裝前準(zhǔn)備根據(jù)產(chǎn)品工藝文件的貼裝明細(xì)表領(lǐng)取 PCB和元器件并認(rèn)真核對，元器件本身 的尺寸、形狀、顏色是否一致.開機(jī)前做好安全檢查，壓縮起空氣源氣壓是否達(dá) 到設(shè)備要求，檢查并確保導(dǎo)軌、貼裝頭、吸嘴庫托盤架周圍或移動范圍內(nèi)是否有 雜物。

18、必須按照設(shè)備安全技術(shù)操作規(guī)范開機(jī)。322首件貼裝后進(jìn)行嚴(yán)格檢查檢查各位號上的元器件規(guī)格、方向、極性、是否與工藝文件相符；元件、引 腳、有無損壞或變形；元器件的貼裝位置偏離焊盤是否超出允許范圍。通常按照 單位定制的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來判定。3。2。3首件試貼結(jié)果的檢驗和調(diào)整若PCB上的元器件貼裝位置有偏移，硬通過修正 PCB MAR點的坐標(biāo)值來校 準(zhǔn)，把PCB MAR點的坐標(biāo)向元器件偏移方向移動，移動量與元器件貼裝位置偏 移量相等。也可通過攝像機(jī)重新照出正確的坐標(biāo)。若拾取失敗，說明拾取高度不合適，元件厚度設(shè)置不正確，拾取坐標(biāo)錯誤，檢查后按實際值調(diào)整修正。檢查吸 嘴是否堵塞、不干凈，或端面磨損、有裂紋，應(yīng)及

19、時清洗或更換吸嘴。吸嘴太大 可能造成漏氣，吸嘴太小會造成吸力不夠等，根據(jù)元器件尺寸和重量選擇合適的 吸嘴型號.檢查氣路是否漏氣，及時增加或疏通氣壓。檢查圖像處理是否正確， 如不正確，則可能頻繁棄片，應(yīng)重新拍攝圖像。4貼裝生產(chǎn)管理4。1貼片機(jī)維護(hù)管理在生產(chǎn)過程中及前后，必須確認(rèn)貼片機(jī)的工作性能，以需要隨時監(jiān)控貼片機(jī) 的主性能指標(biāo)、操作軟件、機(jī)械和氣源的狀況是否正常并進(jìn)行日常的維護(hù)和及時 的維修。4.1。1貼片機(jī)主要性能指標(biāo)（1 ）指示燈、按鍵、操作模塊外觀完成，操作、顯示正常；（2）計算機(jī)系統(tǒng)工作正常。（3）輸入輸出系統(tǒng)工作正常.4。1。2機(jī)械部件（1）各傳動導(dǎo)軌、絲杠運轉(zhuǎn)平穩(wěn)協(xié)調(diào)，無雜音、漏油

20、等異?，F(xiàn)象。（2） 各傳送皮帶、鏈條、連接銷桿完整，檢查是否有老化、損壞現(xiàn)象.4。1.3氣源系統(tǒng)（1）壓縮空氣的干燥過濾裝置齊全完好（2 ）驅(qū)動汽缸。、電磁閥及配管、連接件無雜物堵塞，無松動或破損漏氣。 驅(qū)動汽缸及電磁閥工作正常，無雜音異常.4。2通過質(zhì)量管理提高貼裝質(zhì)量在SMT產(chǎn)品組裝過程中，有六個需評價的組裝質(zhì)量：1、組裝設(shè)計質(zhì)量,2、組裝原材料（元器件、PCB焊膏等組裝材料）質(zhì)量，3、組裝工藝質(zhì)量（過程質(zhì)量）,4、 組裝焊點質(zhì)量（結(jié)果質(zhì)量）,5、組裝設(shè)備質(zhì)量（條件質(zhì)量），6、組裝檢測與組裝 管理質(zhì)量（控制質(zhì)量）。除了生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，依靠靠科學(xué)的管理方法提高生產(chǎn)管理和品 質(zhì)控制、

21、人員和物料等的管理以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的生產(chǎn)。利用基礎(chǔ)管理使 性能優(yōu)良的設(shè)備創(chuàng)造更大的利潤和價值，是企業(yè)追求的目標(biāo)。4.2。 1質(zhì)量流程管理與貼裝質(zhì)量生產(chǎn)中難免常遇到工藝缺陷.有可能是設(shè)計不合理、來料不規(guī)格不符、設(shè)備 故障或操作員失誤等諸多因素。 來料引起的質(zhì)量問題一般是來料的選擇、 采購和儲存不規(guī)范，說明企業(yè)技 術(shù)員和設(shè)計人員缺乏良好的對材料工藝性好壞判斷能力，這些誤判也許是技術(shù)員 的知識不足或粗心大意。采購時應(yīng)對物料進(jìn)行嚴(yán)格篩選和檢測，保證元件的規(guī)格 正確、功能正常、外觀引腳等部位良好無破損。 設(shè)備故障則可能是因為操作員及時的發(fā)現(xiàn)問題及進(jìn)行日常的設(shè)備檢測。應(yīng)提高人力資源管理的質(zhì)量，如建立定期的員工培訓(xùn)制度，提高員工素質(zhì)。員工是 企業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展的根本所在。因此必須注重員工隊伍的技能培訓(xùn)與思想觀念的培 訓(xùn)，學(xué)習(xí)如何熟練、正確地操作設(shè)備，正確安裝、使用供料器，定時維護(hù)、保養(yǎng)設(shè)備、才能有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低物耗，避免發(fā)生重復(fù)性問題，提高生產(chǎn)效 率。 選擇正確的編程方式。生產(chǎn)部門的負(fù)責(zé)人可以通過采用不同的變成方式來應(yīng)對不同的生產(chǎn)方案。必須考慮解決方案對生產(chǎn)效率、生產(chǎn)線使用的安排、PCB價格、工藝控制、缺陷率水平、供應(yīng)商管理、設(shè)備成本以及存貨管理會帶來何種 影響。4。2。2質(zhì)量過程管理與貼裝質(zhì)量 質(zhì)量問題除了和設(shè)計、工藝、材料有關(guān)，也和過程控制有關(guān)。這關(guān)系到工 藝