SMT生產(chǎn)線與產(chǎn)品質(zhì)量管理教材

第9章SMT生產(chǎn)線與產(chǎn)品質(zhì)量管理根據(jù)機(jī)械工業(yè)出版社同名教材何麗梅主編9.1.1組裝方式SMT的組裝方式及其工藝流程主要取決于外表組裝組件(SMA)的類型、使用的元器件種類和組裝設(shè)備條件。大體上可將SMA分成單面混裝、雙面混裝和全外表組裝3種類型共6種組裝方式，如表9-1所列。不同類型的SMA其組裝方式有所不同，同一種類型的SMA其組裝方式也可以有所不同。根據(jù)組裝產(chǎn)品的具體要求和組裝設(shè)備的條件選擇適宜的組裝方式，是高效、低本錢(qián)組裝生產(chǎn)的根底，也是SMT工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。外表組裝組件的安裝方式

1.單面混合組裝第一類是單面混合組裝，即SMC／SMD與通孔插裝元件(THC)分布在PCB不同的兩個(gè)面上混裝，但其焊接面僅為單面。這一類組裝方式均采用單面PCB和波峰焊接工藝，具體有兩種組裝方式。①先貼法。第一種組裝方式稱為先貼法，即在PCB的B面(焊接面)先貼裝SMC／SMD，而后在A面插裝THC。②后貼法。第二種組裝方式稱為后貼法，是先在PCB的A面插裝THC，后在B面貼裝SMC／SMD。

2.雙面混合組裝第二類是雙面混合組裝，SMC／SMD和THC可混合分布在PCB的同一面，同時(shí)，SMC／SMD也可分布在PCB的雙面。雙面混合組裝采用雙面PCB、雙波峰焊接或再流焊接。在這一類組裝方式中也有先貼還是后貼SMC／SMD的區(qū)別，一般根據(jù)SMC／SMD的類型和PCB的大小合理選擇，通常采用先貼法較多。該類組裝常用兩種組裝方式。①SMC／SMO和THC同側(cè)方式。SMC／SMD和THC同在PCB的同一側(cè)。②SMC／SMD和THC不同側(cè)方式。把外表組裝集成芯片(SMIC)和THC放在PCB的A面，而把SMC和小外形晶體管(SOT)放在B面。這類組裝方式由于在PCB的單面或雙面貼裝SMC／SMD，而又把難以外表組裝化的有引線元件插入組裝，因此組裝密度相當(dāng)高?；旌辖M裝工藝流程3.全外表組裝第三類是全外表組裝，在PCB上只有SMC／SMD而無(wú)THC。由于目前元器件還未完全實(shí)現(xiàn)SMT化，實(shí)際應(yīng)用中這種組裝形式不多。這一類組裝方式一般是在細(xì)線圖形的PCB或陶瓷基板上，采用細(xì)間距器件和再流焊接工藝進(jìn)行組裝。它也有兩種組裝方式。(1)單面外表組裝方式。(2)雙面外表組裝方式。雙面均采用焊錫膏－再流焊工藝流程9.3.1靜電及其危害當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r，一種物體中一局部電子會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，于是這個(gè)物體失去了電子，并帶上“正電荷〞，另一個(gè)物體得到電子并帶上“負(fù)電荷〞。電荷不能創(chuàng)造，也不能消失，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。防靜電的根本概念是防止產(chǎn)生靜電荷或已經(jīng)存在靜電荷的地方如何迅速而可靠地消除。為了弄清哪些地方可能會(huì)產(chǎn)生靜電，首先應(yīng)知道靜電產(chǎn)生的原因。

1.靜電的產(chǎn)生1〕接觸摩擦起電。除了不同物質(zhì)之間的接觸摩擦?xí)a(chǎn)生靜電外，在相同物質(zhì)之間也會(huì)發(fā)生，有時(shí)枯燥的環(huán)境中當(dāng)人快速在桌面上拿起一本書(shū)，書(shū)的外表也會(huì)產(chǎn)生靜電。幾乎常見(jiàn)的非金屬和金屬之間的接觸別離均產(chǎn)生靜電，這也是最常見(jiàn)的產(chǎn)生靜電的原因之一。靜電能量除了取決于物質(zhì)本身外，還與材料外表的清潔程度、環(huán)境條件、接觸壓力、光潔程度、外表大小、摩擦別離速度等有關(guān)。2〕剝離起電。當(dāng)相互密切結(jié)合的物體剝離時(shí)，會(huì)引起電荷的別離，出現(xiàn)別離物體雙方帶電的現(xiàn)象，稱為剝離起電。剝離帶電根據(jù)不同的接觸面積、接觸面積的黏著力和剝離速度而產(chǎn)生不同的靜電量。3〕斷裂帶電。材料因機(jī)械破裂使帶電粒子分開(kāi)，斷裂兩半后的材料各帶上等量的異性電荷。4〕高速運(yùn)動(dòng)中的物體帶電。物體的高速運(yùn)動(dòng)，其物體外表會(huì)因與空氣的摩擦而帶電。最典型的案例是高速貼片機(jī)貼片過(guò)程中因元器件的快速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生靜電，其靜電壓約在600V左右，特別是貼片機(jī)的工作環(huán)境通常濕度相對(duì)較低，器件因高速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的靜電；對(duì)于CMOS器件來(lái)說(shuō)，有時(shí)是一個(gè)不小的威脅。與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的還有如清洗過(guò)程中，有些溶劑在高壓噴淋過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生靜電。2.靜電放電(ESD)對(duì)電子工業(yè)的危害電子產(chǎn)品在生產(chǎn)、包裝運(yùn)輸及裝聯(lián)成整機(jī)的加工、調(diào)試、檢測(cè)過(guò)程中，難免受到外界或自身的接觸摩擦而形成很高的外表電位。根據(jù)靜電的力學(xué)和放電效應(yīng)，其靜電損壞大體上分為兩類，這就是由靜電引起的浮塵埃的吸附以及由靜電放電引起的敏感元器件的擊穿。1〕靜電吸附。在半導(dǎo)體和半導(dǎo)體器件制造過(guò)程廣泛采用SiO2及高分子物質(zhì)的材料，由于它們的高絕緣性，在生產(chǎn)過(guò)程中易積聚很高的靜電，并易吸附空氣中的帶電微粒導(dǎo)致半導(dǎo)體介面擊穿、失效。為了防止危害，半導(dǎo)體和半導(dǎo)體器件的制造必須在潔凈室內(nèi)進(jìn)行。同時(shí)潔凈室的墻壁、天花板、地板和操作人員及一切工具、器具均應(yīng)采取防靜電措施。2〕靜電擊穿。超大規(guī)模集成電路集成度高、輸入阻抗高，這類器件受靜電的損害越來(lái)越明顯。特別是金屬氧化物半導(dǎo)體〔MOS〕器件，受靜電擊穿的幾率更高。靜電放電對(duì)靜電敏感器件的損害主要表現(xiàn)：①硬擊穿。一次性造成整個(gè)器件的失效和損壞；②軟擊穿。造成器件的局部損傷，降低了器件的技術(shù)性能，而留下不易被人們發(fā)現(xiàn)的隱患以致設(shè)備不能正常工作。軟擊穿帶來(lái)的危害有時(shí)比硬擊穿更危險(xiǎn)。9.3.2靜電防護(hù)原理與方法1.靜電防護(hù)原理對(duì)SSD進(jìn)行靜電防護(hù)的根本原那么有兩個(gè)：一是對(duì)可能產(chǎn)生靜電的地方要防止靜電的積聚，即采取一定的措施，減少高壓靜電放電帶來(lái)的危害，使之邊產(chǎn)生邊“泄放〞；二是迅速、平安、有效地消除已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷，即對(duì)已存在的靜電荷積聚采取措施，使之迅速地消散掉，即時(shí)“泄放〞。因此，電子產(chǎn)品生產(chǎn)中的靜電防護(hù)的核心是“靜電消除〞。當(dāng)然這里的消除并非指“一點(diǎn)不存在〞，而是控制在最小限度之內(nèi)。2.靜電防護(hù)方法1)靜電防護(hù)中所使用的材料。對(duì)于靜電防護(hù)，原那么上不使用金屬導(dǎo)體，因?qū)w漏放電流大，會(huì)造成器件的損壞，而是采用外表電阻l×l05Ω以下的所謂靜電導(dǎo)體，以及外表電阻為1×105～1×l08Ω的靜電亞導(dǎo)體。例如在橡膠中混入導(dǎo)電碳黑后，其外表電阻可控制在1×106Ω以下，即為常用的靜電防護(hù)材料。2)泄漏與接地。對(duì)可能產(chǎn)生或已經(jīng)產(chǎn)生靜電的部位，應(yīng)提供通道，使靜電即時(shí)泄放，即通常所說(shuō)的接地。一般防靜電工程中，均需獨(dú)立建立“地線〞工程，并保證“地線〞與大地之間的電阻小于10Ω。靜電防護(hù)材料接地的方法是：將靜電防護(hù)材料如防靜電桌面臺(tái)墊、地墊，通過(guò)1MΩ的電阻連接到通向地線的導(dǎo)體上，詳情見(jiàn)SJ／T10630—1995電子元器件制造防靜電技術(shù)要求。IPC-A-6100標(biāo)準(zhǔn)中推薦的防靜電工作臺(tái)接地方法如圖9-8所示。通過(guò)串接1MΩ電阻的接法是確保對(duì)地泄放電流小于5mA，稱為軟接地，而對(duì)設(shè)備外殼和靜電屏蔽罩通常是直接接地，那么稱為硬接地。IPC-A-6100標(biāo)準(zhǔn)中推薦的防靜電工作臺(tái)接地方法3.導(dǎo)體帶靜電的消除導(dǎo)體上的靜電可以用接地的方法使其泄漏到大地，工程上一般要求在1s內(nèi)將靜電泄漏，使靜電電壓降至100V以下的平安區(qū)；這樣可以防止因泄漏時(shí)間過(guò)短，泄漏電流過(guò)大對(duì)SSD造成損壞。在靜電防護(hù)系統(tǒng)中通常使用1MΩ的限流電阻，將泄放電流控制在5mA以下，這也是同時(shí)考慮操作者的平安而設(shè)計(jì)的。4.非導(dǎo)體帶靜電的消除1)使用離子風(fēng)機(jī)。離子風(fēng)機(jī)可以產(chǎn)生正、負(fù)離子以中和靜電源的靜電。用于那些無(wú)法通過(guò)接地來(lái)泄放靜電的場(chǎng)所，如空間，貼片機(jī)頭附近，使用離子風(fēng)機(jī)排除靜電具有良好的防靜電效果。2)使用靜電消除劑。靜電消除劑是各種外表活性劑，通過(guò)洗擦的方法，可以去掉一些物體外表的靜電，如儀表外表。3)控制環(huán)境濕度。濕度的增加可以使非導(dǎo)體材料的外表電導(dǎo)率增加，故物體不易積聚靜電。在工藝條件許可時(shí)，可以安裝增濕機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境的濕度，這種方法效果明顯而且價(jià)格低廉。4)采用靜電屏蔽。靜電屏蔽是針對(duì)易散發(fā)靜電的設(shè)備、部件、儀器而采取的屏蔽措施。通過(guò)屏蔽罩或屏蔽籠將靜電源與外界隔離，并將屏蔽罩或屏蔽籠有效地接地。放靜電包裝袋防靜電液5.工藝控制法目的是在生產(chǎn)過(guò)程中盡量少產(chǎn)生靜電荷，為此應(yīng)從工藝流程、材料選用、設(shè)備安裝和操作管理等方面采取措施，控制靜電的產(chǎn)生和積聚。當(dāng)然具體操作應(yīng)針對(duì)性的采取措施。在上述的各項(xiàng)措施中，工藝控制法是積極的措施，其他措施有時(shí)應(yīng)綜合考慮，以便到達(dá)有效防靜電的目的。9.3.3常用靜電防護(hù)器材1.人體靜電防護(hù)系統(tǒng)人體靜電防護(hù)系統(tǒng)，包括防靜電的腕帶、工作服、鞋襪、帽、手套等，這種整體的防護(hù)系統(tǒng)兼具靜電泄漏與屏蔽功能。①直接接觸靜電敏感器件的人員均應(yīng)戴防靜電腕帶，腕帶應(yīng)與人體皮膚有良好接觸，腕帶必須對(duì)人體無(wú)刺激、無(wú)過(guò)敏影響，腕帶系統(tǒng)對(duì)地電阻值應(yīng)在106～108Ω范圍內(nèi)。②防靜電桌墊上應(yīng)不少于兩個(gè)腕帶接頭，一個(gè)供操作人員使用，另一個(gè)供技術(shù)人員，檢驗(yàn)人員或其它人員使用。③進(jìn)入防靜電工作區(qū)或接觸SSD的人員應(yīng)穿防靜電工作服，防靜電工作服面料應(yīng)符合GBl2024規(guī)定。在相對(duì)濕度大于50％的環(huán)境中，防靜電工作服允許選用純棉制品。④進(jìn)入防靜電工作區(qū)或接觸SSD的人員應(yīng)穿防靜電工作鞋，防靜電工作鞋應(yīng)符合GB4385的有關(guān)規(guī)定；一般情況下允許穿普通鞋，但應(yīng)同時(shí)使用導(dǎo)電鞋束或腳腕帶。腳腕帶防靜電工作服、手套、鞋防靜電腕帶2.防靜電地坪防靜電地坪是為了有效的將人體靜電通過(guò)地面盡快地泄放到大地，特別是因移動(dòng)操作而不宜使用腕帶的人體靜電。同時(shí)也能泄放設(shè)備、工裝上的靜電。地面防靜電性能參數(shù)確實(shí)定是既要保證在較短的時(shí)間內(nèi)將靜電電壓降至100V以下，又要保證人員的平安，系統(tǒng)電阻應(yīng)控制在105～108Ω之間。防靜電地板、工作臺(tái)、臺(tái)墊常用于防靜電地坪的材料有以下幾種：①防靜電橡膠地面：施工簡(jiǎn)單、抗靜電性能優(yōu)良，但易磨損。②PVC防靜電塑料地板：防靜電效果好，持久強(qiáng)度高，使用廣泛。③防靜電地毯：防靜電效果好，使用方便，但本錢(qián)高。④防靜電活動(dòng)地板：防靜電效果好，美觀、本錢(qián)極高。⑤允許使用經(jīng)特殊處理過(guò)的水磨石地面，如事先敷設(shè)地線網(wǎng)、滲碳或在地面噴涂抗靜電劑等。防靜電水磨石地面壽命長(zhǎng)，本錢(qián)低，適用于新廠房。3.防靜電操作系統(tǒng)防靜電操作系統(tǒng)是指各工序經(jīng)常會(huì)與元器件、組件成品發(fā)生接觸、別離或摩擦作用的工作臺(tái)面、生產(chǎn)線體、工具、包裝袋、儲(chǔ)運(yùn)車以及清洗液等。由于構(gòu)成上述介紹的操作系統(tǒng)所用的材料均是高絕緣的橡膠、塑料、織物、木材制作，極易在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生靜電，因此都應(yīng)進(jìn)行防靜電處理，即操作系統(tǒng)應(yīng)具備防靜電功能。防靜電操作系統(tǒng)包括：①防靜電臺(tái)墊。操作臺(tái)面均設(shè)有防靜電臺(tái)墊，外表電阻在105～109Ω之間，并通過(guò)1MΩ電阻與地相接，周轉(zhuǎn)箱、盒等一切容器應(yīng)為防靜電材料制作，并貼有標(biāo)志。②防靜電包裝袋。一切包裝電路板或器件的塑料袋均應(yīng)為防靜電袋。外表電阻為105～109Ω，在將電路板放入或拿出袋中時(shí)，人手應(yīng)戴防靜電手腕。③防靜電物流車。用于運(yùn)送器件、組件的專用物流車，應(yīng)具備防靜電功能，特別是物流車的橡膠輪，應(yīng)采用防靜電橡膠輪，外表電阻為105～109Ω。④防靜電工具。防靜電工具，特別是電烙鐵、吸錫槍等應(yīng)具有防靜電功能，通常電烙鐵應(yīng)低電壓操作(24V／36V)，烙鐵頭應(yīng)良好接地。9.3.4電子產(chǎn)品作業(yè)過(guò)程中的靜電防護(hù)1.生產(chǎn)線內(nèi)的防靜電設(shè)施生產(chǎn)線內(nèi)的防靜電區(qū)域禁止直接使用木質(zhì)地板或鋪設(shè)毛、麻、化纖地毯及普通地板革。應(yīng)選用由靜電導(dǎo)體材料構(gòu)成的地面，如防靜電活動(dòng)地板或在普通地面上鋪設(shè)防靜電地墊，并有效接地。防靜電區(qū)域內(nèi)的天花板材料應(yīng)選用抗靜電型材料制品，一般情況下允許使用石膏板制品，禁止使用普通塑料制品。墻壁面料應(yīng)使用抗靜電型墻紙，一般情況下允許使用石膏涂料或石灰涂料墻面，禁止使用普通墻紙及塑料墻紙。

生產(chǎn)線內(nèi)的防靜電設(shè)施應(yīng)有獨(dú)立地線，并與防雷線分開(kāi)；地線可靠，并有完整的靜電泄漏系統(tǒng)，車間內(nèi)保持恒溫，恒濕的環(huán)境，一般溫度控制在〔25±2〕℃，濕度為65%±5%〔RH〕；入門(mén)處配有離子風(fēng)，防靜電工作區(qū)應(yīng)標(biāo)明區(qū)域界限，并在明顯處懸掛警示標(biāo)志，警示標(biāo)志應(yīng)符合GJB1649規(guī)定，工作區(qū)入口處應(yīng)配置離子化空氣風(fēng)浴設(shè)備。防靜電警示標(biāo)志如圖12-6所示。以以下圖是GJB1649規(guī)定的防靜電標(biāo)志，圖中標(biāo)記a是對(duì)ESD敏感的符號(hào)，呈三角形，里面畫(huà)有一只被拉一道痕的手，用來(lái)表示該物體對(duì)ESD引起的傷害十分敏感。標(biāo)記b是對(duì)ESD防護(hù)的符號(hào)，它和標(biāo)記a的區(qū)別是在三角形外面圍著一個(gè)弧圈，三角形內(nèi)手上的一道痕沒(méi)有了，用來(lái)表示該物體經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)，具有靜電防護(hù)能力。防靜電標(biāo)志可以貼在設(shè)備、器件、組件及包裝上，以提示人們?cè)趯?duì)這些東西進(jìn)行操作的時(shí)候，可能會(huì)遇到靜電放電或靜電過(guò)載的危險(xiǎn)。通過(guò)標(biāo)記a和標(biāo)記b可以識(shí)別哪些是ESD敏感物，哪些具有ESD防護(hù)能力，在操作的時(shí)候一定要分別對(duì)待。需要提醒的是沒(méi)有貼標(biāo)記的器件，不一定說(shuō)明它對(duì)ESD不敏感。在對(duì)組件的ESD敏感性存有疑心時(shí)，必須將其當(dāng)作ESD敏感器件處置，直到能夠確定其屬性為止。2.生產(chǎn)過(guò)程的防靜電①車間外的接地系統(tǒng)每一年檢測(cè)一次，電阻要求在2Ω以下，改線時(shí)需要重新測(cè)試。地毯／板、桌墊接地系統(tǒng)每6個(gè)月測(cè)試一次，要求接地電阻為零。假設(shè)檢測(cè)機(jī)器與地線之間的電阻時(shí),要求電阻為1MΩ，并做好檢測(cè)記錄。②車間內(nèi)的溫度、濕度每天測(cè)兩次，并做有效記錄，以確保生產(chǎn)區(qū)恒溫、恒濕。③任