电子产品工艺与设备大三上学期表面组装技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

表面组装技术（表面组装技术（SMT）3.4 3.4 表面安装技术（表面安装技术（SMTSMT）介绍）介绍 表表 面面 安安 装装 技技 术术（Surface Surface Mounting Mounting TechnologyTechnology）是是一一个个包包含含电电子子元元器器件件、装装配配设设备备、焊焊接接方方法法和和装装配配辅辅助助材材料料等等内内容容系系统统性性综综合合技技术术；是是把把无无引引线线或或短短引引线线表表面面安安装装元元件件（SMCSMC）和和表表面面安安装装器器件件（SMDSMD），直直接接贴贴装装在在印制电路板表面上装配焊接技术。印制电路板表面上装配焊接技术。第1页表面组装技术（表面组装技术（SMT）元器件表面安装图片元器件表面安装图片图图 元器件表面安装元器件表面安装第2页表面组装技术（表面组装技术（SMT）1 1表面安装技术特点（优点）表面安装技术特点（优点）微型化程度高微型化程度高 高频特征好高频特征好 有利于自动化生产有利于自动化生产 简化了生产工序，降低了成本简化了生产工序，降低了成本第3页表面组装技术（表面组装技术（SMT）2 2表面安装技术安装方式表面安装技术安装方式 （1 1）完全表面安装：）完全表面安装：指指所所需需安安装装元元器器件件全全部部采采取取表表面面安安装装元元器器件件（SMCSMC和和SMDSMD），印印制制电电路路板板上上没没有有通通孔孔插插装装元器件。元器件。（2 2）混合安装：）混合安装：指在同一块印制电路板上，既装有贴片元指在同一块印制电路板上，既装有贴片元器件，又装有通孔插装传统元器件。当前，使器件，又装有通孔插装传统元器件。当前，使用较多安装方式还是混合安装法。用较多安装方式还是混合安装法。第4页表面组装技术（表面组装技术（SMT）3 3表面安装技术工艺流程表面安装技术工艺流程 （1 1）安装印制电路板）安装印制电路板 （2 2）点胶）点胶 （3 3）贴装）贴装SMTSMT元器件元器件 （4 4）烘干）烘干 （5 5）焊接）焊接 （6 6）清洗）清洗 （7 7）检测）检测第5页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.1 10.1 概述概述10.2 SMT10.2 SMT组装技术组装技术 10.3 SMC/SMD10.3 SMC/SMD安装工艺安装工艺10.4 SMC/SMD10.4 SMC/SMD焊接工艺焊接工艺10.5 10.5 微组装技术微组装技术第第1010章章 表面组装技术表面组装技术（SMTSMT）第6页表面组装技术（表面组装技术（SMT）l了解表面组装技术（SMT）发展、特点及组成等内容。l掌握SMT组装方式与工艺流程。l了解SMC/SMD贴装方法。l熟悉贴片机基本组成及影响贴装主要因数。l熟悉SMT焊接方法与特点。l了解惯用SMT焊接工艺。本章关键点本章关键点第7页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.1 概述概述10.1.1 组装技术工艺发展组装技术工艺发展 电子产品组装目标就是以合理结构安排、最简化工艺实现整机技术指标，快速有效地制造出稳定可靠产品。电子技术发展大大加速了电子产品当代化，层出不穷高性能、高可靠性、集成化、微型化电子产品，正在改变人类社会生活。组装工艺技术是实现电子产品集成化、微型化关键。组装工艺技术发展与电子技术发展亲密相关，每当新材料、新器件、新技术出现时候，都必定促使组装工艺技术发展，其发展进程如表7.1所表示。第8页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表10.1 组装技术发展进程表第9页表面组装技术（表面组装技术（SMT）当前，电子产品组装技术发展有以下几个特点。1.与元器件发展亲密相关 晶体管及集成电路出现是组装工艺技术第一次大飞跃，经典技术为通孔安装技术（THT），使电子产品体积缩小，可靠性提升。表面安装元件出现使组装工艺发生了根本性变革，使安装方式、连接方法都到达了新水平。电子产品体积深入缩小，功效深入提升，推进了信息产业高速发展，经典技术为表面安装技术（SMT）。到了20世纪90年代后期，在SMT深入发展基础上，进入了新发展阶段，即微组装技术（MPT）阶段，能够说它完全摆脱了传统安装模式，把这项技术推向一个新境地，当前处于发展阶段，但前景可观，它代表了电子产业安装技术发展方向。第10页表面组装技术（表面组装技术（SMT）2.2.新工艺、新技术应用提升了产品质量新工艺、新技术应用提升了产品质量 在组装过程中，新工艺、新技术、新材料不停被采取，在组装过程中，新工艺、新技术、新材料不停被采取，比如焊接新材料应用，表面防护处理采取新工艺，新型连比如焊接新材料应用，表面防护处理采取新工艺，新型连接导线应用等，对提升连接可靠性，减轻重量和缩小体积接导线应用等，对提升连接可靠性，减轻重量和缩小体积都起到主动作用。都起到主动作用。3.3.工装设备改进工装设备改进 电子产品小型化、高可靠性，大大促进了工装设备不电子产品小型化、高可靠性，大大促进了工装设备不停改进。采取小巧、精密和专用工具、设备，如高精度丝停改进。采取小巧、精密和专用工具、设备，如高精度丝印设备，高精度细间隙安装机和愈加严格焊接工艺设备，印设备，高精度细间隙安装机和愈加严格焊接工艺设备，使组装质量有了可靠确保。使组装质量有了可靠确保。4.4.检测技术自动化检测技术自动化 采取可焊性测试仪来对焊接质量自动检测，它预先测采取可焊性测试仪来对焊接质量自动检测，它预先测定引线可焊水平，到达要求元器件才能安装焊接。定引线可焊水平，到达要求元器件才能安装焊接。第11页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.1.2 SMT工艺特点 1.SMT1.SMT基本特点基本特点 表面安装技术，英文全称为表面安装技术，英文全称为“Surface Mount Technology”，简称，简称SMT，它是一个将表面安装器件（，它是一个将表面安装器件（SMD）以及其它适）以及其它适合于表面贴装电子元件（合于表面贴装电子元件（SMC）直接贴、焊到印制电路板）直接贴、焊到印制电路板（PCB）或其它基板表面要求位置上一个电子装联技术。它主）或其它基板表面要求位置上一个电子装联技术。它主要特征是所安装元器件均为适合表面贴装无引线或短引线电子要特征是所安装元器件均为适合表面贴装无引线或短引线电子元器件（元器件（SMC/SMD），安装后元器件主体与焊点均处于印制），安装后元器件主体与焊点均处于印制电路板同侧。表面安装技术（电路板同侧。表面安装技术（SMT）与传统通孔插装技术）与传统通孔插装技术（THT：Through Hole Packaging Technology）相比，含有组）相比，含有组装密度高、可靠性好、抗干扰能力强、电性能优异、便于自动装密度高、可靠性好、抗干扰能力强、电性能优异、便于自动化生产等特点。如图化生产等特点。如图10-1所表示为表面安装技术（所表示为表面安装技术（SMT）与通）与通孔插装技术服务（孔插装技术服务（THT）工艺特点。）工艺特点。第12页表面组装技术（表面组装技术（SMT）图10-1 （SMT）与（THT）工艺特点 第13页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装技术基本组成 第14页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.2 SMT组装技术组装技术 10.2.1 表面组装印制电路板表面组装印制电路板表面组装用印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）与通孔插装元器件用PCB在设计、材料等方面都有很多差异，为了区分，通常将专用于SMTPCB称为SMB（Surface Mounting Printed Circuit Board）。SMB特点是高密度、小孔径、多层数、高板厚孔径比、优良运输特征、高平整光洁度和尺寸稳定性等。表面组装用印制电路板主要技术要求是布线细密化。这些发展都要求基板材料有更加好机械性能、电性能和热性能。因为元器件在板上散热量增多，酚醛纸基板或环氧玻璃布基板散热性能差成为显著缺点，而采取金属芯印制板能够处理这个问题。金属芯印制板就是用一块厚度适当金属板代替环氧玻璃布基板，经过特殊处理以后，电路导线在金属板两面相互连通，而与金属板本身高度绝缘。金属芯印制板优点是散热性能好，尺寸稳定；所用金属材料含有电磁屏蔽作用，能够预防信号之间相互干扰；制造成本比较低。第15页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（表面组装印制电路板（SMB）详细要求）详细要求1）印制板厚度与最正确长宽比。）印制板厚度与最正确长宽比。2）定位孔、工艺边及图像识别标志；）定位孔、工艺边及图像识别标志；3）印制电路板翘曲度。）印制电路板翘曲度。4）印制电路板耐热性。印制电路板在经典再流焊条）印制电路板耐热性。印制电路板在经典再流焊条件下两次经过再流炉，应无起泡、铜箔脱开和变件下两次经过再流炉，应无起泡、铜箔脱开和变色等现象。色等现象。5）印制电路板可焊性）印制电路板可焊性6）拼板工艺。有意识将若干个单元印制板进行有规）拼板工艺。有意识将若干个单元印制板进行有规则排列组合，把它们拼合成长方形或正方形图形。则排列组合，把它们拼合成长方形或正方形图形。7）组拼后印制板技术要求）组拼后印制板技术要求1PCB要求第16页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（表面组装印制电路板（SMB）详细要求）详细要求（1）在双面板设计过程中，通常将）在双面板设计过程中，通常将IC等大型器件等大型器件尽可能地放置在尽可能地放置在SMB一侧，而将阻容元件放置在一侧，而将阻容元件放置在另一侧，以满足双面焊接工艺需要，同时注意元另一侧，以满足双面焊接工艺需要，同时注意元器件分布平衡，排列整齐和取向一致，元器件之器件分布平衡，排列整齐和取向一致，元器件之间要有足够空间，尽可能降低由此而引发热应力间要有足够空间，尽可能降低由此而引发热应力不平衡。不平衡。（2）对）对IC器件应考虑功耗及温升，在性能允许条器件应考虑功耗及温升，在性能允许条件下首先选取低功耗器件。件下首先选取低功耗器件。2元器件布局元器件布局第17页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（表面组装印制电路板（SMB）详细要求）详细要求l）走线长度尽可能短，敏感信号）走线长度尽可能短，敏感信号/小信号先走线，以降低小信小信号先走线，以降低小信号延时与干扰。号延时与干扰。2）走线分支长度要求走线越短越好，同一层上走线形状、信）走线分支长度要求走线越短越好，同一层上走线形状、信号线改变方向应走斜线或圆滑过渡，且曲率半径大一些好，以号线改变方向应走斜线或圆滑过渡，且曲率半径大一些好，以防止电场集中、信号反射和产生额外阻抗。防止电场集中、信号反射和产生额外阻抗。3）数字电路与模拟电路在布线上应尽可能分隔开，以免相互）数字电路与模拟电路在布线上应尽可能分隔开，以免相互干扰。干扰。4）电路元件接地，接电源时走线尽可能短、尽可能近，以减）电路元件接地，接电源时走线尽可能短、尽可能近，以减小电路内阻。小电路内阻。5）X、Y层走线应相互垂直，以降低耦合，切忌上下层对齐或层走线应相互垂直，以降低耦合，切忌上下层对齐或平行走线。平行走线。6）高频电路输入）高频电路输入/输出线及差分放大器和平衡放大器等输入输出线及差分放大器和平衡放大器等输入/输输出线长度应相等，以防止产生无须要延时或相移。出线长度应相等，以防止产生无须要延时或相移。7）为了测试方便，设计上应设定必要断点和测试点。）为了测试方便，设计上应设定必要断点和测试点。3布线标准布线标准第18页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（表面组装印制电路板（SMB）详细要求）详细要求通常设计标准是：通常设计标准是：1）信号线应粗细一致，这么有利于阻抗匹配，普通）信号线应粗细一致，这么有利于阻抗匹配，普通推荐线宽为推荐线宽为0.20.3mm（812mil）；电源地线走线）；电源地线走线面积越大越好，以降低干扰；高频信号最好用地线屏面积越大越好，以降低干扰；高频信号最好用地线屏蔽，以提升效果。蔽，以提升效果。2）在高速电路与微波电路中，要求了传输线特征阻）在高速电路与微波电路中，要求了传输线特征阻抗，此时导线宽度和厚度应满足特征阻抗要求。抗，此时导线宽度和厚度应满足特征阻抗要求。3）在大功率电路设计中，还应考虑到电源密度，此）在大功率电路设计中，还应考虑到电源密度，此时应考虑到线宽与厚度以及线间绝缘性能。时应考虑到线宽与厚度以及线间绝缘性能。4线宽、线厚与线中心距线宽、线厚与线中心距第19页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（表面组装印制电路板（SMB）详细要求）详细要求5过孔过孔6盲孔与埋孔盲孔与埋孔7测试点设计测试点设计在在SMT大生产中，为了确保品质，降低成本，都离不开大生产中，为了确保品质，降低成本，都离不开在线测试。为了确保测试工作顺利进行，在在线测试。为了确保测试工作顺利进行，在PCB设计设计时应考虑到测试点问题，与测试相关设计要求以下：时应考虑到测试点问题，与测试相关设计要求以下：1）接触可靠性测试：应设计两个定位孔，标准上可）接触可靠性测试：应设计两个定位孔，标准上可用工艺孔代替。用工艺孔代替。2）电器可靠性设计：全部电气节点都应提供测试点，）电器可靠性设计：全部电气节点都应提供测试点，即测试点应能覆盖全部即测试点应能覆盖全部IO、电源地和返回信号（全、电源地和返回信号（全受控）；每一块受控）；每一块IC都应有电源和地测试点，假如器件都应有电源和地测试点，假如器件电源和地脚不止一个，则应分别加上测试点电源和地脚不止一个，则应分别加上测试点 第20页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（表面组装印制电路板（SMB）详细要求）详细要求8SMD焊盘设计焊盘设计因为因为SMD与通孔元件有本质差异，故对与通孔元件有本质差异，故对SMD焊盘设计要求很焊盘设计要求很严格。它不但关系到焊点强度，也关系到元件连接可靠性及焊接严格。它不但关系到焊点强度，也关系到元件连接可靠性及焊接时工艺性。设计优良焊盘，其焊接过程几乎不会出现虚焊、桥连时工艺性。设计优良焊盘，其焊接过程几乎不会出现虚焊、桥连等毛病；相反，不良焊盘设计，尤其是带细间距等毛病；相反，不良焊盘设计，尤其是带细间距QFP等器件等器件SMB。因为国际上尚无统一因为国际上尚无统一SMCSMD标准规范，新器件推出又快，标准规范，新器件推出又快，加上公英制单位换算误差，以及各供给厂商提供加上公英制单位换算误差，以及各供给厂商提供SMCSMD外外形结构和安装尺寸也不尽相同给形结构和安装尺寸也不尽相同给SMB设计带来一定难度。设计带来一定难度。9元器件之间间隙元器件之间间隙10PCB可焊性设计可焊性设计PCB蚀刻及清洁后必须在表面先进行涂覆保护。涂覆保护有两蚀刻及清洁后必须在表面先进行涂覆保护。涂覆保护有两个主要作用：一是在非焊接区内涂覆阻焊膜，能够起到预防焊料个主要作用：一是在非焊接区内涂覆阻焊膜，能够起到预防焊料漫流引发桥联以及焊接后防潮作用；二是在焊盘表面进行涂覆可漫流引发桥联以及焊接后防潮作用；二是在焊盘表面进行涂覆可起到预防焊盘氧化作用。起到预防焊盘氧化作用。第21页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（表面组装印制电路板（SMB）详细要求）详细要求11PCB光绘资料光绘资料在在PCB设计完成后设计完成后SMT印制板设计者应向制造商提供磁盘文件印制板设计者应向制造商提供磁盘文件和说明文件。磁盘文件包含每层布线图、字符图、阻焊图、钻孔和说明文件。磁盘文件包含每层布线图、字符图、阻焊图、钻孔图（不需孔金属化要标明，包含孔径、金属化状态）、外形图图（不需孔金属化要标明，包含孔径、金属化状态）、外形图（包含定位孔尺寸及位置要求，层与层之间应有对准标识）。（包含定位孔尺寸及位置要求，层与层之间应有对准标识）。说明性文件应包含基板材料，最终厚度及公差要求；镀层厚度，说明性文件应包含基板材料，最终厚度及公差要求；镀层厚度，孔金属化最终尺寸要求；丝印油墨材料及颜色；阻焊膜材料及厚孔金属化最终尺寸要求；丝印油墨材料及颜色；阻焊膜材料及厚度；度；PCB拼版图纸；其它必须要说明特殊要求。拼版图纸；其它必须要说明特殊要求。第22页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装印制电路板（表面组装印制电路板（SMB）详细要求）详细要求12PCB质量验收质量验收PCB质量验收应包含设计、工艺、综合性能等。普通应先试焊、质量验收应包含设计、工艺、综合性能等。普通应先试焊、封样再批量供货，详细包含：封样再批量供货，详细包含：l）电气连接性能，通常由）电气连接性能，通常由PCB制造厂家电检，采取测试仪器有：制造厂家电检，采取测试仪器有：光板测试仪（断通仪）能够测量出连线通与断，包含金属化孔光板测试仪（断通仪）能够测量出连线通与断，包含金属化孔在内多层板逻辑关系是否正确。在内多层板逻辑关系是否正确。图形缺点自动光学测试仪图形缺点自动光学测试仪AOI（Automated Optical Inspeexon），能够检验出），能够检验出PCB综合性能，包含线路、字符等。综合性能，包含线路、字符等。2）工艺性包含外观、光洁度、平整、字符清洁度、过孔电阻）工艺性包含外观、光洁度、平整、字符清洁度、过孔电阻率、电气性能、耐热、可焊性等综合性能。率、电气性能、耐热、可焊性等综合性能。第23页表面组装技术（表面组装技术（SMT）表面组装材料表面组装材料1焊膏焊膏2贴片胶贴片胶3助焊剂助焊剂4清洗剂清洗剂第24页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.2.210.2.2焊接设备焊接设备焊接设备焊接设备1波峰焊机波峰焊机（1）波峰焊机结构及其工作原理）波峰焊机结构及其工作原理第25页表面组装技术（表面组装技术（SMT）波峰焊机内部结构示意图第26页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（3）波峰焊机类型）波峰焊机类型 斜坡式波峰焊机斜坡式波峰焊机高波峰焊机高波峰焊机适合用于THT元器件“长脚插焊”工艺，它焊锡槽及其锡波喷嘴如上图(b)所表示。电磁泵喷射波峰焊机在电磁泵喷射空心波焊接设备中，经过调整磁场与电流值，能够方便地调整特制电磁泵压差和流量，从而调整焊接效果。这种泵控制灵活，每焊接完成一块电路板后，自动停顿喷射，降低了焊料与空气接触氧化作用。这种焊接设备多用于在焊接贴片/插装混合组装电路板中，其原理示意如上图(c)所表示。第27页表面组装技术（表面组装技术（SMT）双波峰焊机双波峰焊机第28页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（4）波峰焊温度曲线及工艺参数控制）波峰焊温度曲线及工艺参数控制2第29页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（5）波峰焊机保养）波峰焊机保养机械部分：假如机器运转时太长，未保养，没有定时检验，就会出现螺丝松脱，齿轮牙轮密和度不好，链条速度减慢，传动轴可能生锈造成轨道变形(如喇叭口，梯形等状)就会造成掉板，卡板现象，出现炉后品质不良，轨道水平变形等情况。既影响了机械本身性能又浪费了生产时间。发烧管部分：假如使用时间过长未对发烧管保养和更换，会出现发烧管发烧温度不均匀，发烧管老化，断裂，影响熔锡焊接效果。如插装波峰焊就会影响助焊剂对PCB浸润作用(达不到润焊效果)。锡槽焊锡熔化时间延长，因温度不匀造成爆锡(因锡在熔化时爆到链条，轴承上而卡死)，温控表示不准确(可能会造成误判)等等。这么既对品质没有确保又浪费了生产时间，更会增加机械成本，人工成本和物料成本。第30页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（5）波峰焊机保养）波峰焊机保养电气部分：假如机台运转时太长未保养，检修或未更换一些部件，就会产生电气部件(如：交流接触器，继电器电流表，电压表等等)损坏，电线绝缘电阻增大，使之导电性能不强，接触不良，在通电时会拉弧光，短路，此时电路中电流就会成倍增加，可能烧坏电气部件，仪表。不但使机械设备电气严重受损，耽搁生产而且对人体伤害后果难以预测。喷雾部份：假如长时间生产不对喷雾系统进行保养会造成光电感应失灵，PLC程序控制不准确，与轨道马达、喷雾马达同时识码器识别资料不准确，喷雾马达速度减慢等故障。此故障会影响助焊剂喷雾不均匀(量不均匀，可能会提前或延后喷雾)，喷嘴堵塞，压力不够，流量降低，助焊剂水分增多等现象。不但影响了出炉后品质，还增加了炉后检修人员工作量。第31页表面组装技术（表面组装技术（SMT）2回流焊机回流焊机（1）回流焊工艺流程第32页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（2）回流焊工艺特点、要求）回流焊工艺特点、要求第33页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（3）回流焊炉结构和主要加热方法）回流焊炉结构和主要加热方法回流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB传送装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置以及计算机控制系统组成。回流焊关键步骤是将预敷焊料熔融、再流、浸润。回流焊对焊料加热有不一样方法，就热量传导来说，主要有辐射和对流两种方式；按照加热区域，能够分为对PCB整体加热和局部加热两大类：整体加热方法主要有红外线加热法、气相加热法、热风加热法、热板加热法；局部加热方法主要有激光加热法、红外线聚焦加热法、热气流加热法、光束加热法。红外线回流焊（红外线回流焊（Infra Red Ray Re-flow）第34页表面组装技术（表面组装技术（SMT）气相回流焊（气相回流焊（Vapor Phase Re-flow）热板传导回流焊热板传导回流焊第35页表面组装技术（表面组装技术（SMT）热风对流回流焊与红外热风回流焊热风对流回流焊与红外热风回流焊简易红外热风回流焊设备第36页表面组装技术（表面组装技术（SMT）激光加热回流焊激光加热回流焊第37页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（4）各种回流焊工艺主要加热方法优缺点见表）各种回流焊工艺主要加热方法优缺点见表加加热热方式方式 原理原理优优点点缺点缺点红红外外吸吸收收红红外外线线辐辐射加射加热热1、连续，同时成组焊接2、加热效果好，温度可调范围宽3、降低焊料飞溅、虚焊及桥接1、材料、颜色与体积不一样，热吸收不一样，温度控制不够均匀气相气相利用惰性溶剂蒸气凝聚时放出潜热加热1 1、加、加热热均匀，均匀，热热冲冲击击小小2 2、升温快，温度控制准确、升温快，温度控制准确3 3、同、同时时成成组焊组焊接接4 4、可在无氧、可在无氧环环境下境下焊焊接接1、设备和介质费用高2、轻易出现吊桥和芯吸现象热风热风高温加热气体在炉内循环加热1、加热均匀2、温度控制轻易1、轻易产生氧化2、强风会使元器件产生位移热热板板利用热板热传导加热1、降低对元器件热冲击2、设备结构简单，价格低1、受基板热传导性能影响大2、不适适用于大型基板、大型元器件3、温度分布不均匀激光激光利用激光热能加热1、聚光性好，适适用于高精度焊接2、非接触加热3、用光纤传送能量1 1、激激光光在在焊焊接接面面上上反反射射率率大大2 2、设备设备昂昂贵贵第38页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（5）回流焊设备主要技术指标回流焊设备主要技术指标温度控制精度（指传感器灵敏度）：应该到达温度控制精度（指传感器灵敏度）：应该到达0.10.2；传输带横向温差：要求传输带横向温差：要求5以下；以下；温度曲线调试功效：假如设备无此装置，要外购温度曲线采集温度曲线调试功效：假如设备无此装置，要外购温度曲线采集器；器；最高加热温度：普通为最高加热温度：普通为300350，假如考虑温度更高无铅焊，假如考虑温度更高无铅焊接或金属基板焊接，应该选择接或金属基板焊接，应该选择350以上；以上；加热区数量和长度：加热区数量越多、长度越长，越轻易调整加热区数量和长度：加热区数量越多、长度越长，越轻易调整和控制温度曲线。普通中小批量生产，选择和控制温度曲线。普通中小批量生产，选择45个温区，加热个温区，加热长度长度1.8m左右设备，即能满足要求。左右设备，即能满足要求。传送带宽度：依据最大和最宽传送带宽度：依据最大和最宽PCB尺寸确定。尺寸确定。第39页表面组装技术（表面组装技术（SMT）二、自动插件机二、自动插件机自动插件技术（Auto-Insert）是通孔安装技术(Through-holeTechnology)一部分；是利用自动插件设备将电子元器件插装在印制电路板导电通孔内。自动插件机是完成此项工作主要设备，如图所表示。自动插装含有以下特点：优点：提升安装密度可靠性、抗振能力提升使高频特征增强提升自动化程度和劳动效率降低了成本。缺点：焊后返修性差第40页表面组装技术（表面组装技术（SMT）1自动插件机基本知识自动插件机基本知识 （1）自动插件机分类）自动插件机分类 按所插元件分，能够分为：按所插元件分，能够分为：跨线机：完成跨接线（短路线）插装、剪切、折弯机器。跨线机：完成跨接线（短路线）插装、剪切、折弯机器。跨线直径：跨线直径：0.45mm-0.60mm 插入方向：插入方向：0、90、180、270 插入间距；插入间距；5-30mm 切脚角度：内弯切脚角度：内弯045 插入速度（设计）：插入速度（设计）：3件件/时、时、40000件件/时等速度时等速度 跨线安装如图所表示。跨线安装如图所表示。轴向插件机：完成轴向元件及跳线插装剪切机器，如图所表示。轴向插件机：完成轴向元件及跳线插装剪切机器，如图所表示。插入速度：插入速度：3件件/H（B型）、型）、40000件件/H（C型）型）插入方向：插入方向：4个方向（个方向（0、90、180、270）插入间距：插入间距：5-20mm 元件管脚直径：元件管脚直径：0.380.81mm 切脚角度：内弯切脚角度：内弯045 元件轴向安装如图所表示。元件轴向安装如图所表示。第41页表面组装技术（表面组装技术（SMT）径向插件机：完成径向元件自动插装机器，径向插件机如图所表示。径向插件机：完成径向元件自动插装机器，径向插件机如图所表示。插入速度：插入速度：9000件件/H（B、D型）型）16000件件/H（A B型）型）插入方向：插入方向：4个方向（插入旋转个方向（插入旋转090/工作台旋转工作台旋转0、90、180、270）插入间距：插入间距：2.5/5.0mm（大多数为（大多数为5mm）切脚类型：切脚类型：T型和型和N型，型，T型只适用型只适用5 mm，N型适合用于型适合用于2.5 mm和和5mm 径向插装元件如图所表示。径向插装元件如图所表示。按送件方式（轴向、径向机）分，可按送件方式（轴向、径向机）分，可分为：分为：次序式：使不一样轴向元件按次序式：使不一样轴向元件按照指令要求排列成编带机器。照指令要求排列成编带机器。编带速度：编带速度：25000件件/H 在线元件在线元件 22500件件/H 元件种类：轴向元件（电阻、二元件种类：轴向元件（电阻、二极管、轴向电容器、跳线）极管、轴向电容器、跳线）编序式：完成元件编序机器。编序式：完成元件编序机器。插入速度：插入速度：16000件件/H（B、D型）型）25000件件/H（F型）型）插入方向：插入方向：4个方向（个方向（0、90、180、270）插入间距：插入间距：5-20mm 元件直径：元件直径：0.380.81mm 切脚角度：内弯切脚角度：内弯045第42页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（2）自动插件机对外界条件要求）自动插件机对外界条件要求 对环境要求：温度：对环境要求：温度：1535，湿度：小于，湿度：小于75%RH 对压缩空气要求：压力对压缩空气要求：压力90PSI，流量，流量2.75，空气质量：，空气质量：清洁、干燥清洁、干燥 对电要求：对电要求：AC：200/230V 6.25A 50/60HZ （4）对工作）对工作PCB板要求板要求 尺寸：尺寸：10080mm-480400mm 厚度厚度=0.8-2.36mm 有平行于机器工作台水平轴线定位孔。有平行于机器工作台水平轴线定位孔。丝印清楚与孔位相互不错位。丝印清楚与孔位相互不错位。（3）安全事项及安全须知）安全事项及安全须知第43页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（4）自动插件机工作流程）自动插件机工作流程 排料机排料机 双头轴向机双头轴向机工艺（物料准备）工艺（物料准备）铆钉机铆钉机 光线机光线机 轴向机轴向机 径向机径向机 下道工序下道工序（5）机器组成概况）机器组成概况编序部分：元件传递链及链条驱动装置，缺件检测报警装置，分配头控制机构编序部分：元件传递链及链条驱动装置，缺件检测报警装置，分配头控制机构插件部分：插件头、剪脚器、旋转桌、插件部分：插件头、剪脚器、旋转桌、X、Y导轨及丝杆、元件传送器、自动光导轨及丝杆、元件传送器、自动光学校正（学校正（B、E、C）机构，控制箱（）机构，控制箱（I/O BOX）传感器、监视器等。）传感器、监视器等。（6）设备保养）设备保养保养意义：保持设备工作稳定性和精度，延长设备寿命，另一角度讲，保持设保养意义：保持设备工作稳定性和精度，延长设备寿命，另一角度讲，保持设备高效率、高品质产出。备高效率、高品质产出。保养制度：分三级保养保养制度：分三级保养一级：操作工一级：操作工检验清洁、润滑检验清洁、润滑二级：操作工、专业修理工二级：操作工、专业修理工清洁检验、润滑清洁检验、润滑三级：专业人员：调整维修三级：专业人员：调整维修保养时间：日、周、月、六个月度、年度保养，并有对应要求。保养时间：日、周、月、六个月度、年度保养，并有对应要求。（7）AI工艺要求工艺要求第44页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.2.3 SMT生产线介绍生产线介绍图图 SMT生产线示例生产线示例 第45页表面组装技术（表面组装技术（SMT）上料装置：其作用是经过编带或传送带，将元器件传送到生产线上。焊膏印刷机：焊膏印刷机就是经过印刷（丝网或模板）将焊膏涂敷在电路板焊盘上。贴片机：SMT贴装机（亦称贴片机）是用来把SMC/SMD贴装到电路板上设备。再流焊炉：是预先把焊膏涂在印制板要求位置上，然后贴片，经烘干处理后进行焊接，焊接时，焊膏加热使之再次溶化，完成焊接。检测设备：伴随SMT发展和SMA组装密度提升，SMT检测技术显得非常主要。下料装置：其作用是经过传送带，将合格SMA传送到下一道工序。第46页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.3 SMC/SMD贴装工艺贴装工艺10.3.1 SMC/SMD贴装方法贴装方法 1.手工贴装:手工贴装只有在非生产线自己组装单件研制（或者单件试验或返修过程中）元器件更换等特殊情况下采取，而且普通也只能适合用于元器件端子类型简单、组装密度不高、同一印制板上SMC/SMD数量较少等有限场所。2.自动贴装:着SMC/SMD不停微型化和引脚细间距化，以及栅格阵列芯片、倒装芯片等焊点不可直观芯片发展，不借助专用设备SMC/SMD手工贴装已很困难。实际上，当前SMC/SMD手工贴装也演化为借助返修装置等专用设备和工具半自动化贴装。第47页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.3.2 贴装机介绍贴装机介绍 1.贴片机分类贴片机分类第48页表面组装技术（表面组装技术（SMT）2.贴装机基本组成 这里，我们以转盘式全自动贴装机为例说明贴装机普通组成。其组成部分主要有机体、元器件供料器、PCB承载机构、贴装头、器件对中检测装置、驱动系统、计算机控制系统等。机体用来安装和支撑贴装各种部件。供料器是能容纳各种包装形式元器件、并将元器件传送到取料部位一个元器件存放仓。PCB贴装承载机构包含承载平台、磁性或真空支撑杆，用于定位和固定PCB。贴装头用于拾取和贴装SMC/SMD。器件对中检测装置接触型有机械夹爪，非接触型有红外、激光及全视觉对中系统。驱动系统用于驱动贴片机构X-Y移动和贴片头旋转等动作。计算机控制系统对贴装过程进行程序控制。第49页表面组装技术（表面组装技术（SMT）3.贴装头及其功效 贴装头基本功效是从供料器取料部位拾取SMC/SMD，并经检验、定心和方式校正后贴放到PCB设定位置上。它安装在贴装区上方，可配置一个或多个SMC/SMD真空吸嘴或机械夹具，轴转动吸持器件到所需角度，Z轴可自由上下移动将器件贴装到PCB安装面。贴装头是贴装机上最复杂和最关键部件，和供料器一起决定着贴装机贴装能力。它由贴装工具（真空吸嘴）、定心爪、其它任选部件（如粘接剂分配器）、元器件检测夹具和光学PCB取像部件（如摄像机）等部件组成。依据定心原理划分，经典贴装头有3种。（1）无定心爪式贴装头;（2）带有机械定心爪贴装头;（3）自定心贴装头。第50页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.3.3 影响贴装主要原因影响贴装主要原因 1.SMC/SMD贴装准确度分析 SMC/SMD在PCB上贴装准确度取决于许多原因，包含PCB设计加工、SMC/SMD封装形式、贴片机传动系统定位偏差等各种原因，前二者包括器件入口检验和PCB设计制造质量控制，后者显然与贴片机性能相关。（1）引脚与焊盘图形匹配性。SMD引脚需与PCB焊盘尺寸匹配，假如器件引脚与焊盘偏差超出技术标准允许范围，即会造成电路组件焊接缺点或故障。（2）贴装吸嘴与焊盘对称性。第51页表面组装技术（表面组装技术（SMT）贴装吸嘴从喂料器吸持器件后移到贴装区，在PCB二维平面上方对准焊盘完成SMC/SMD贴装。器件对准定位有X、Y、三个自由度。X轴坐标位置PCB装载在贴片机传送机构上，器件中心与PCB焊盘中心线自左向右相对坐标位置。Y 轴坐标位置与X轴正交，器件中心线与PCB焊盘中心线上、下相对坐标位置。角器件与PCB焊盘相对角位置。X、Y、是器件与PCB焊盘各相对值差，这些差值表示器件与PCB平面贴位置偏差。X、Y、为0，则器件完美贴PCB上，假如器件引脚弯曲或印制板在制造过程中因为光学掩膜失真造成焊盘图形收缩变形等到不良原因都会对器件贴装位置造成很大偏差。焊盘图形与器件贴装关系如图10-8所表示。第52页表面组装技术（表面组装技术（SMT）图10-8第53页表面组装技术（表面组装技术（SMT）（3）贴装偏差测量数据分析 影响贴装非随机原因，如装载或运输不妥造成器件引脚变形，PCB图形加工过程中图形不均匀引申，贴切片机传动机构缺点，操作人员暂时变动等。这些非随机原因造成SMC/SMD贴装偏差处于非受控状态，排除这些偏差需SMT线上全体工程师共同努力。许多SMT生产线使用统计过程控制工具，如直方图、多边图或鱼翅图分析产生贴装焊接缺点原因。第54页表面组装技术（表面组装技术（SMT）2.贴装机影响原因（1）贴片机传动形式对贴装系统性能影响（2）XY坐标轴向平移传动误差对贴装系统性能影响（3）XY位移检测装置精度对贴装系统性能影响（4）真空吸嘴Z轴运动对器件贴装系统性能影响（5）贴装速度对贴装准确度影响第55页表面组装技术（表面组装技术（SMT）3.坐标读数影响 （1）PCB对准标志:存放PCB边缘。最简单方法是把PCB边缘作为参考值存放在贴装机坐标系统中。这种方法精度取决于PCB边缘对准PCB电路图形影像精度。存放加工孔。把印制板角落设置加工孔作为参考特征，可经取得较高精度。PCB视觉对准。当贴装多引线细间距器件时，通常不适于采取机械参考特征，而必须以PCB实际影像作参考特征进行对准。（2）元器件定心 仅据供料器提供元器件大致取向定心对于准确定位是不够，所以贴装工具拾取元器件之后必须进行元器件定心。第56页表面组装技术（表面组装技术（SMT）10.4 SMT焊接工艺焊接工艺10.4.1 SMT焊接方法与特点焊接方法与特点 1.SMT焊接方法 依据熔融焊料供给方式，在SMT中采取软钎焊接技术主要有波峰焊和再流焊。普通情况下，波峰焊用于混合组装方式，波峰焊是通孔插装技术中使用传统焊接工艺技术，再流焊用于全表面组装方式。波峰焊与再流焊之间基本区分在于热源与钎料供给方式不一样。在波峰焊中，钎料波峰有两个作用：一是供热，二是提供钎料。在再流焊中，热是由再流焊炉本身加热机理决定，焊膏首先是由专用设备以确定量涂覆。第57页表面组装技术（表面组装技术（SMT）2.SMT焊接特点 因为SMC/SMD微型化和SMA高密度化，SMA上元器件之间和元器件与PCB之间间隔很小，所以，表面组装元器件焊接与传统引线插装元器件焊接相比，主要有以下几特点：（1）元器件本身受热冲