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◆ SMT的特點(diǎn)
組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%。
可靠性高、抗振能力強(qiáng)。焊點(diǎn)缺陷率低。
高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。
易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率。降低成本達(dá)30%~50%。 節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)間等。
◆ 為什么要用表面貼裝技術(shù)(SMT)?
電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無(wú)法縮小
電子產(chǎn)品功能更完整，所采用的集成電路(IC)已無(wú)穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件
產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動(dòng)化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開(kāi)發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用
電子科技革命勢(shì)在必行，追逐國(guó)際潮流
◆ 為什么要用表面貼裝技術(shù)(SMT)?
電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無(wú)法縮小
電子產(chǎn)品功能更完整，所采用的集成電路(IC)已無(wú)穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件
產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動(dòng)化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開(kāi)發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用
電子科技革命勢(shì)在必行，追逐國(guó)際潮流
◆ 為什么在表面貼裝技術(shù)中應(yīng)用免清洗流程?
生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品清洗后排出的廢水，帶來(lái)水質(zhì)、大地以至動(dòng)植物的污染。
除了水清洗外，應(yīng)用含有氯氟氫的有機(jī)溶劑(CFC&HCFC)作清洗，亦對(duì)空氣、大氣層進(jìn)行污染、破壞。
清洗劑殘留在機(jī)板上帶來(lái)腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)素。
減低清洗工序操作及機(jī)器保養(yǎng)成本。
免清洗可減少組板(PCBA)在移動(dòng)與清洗過(guò)程中造成的傷害。仍有部分元件不堪清洗。
助焊劑殘留量已受控制，能配合產(chǎn)品外觀要求使用，避免目視檢查清潔狀態(tài)的問(wèn)題。
殘留的助焊劑已不斷改良其電氣性能，以避免成品產(chǎn)生漏電，導(dǎo)致任何傷害。
免洗流程已通過(guò)國(guó)際上多項(xiàng)安全測(cè)試，證明助焊劑中的化學(xué)物質(zhì)是穩(wěn)定的、無(wú)腐蝕性的
◆ 回流焊缺陷分析：
錫珠(Solder Balls)：原因：1、絲印孔與焊盤不對(duì)位，印刷不精確，使錫膏弄臟PCB。 2、錫膏在氧化環(huán)境中暴露過(guò)多、吸空氣中水份太多。3、加熱不精確，太慢并不均勻。4、加熱速率太快并預(yù)熱區(qū)間太長(zhǎng)。5、錫膏干得太快。6、助焊劑活性不夠。7、太多顆粒小的錫粉。8、回流過(guò)程中助焊劑揮發(fā)性不適當(dāng)。錫球的工藝認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)焊盤或印制導(dǎo)線的之間距離為0.13mm時(shí)，錫珠直徑不能超過(guò)0.13mm，或者在600mm平方范圍內(nèi)不能出現(xiàn)超過(guò)五個(gè)錫珠。
錫橋(Bridging)：一般來(lái)說(shuō)，造成錫橋的因素就是由于錫膏太稀，包括 錫膏內(nèi)金屬或固體含量低、搖溶性低、錫膏容易榨開(kāi)，錫膏顆粒太大、助焊劑表面張力太小。焊盤上太多錫膏，回流溫度峰值太高等。
開(kāi)路(Open)：原因：1、錫膏量不夠。2、元件引腳的共面性不夠。3、錫濕不夠(不夠熔化、流動(dòng)性不好)，錫膏太稀引起錫流失。4、引腳吸錫(象燈芯草一樣)或附近有連線孔。引腳的共面性對(duì)密間距和超密間距引腳元件特別重要，一個(gè)解決方法是在焊盤上預(yù)先上錫。引腳吸錫可以通過(guò)放慢加熱速度和底面加熱多、上面加熱少來(lái)防止。也可以用一種浸濕速度較慢、活性溫度高的助焊劑或者用一種Sn/Pb不同比例的阻滯熔化的錫膏來(lái)減少引腳吸錫。
◆ SMT有關(guān)的技術(shù)組成
電子元件、集成電路的設(shè)計(jì)制造技術(shù)
電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)技術(shù)
電路板的制造技術(shù)
自動(dòng)貼裝設(shè)備的設(shè)計(jì)制造技術(shù)
電路裝配制造工藝技術(shù)
裝配制造中使用的輔助材料的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)技術(shù)
◆ 貼片機(jī)：
拱架型(Gantry)：
元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個(gè)真空吸料嘴)在送料器與基板之間來(lái)回移動(dòng)，將元件從送料器取出，經(jīng)過(guò)對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標(biāo)移動(dòng)橫梁上，所以得名。
對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：1)、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的精度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。2)、激光識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法可實(shí)現(xiàn)飛行過(guò)程中的識(shí)別，但不能用于球柵列陳元件BGA。3)、相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，一般相機(jī)固定，貼片頭飛行劃過(guò)相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別，比激光識(shí)別耽誤一點(diǎn)時(shí)間，但可識(shí)別任何元件，也有實(shí)現(xiàn)飛行過(guò)程中的識(shí)別的相機(jī)識(shí)別系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有其它犧牲。
這種形式由于貼片頭來(lái)回移動(dòng)的距離長(zhǎng)，所以速度受到限制�，F(xiàn)在一般采用多個(gè)真空吸料嘴同時(shí)取料(多達(dá)上十個(gè))和采用雙梁系統(tǒng)來(lái)提高速度，即一個(gè)梁上的貼片頭在取料的同時(shí)，另一個(gè)梁上的貼片頭貼放元件，速度幾乎比單梁系統(tǒng)快一倍。但是實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)取料的條件較難達(dá)到，而且不同類型的元件需要換用不同的真空吸料嘴，換吸料嘴有時(shí)間上的延誤。
這類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)在于：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產(chǎn)，也可多臺(tái)機(jī)組合用于大批量生產(chǎn)。
轉(zhuǎn)塔型(Turret)：
元件送料器放于一個(gè)單坐標(biāo)移動(dòng)的料車上，基板(PCB)放于一個(gè)X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)移動(dòng)的工作臺(tái)上，貼片頭安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)塔上，工作時(shí)，料車將元件送料器移動(dòng)到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在取料位置取元件，經(jīng)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)到貼片位置(與取料位置成180度)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，將元件貼放于基板上。
對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：(1)、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的精度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。(2)、相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴自旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，相機(jī)固定，貼片頭飛行劃過(guò)相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別。
一般，轉(zhuǎn)塔上安裝有十幾到二十幾個(gè)貼片頭，每個(gè)貼片頭上安裝2~4個(gè)真空吸嘴(較早機(jī)型)至5~6個(gè)真空吸嘴(現(xiàn)在機(jī)型)。由于轉(zhuǎn)塔的特點(diǎn)，將動(dòng)作細(xì)微化，選換吸嘴、送料器移動(dòng)到位、取元件、元件識(shí)別、角度調(diào)整、工作臺(tái)移動(dòng)(包含位置調(diào)整)、貼放元件等動(dòng)作都可以在同一時(shí)間周期內(nèi)完成，所以實(shí)現(xiàn)真正意義上的高速度。目前最快的時(shí)間周期達(dá)到0.08~0.10秒鐘一片元件。
此機(jī)型在速度上是優(yōu)越的，適于大批量生產(chǎn)，但其只能用帶狀包裝的元件，如果是密腳、大型的集成電路(IC)，只有托盤包裝，則無(wú)法完成，因此還有賴于其它機(jī)型來(lái)共同合作。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，最新機(jī)型約在US$50萬(wàn)，是拱架型的三倍以上。
一、傳統(tǒng)制程簡(jiǎn)介傳統(tǒng)穿孔式電子組裝流程乃是將組件之引腳插入PCB的導(dǎo)孔固定之后，利用波峰焊(Wave Soldering)的制程，如圖一所示，經(jīng)過(guò)助焊劑涂布、預(yù)熱、焊錫涂布、檢測(cè)與清潔等步驟而完成整個(gè)焊接流程。
二、表面黏著技術(shù)簡(jiǎn)介由于電子工業(yè)之產(chǎn)品隨著時(shí)間和潮流不斷的將其產(chǎn)品設(shè)計(jì)成短小輕便，相對(duì)地促使各種零組件的體積及重量愈來(lái)愈小，其功能密度也相對(duì)提高，以符合時(shí)代潮流及客戶需求，在此變遷影響下，表面黏著組件即成為PCB上之主要組件，其主要特性是可大幅節(jié)省空間，以取代傳統(tǒng)浸焊式組件(Dual In Line Package;DIP). 表面黏著組裝制程主要包括以下幾個(gè)主要步驟： 錫膏印刷、組件置放、回流焊接。 其各步驟概述如下：錫膏印刷(Stencil Printing)：錫膏為表面黏著組件與PCB相互連接導(dǎo)通的接著材料，首先將鋼板透過(guò)蝕刻或雷射切割后，由印刷機(jī)的刮刀(squeegee)將錫膏經(jīng)鋼板上之開(kāi)孔印至PCB的焊墊上，以便進(jìn)入下一步驟。組件置放(Component Placement)：組件置放是整個(gè)SMT制程的主要關(guān)鍵技術(shù)及工作重心，其過(guò)程使用高精密的自動(dòng)化置放設(shè)備，經(jīng)由計(jì)算機(jī)編程將表面黏著組件準(zhǔn)確的置放在已印好錫膏的PCB的焊墊上。由于表面黏著組件之設(shè)計(jì)日趨精密，其接腳的間距也隨之變小，因此置放作業(yè)的技術(shù)層次之困難度也與日俱增�；亓骱附�(Reflow Soldering)：回流焊接是將已置放表面黏著組件的PCB，經(jīng)過(guò)回流爐先行預(yù)熱以活化助焊劑，再提升其溫度至183℃使錫膏熔化，組件腳與PCB的焊墊相連結(jié)，再經(jīng)過(guò)降溫冷卻，使焊錫固化，即完成表面黏著組件與PCB的接合。
三、SMT設(shè)備簡(jiǎn)介 1.Stencil Printing: MPM3000 / MPM2000 / PVⅡ 2.Component Placement: FUJI ( CP643E / CP742ME & QP242E / QP341E ) 3.Reflow Soldering: FURUKAWA( XN-425PHG / XN-445PZ / XNⅡ-651PZ ) ETC410, ETC411.
四、SMT 常用名稱解釋 SMT : surface mounted technology (表面貼裝技術(shù)):直接將表面黏著元器件貼裝，焊接到印刷電路板表面規(guī)定位置上的組裝技術(shù)。 SMD : surface mounted devices (表面貼裝組件): 外形為矩形片狀，圓柱行狀或異形，其焊端或引腳制作在同一平面內(nèi)，并適用于表面黏著的電子組件。 Reflow soldering (回流焊接):通過(guò)重新熔化預(yù)先分配到印刷電路板焊墊上的膏狀錫膏，實(shí)現(xiàn)表面黏著組件端子或引腳與印刷電路板焊墊之間機(jī)械與電氣連接。 Chip : rectangular chip component (矩形片狀元件): 兩端無(wú)引線，有焊端，外形為薄片矩形的表面黏著元器件。 SOP : small outline package(小外形封裝): 小型模壓塑料封裝，兩側(cè)具有翼形或J形短引腳的一種表面組裝元器件。 QFP : quad flat pack (四邊扁平封裝): 四邊具有翼形短引腳，引腳間距：1.00,0.80,0.65,0.50,0.40,0.30mm等的塑料封裝薄形表面組裝集體電路。 BGA : Ball grid array (球柵列陣): 集成電路的包裝形式，其輸入輸出點(diǎn)是在組件底面上按柵格樣式排列的錫球。
五、組件包裝方式。 料條(magazine/stick)(裝運(yùn)管) - 主要的組件容器：料條由透明或半透明的聚乙烯(PVC)材料構(gòu)成，擠壓成滿足現(xiàn)在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的可應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)外形。料條尺寸為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)裝配設(shè)備提供適當(dāng)?shù)慕M件定位與方向。料條以單個(gè)料條的數(shù)量組合形式包裝和運(yùn)輸。托盤(tray) - 主要的組件容器：托盤由碳粉或纖維材料制成，這些材料基于專用托盤的最高溫度率來(lái)選擇的。設(shè)計(jì)用于要求暴露在高溫下的組件(潮濕敏感組件)的托盤具有通常150°C或更高的耐溫。托盤鑄塑成矩形標(biāo)準(zhǔn)外形，包含統(tǒng)一相間的凹穴矩陣。凹穴托住組件，提供運(yùn)輸和處理期間對(duì)組件的保護(hù)。間隔為在電路板裝配過(guò)程中用于貼裝的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)自動(dòng)化裝配設(shè)備提供準(zhǔn)確的組件位置。托盤的包裝與運(yùn)輸是以單個(gè)托盤的組合形式，然后堆迭和捆綁在一起，具有一定剛性。一個(gè)空蓋托盤放在已裝組件和堆迭在一起的托盤上。帶卷(tape-and-reel) - 主要組件容器：典型的帶卷結(jié)構(gòu)都是設(shè)計(jì)來(lái)滿足現(xiàn)代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的。有兩個(gè)一般接受的覆蓋帶卷包裝結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。EIA-481應(yīng)用于壓紋結(jié)構(gòu)(embossed)，而EIA-468 應(yīng)用于徑向引線(radial leaded)的組件。到目前為止，對(duì)于有源(active)IC的最流行的結(jié)構(gòu)是壓紋帶 (embossed tape).
六、為什幺在表面貼裝技術(shù)中應(yīng)用免清洗流程? 1.生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品清洗后排出的廢水，帶來(lái)水質(zhì)、大地以至動(dòng)植物的污染。 2.除了水清洗外，應(yīng)用含有氯氟氫的有機(jī)溶劑(CFC&HCFC)作清洗，亦對(duì)空氣、大氣層進(jìn)行污染、破壞。 3.清洗劑殘留在機(jī)板上帶來(lái)腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)素。 4.減低清洗工序操作及機(jī)器保養(yǎng)成本。 5.免清洗可減少組板(PCBA)在移動(dòng)與清洗過(guò)程中造成的傷害。仍有部分組件不堪清洗。 6.助焊劑殘留量已受控制，能配合產(chǎn)品外觀要求使用，避免目視檢查清潔狀態(tài)的問(wèn)題。 7.殘留的助焊劑已不斷改良其電氣性能，以避免成品產(chǎn)生漏電，導(dǎo)致任何傷害。 8.免洗流程已通過(guò)國(guó)際上多項(xiàng)安全測(cè)試，證明助焊劑中的化學(xué)物質(zhì)是穩(wěn)定的、無(wú)腐蝕性的。
