先进电子制造技术表面组装技术介绍

• 2 高频特性好—无引线或短引线，寄生参数（电容、电感）小、噪 声小、去偶合效果好。
• 3 耐振动抗冲击。
THC 1/8W电阻
•SMC 0603电阻
THT
SMT
SMT技术的优势
• 4 有利于提高可靠性——焊点面接触，消除了元器件与PCB之 间的二次互连。减少了焊接点的不可靠因素。
SMT技术的优势
BTU
MPM Pansert Pansert
Heller
小批量多品种生产线
传统配置： • 方式1：1台多功能机（或1台复合机） • 方式2：1~2台高速机+ 1台多功能（泛用）机
中大型生产线 例如手机、电脑主板生产线
• 方式1：传统配置（1台多功能机+2~3台高速机） • 方式2：复合式系统。例如Simens的HS系列。 • 方式3：平行（模块化）系统。例如PHILIPS公
• 在线测
• 在线测试设备采用专门的隔离技术可以测试电阻 器的阻值、电容器的电容值、电感器的电感值、 器件的极性、以及短路（桥接）、开路（断路） 等参数，自动诊断错误和故障，并可把错误和故 障显示、打印出来，可直接根据错误和故障进行 修板或返修，在线测的检测正确率和效率较高。
功能测
• 功能测用于表面组装板的电功能测试和检验。功能 测就是将表面组装板或表面组装板上的被测单元作 为一个功能体输入电信号，然后按照功能体的设计 要求检测输出信号，大多数功能测都有诊断程序， 可以鉴别和确定故障。但功能测的设备价格都比较 昂贵。
流焊炉入口到出口大约需要5~6分钟就完成了干燥、预热、熔化、冷
却全部焊接过程。
→
→
印刷焊膏
贴装元器件
再流焊
•
b 波峰焊工艺——用微量的贴片胶将片式元器件粘接在印制板
上。然后插装分立元器件，最后与插装元器件同时进行波峰焊接。
•
→
→
→
→
• 印刷贴片胶 贴装元器件 胶固化 插装元器件 波峰焊
（2） 按组装方式可分为全表面组装、单面混装、双面混装
复合式
• 复合式机器是从动臂式机器 发展而来，它集合了转盘式 和动臂式的特点，在动臂上 安装有转盘。
• 例如Simens的Siplace80S系列 贴片机，有两个带有12个吸 嘴的转盘。由于复合式机器 可通过增加动臂数量来提高 速度，具有较大灵活性，
• Simens的HS50机器安装有4个 这样的旋转头，贴装速度可 达每小时5万片。
上下加热源 PCB传输装置 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
3.2.3.2 再流焊炉的主要技术指标 • a 温度控制精度：应达到±0.1~0.2℃； • b 传输带横向温差：要求±5℃以下,无铅要求±2℃以下； • c 温度曲线测试功能：如果设备无此配置，应外购温度曲线采
二. 表面组装技术介绍
• SMT组成 • 生产线及设备 • 元器件 • PCB • 工艺材料
1. 表面组装技术的组成
—表面组装元器件：封装技术、制造技术、包装技术； —基板技术：单、多层印制板（PCB）、陶瓷基板、金属基板 ；
表 —组装材料：粘结剂、焊膏、焊丝、焊球、焊片、焊棒、
面 组
阻焊剂、助焊剂、清洗剂；
多品种、小批量生产时可以不连线。
（1） AOI置于锡膏印刷之后
可检查： • 焊膏量不足。 • 焊膏量过多。 • 焊膏图形对焊盘的重合不良。 • 焊膏图形之间的粘连。 • PCB焊盘以外处的焊膏污染
（2） AOI置于回流焊前
可检查： • 是否缺件 • 元件是否贴错 • 极性方向是否正确 • 有无翻面和侧立 • 元件位置的偏移量 • 焊膏压入量的多少。
0.3~0.6S/ Chip左右。
(c) 对中方式：机械、激光、全视觉、激光/视觉混合对中 。
(d) 贴装面积：可贴装PCB尺寸，最大PCB尺寸应大于 250×300 mm。
(e) 贴装功能：是指贴装元器件的能力。一般高速机只能 贴装较小的元器件；多功能机可贴装最大60×60 mm器件 ，及异形元器件。
3.2.4 检测设备
• 自动光学检测 AOI
焊端
自动光学检测（AOI）
• 随着元器件小型化、SMT的高密度化，人工目 视检验的难度和工作量越来越大，而且检验人员 的判断标准也不统一。为了SMT配合自动生产线 高速度、大生产，以及保证组装质量的稳定性。 AOI越来越被广泛应用。
AOI的应用
主要有三个放置位置： （1）锡膏印刷之后 （2）回流焊前 （3）回流焊后
司 的FCM系列。
手机生产线
丝印机 AOI 高速机
高速机 泛用机 AOI 回流焊
3.2 SMT生产线主要设备
•
SMT生产线主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装
机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备有检测设备、返修
设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。
3.2.1 印刷机——用来印刷焊膏或贴片胶的。将焊膏（或贴片胶）正确 地漏印到印制板相应的焊盘（位置）上。 3.2.1.1 印刷机的基本结构 • a 夹持基板（PCB）的工作台 • b 印刷头系统 • c 丝网或模板以及丝网或模板的固定机构 ； • d 保证印刷精度而配置的清洗、二维、 三维测量系统等选件。 • e 计算机控制系统 3.2.1.2 印刷机的主要技术指标 • a 最大印刷面积：根据最大的PCB尺寸确定 。 • b 印刷精度：一般要求达到±0.025mm。
富士 NXT 模组型高速多功能贴片机
• 该贴片机有 8 模组和 4 模组两种基座， M6 和 M3 两种模 组， 8 吸嘴,4 吸嘴和单吸嘴三种贴片头，可通过灵活组合 满足不同产量要求。
• 单台产量最高可达 40000 芯片/小时 • 单台机器可完成从微型 0201 到 74 × 74mm 的大型器件（甚
三． SMT的发展动态及新技术介绍
（参考：[工艺] 第14章）
• 表面组装技术（SMT）是无需对印制板钻 插装孔，直接将片式元器件或适合于表面 贴装的微型元器件贴、焊到印制板或其他 基板表面规定位置上的装联技术。
• “表面组装技术”的英文 • “Surface Mount Technolog”， • 缩写为“SMT”。
(f) 可贴装元件种类数：是指贴装机料站位置的多少（以 能容纳8 mm编带供料器的数量来衡量）
(g) 编程功能：是指在线和离线编程优化功能。
SMT贴片机器的类型
基本型１. 动臂式拱架型 • 分为单臂式和多臂式 • 多臂式贴片机可将工作效率成倍提高
基本型２. Leabharlann 塔型• TCM-200超高速贴装机的 塔转式贴装头
• 贴装头
• 传送带
3.2.2.2 贴装机的主要技术指标
(a) 贴装精度：包括三个内容：贴装精度、分辨率、重复精度 。
• 贴装精度——是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置 的偏移量，一般来讲，贴装Chip元件要求达到±0.1mm，贴 装高密度窄间距的SMD至少要求达到±0.06mm。
• 分辨率——分辨率是贴装机运行时每个步进的最小增量。 • 重复精度——重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力 (b) 贴片速度：一般高速机0.2S/ Chip以内，多功能机
• 5 工序简单，焊接缺陷极少（前提：设备、PCB设计、元 器件、材料、工艺）。
• 6 适合自动化生产，生产效率高、劳动强度低等优点。 • 7 降低生产成本—双面贴装起到减少PCB层数的作用、元
件不需要成形、由于工序短节省了厂房、人力、材料、 设备的投资。（目前阻、容元件的价格已经与插装元件 合当、甚至还要便宜）
先进电子制造技术表面组装 技术介绍
内容
一．SMT技术的优势 二．表面组装技术介绍
SMT组成（参考： [基础与DFM] 第1章 ） 生产线及设备（参考： [基础与DFM] 第1章 ） 元器件（参考： [基础与DFM] 第3章 ） PCB（参考： [基础与DFM] 第2章 ） 工艺材料（参考： [基础与DFM] 第4章 ） SMT工艺介绍（参考：[工艺] 第3、5、6章 ）
注：A面——主面，又称元件面（传统）；B面——辅面，又称焊接面（传统）
3 SMT生产线及SMT生产线主要设备
3.1 SMT生产线—— 按照自动化程度可分为全自动生产线和半自动生 产线；按照生产线的规模大小可分为大型、中型和小型生产线。
印刷机 + 高速贴片机+泛用贴片机 + 回流炉
DEK FUJI
FUJI
（3） AOI置于回流焊后
可检查： • 是否缺件 • 元件是否贴错 • 极性方向是否正确 • 有无翻面、侧立和立碑 • 元件位置的偏移量 • 焊点质量：锡量过多、过少 （缺锡）、焊点错位 • 焊点桥接
AOI有待改进的问题
(1) 只能作外观检测，不能完全替代在线测（ICT ）。
(2) 如无法对BGA、CSP、Flip Chip等不可见的焊 点进行检测。
• 最简单的功能测是将表面组装板连接到该设备的相 应的电路上进行加电，看设备能否正常运行，这种 方法简单、投资少，但不能自动诊断故障。
4. 表面组装元器件（SMC/SMD）介绍 4.1 表面组装元器件基本要求
a 元器件的外形适合自动化表面贴装； b 尺寸、形状标准化、并具有良好的尺寸精度； c 包装形式适合贴装机自动贴装要求； d 具有一定的机械强度； e 元器件焊端或引脚可焊性要求 235℃±5℃，2±0.2s 或230℃±5℃，3±0.5s，焊端90%沾锡(无铅250～255℃，2
3.2.2 贴装机——相当于机器人，把元器件从包装中取出，并贴 放到印制板相应的位置上。
3.2.2.1 贴装机的的基本结构 a 底座 b 供料器。 c 印制电路板传输装置
• d 贴装头 • e 对中系统 • f 贴装头的X、Y轴定位传输装置 • g 贴装工具（吸嘴 • h 计算机控制系统
贴装机顶视图 • 供料器 • 吸嘴库