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商品详细描述
SMT贴片加工技术基础
一般PCBA由两部分组成:SMT和PTH第一部分:SMT(SurfaceMountTechnology表面贴片技术)
SMT贴片是电子业界一门新兴的产业技术,它的兴起及迅猛发展是电子组装业的一次革命,被誉为电子业的”明日之星”,它使电子组装变得越来越快速和简单,随之而来的是各种电子产品更新换代越来越快,集成度越来越高,价格越来越便宜。为IT(InformationTechnology)产业的飞速发展作出了巨大贡献。
第一章。SMT零件
SMT所涉及的零件种类繁多,样式各异,有很多已经形成了业界通用的标准,这主要是一些芯片电容电阻等等;有很多仍在经历着不断的变化,尤其是IC类零件,其封装形式的变化层出不穷,令人目不暇接,传统的引脚封装正在经受着新一代封装形式(BGA.FLIPCHIP等等)的冲击,在本章里将分标准零件与IC类零件具体阐述。
一。标准零件
标准零件是在SMT发展过程中逐步形成的,主要是针对用量比较大的零件,本节只讲述常见的标准零件。目前主要有以下几种:电阻(R).排阻(RA或RN).电感(L).陶瓷电容(C).排容(CP).钽质电容(C).二极管(D).晶体管(Q)【括号内为PCB(印刷电路板)上之零件代码】,在PCB上可根据代码来判定其零件类型,一般说来,零件代码与实际装着的零件是相对应的。
1.零件规格:
(1).零件规格即零件的外形尺寸,SMT发展至今,业界为方便作业,已经形成了一个标准零件系列,各家零件供货商皆是按这一标准制造。
标准零件之尺寸规格有英制与公制两种表示方法,如下表
公制表示法1206080506030402
英制表示法3216212516081005
含义L:1.2inch(3.2mm)W:0.6inch(1.6mm)L:0.8inch(2.0mm)W: 0.5inch(1.25mm)L:0.6inch(1.6mm)W:0.3inch(0.8mm)L:0. 4inch(1.0mm)W:0.2inch(0.5mm)
注:a.L(Length):长度;W(Width):宽度;inch:英寸
b.1inch=25.4mm
(2).在(1)中未提及零件的厚度,在这一点上因零件不同而有所差异,在生产时应以实际量测为准。
(3).以上所讲的主要是针对电子产品中用量最大的电阻(排阻)和电容(排容),其它如电感。二极管。晶体管等等因用量较小,且外形也多种多样,在此不作讨论。
(4).SMT发展至今,随着电子产品集成度的不断进步,标准零件逐步向微型化发展,如今最小的标准零件已经到了0201。
2.钽质电容(Tantalum)
钽质电容已经越来越多应用于各种电子产品上,属于比较珍贵的零件,发展至今,也有了一个标准尺寸系列,用英文字母Y.A.X.B.C.D来代表。
L(mm)3.23.83.54.76.07.3
W(mm)1.61.92.82.63.24.3
T(mm)1.61.61.92.12.52.8
留意:电容值相同但规格型号不同的钽质电容不可代用。
如:10UF/16V”B”型与10UF/16V”C”型不可相互代用。
二。IC类零件
IC为IntegratedCircuit(集成电路块)之英文缩写,业界一般以IC的封装形式来划分其类型,传统IC有SOP.SOJ.QFP.PLCC等等,现在比较新型的IC有BGA.CSP.FLIPCHIP等等,这些零件类型因其PIN(零件脚)的多寡大小以及PIN与PIN之间的间距不一样,而呈现出各种各样的外形,在本节我们将讲述每种IC的外形及常用称谓等。
1.基本IC类型
(1).SOP(SmalloutlinePackage):零件两面有脚,脚向外张开(一般称为鸥翼型引脚).
(2).SOJ(SmalloutlineJ-leadPackage):零件两面有脚,脚向零件底部弯曲(J型引脚)。
(3).QFP(QuadFlatPackage):零件四边有脚,零件脚向外张开。
(4).PLCC(PlasticLeadlessChipCarrier):零件四边有脚,零件脚向零件底部弯曲。
(5).BGA(BallGridArray):零件表面无脚,其脚成球状矩阵排列于零件底部。
(6).CSP(CHIPSCALPACKAGE):零件尺寸包装。
2.IC称谓
在业界对IC的称呼一般采用“类型+PIN脚数”的格式,如:SOP14PIN.SOP16PIN.SOJ20PIN.QFP100PIN.PLCC44PIN等等。
三。零件极性识别
在SMT零件中,可分为有极性零件与无极性零件两大类。
无极性零件:电阻。电容。排阻。排容。电感
有极性零件:二极管。钽质电容。IC
其中无极性零件在生产中不需进行极性的识别,在此不赘述;但有极性零件之极性对产品有致命的影响,故下面将对有极性零件进行详尽的描述。
1.二极管(D):在实际生产中二极管又有很多种种别和形态,常见的有Glasstubediode.GreenLED.CylinderDiode等几种。
(1).Glasstubediode:红色玻璃管一端为正极(玄色一端为负极)
(2).GreenLED:一般在零件表面用一斑点或在零件背面用一正三角形作记号,零件表面斑点一端为正极(有玄色一端为负极);若在背面作标示,则正三角形所指方向为负极。
(3).CylinderDiode:有白色横线一端为负极。
2.钽质电容:零件表面标有白色横线一端为正极。
3.IC:
IC类零件一般是在零件面的一个角标注一个向下凹的小圆点,或在一端标示一小缺口来表示其极性。
4.上面说明了常见零件之极性标示,但在生产过程中,正确的极性指的是零件之极性与PCB上标识之极性一致,一般在PCB上装着IC的位置都有很明确的极性标示,IC零件之极性标示与PCB上相应标示吻合即可。
四。零件值换算
这里主要指电阻值与电容值换算,由于在SMT上所用的电阻电容都是尺寸非常小的零件,表示其电阻值或电容值的时候不可能用常用的描述办法表述。如今在业界的标准是电容不标示电容值,而以颜色来区分不同容值的电容,电阻则是把代码标示在零件本体上,即用少量的数字元或英文字母来表示电阻值,于是在代码与实际电阻值之间,人们制定了一定的换算规则,下面便具体讲述有关细则。
1.电阻
(1).电阻单位为欧姆,符号为”Ω”。
(2).单位换算:1MΩ=KΩ=Ω
(3).电阻又分为一般电阻与精密电阻两类,其主要区别为零件误差值及零件表面之表示码位元数不同。
一般电阻:误差值为±5%;其表示码为三码例:103
精密电阻:误差值为±1%;其表示码为四码例:1002
(4).换算规则如下:一般电阻精密电阻
数值(AB)×10n=电阻值±误差值(5%)数值(ABC)×10n=电阻值±误差值(1%);
例:103=10×=10kΩ±5%;1003=100×=100kΩ±1%
(5).阻值换算的特殊状况:
a.当n=8或9时,10的次方数分别为-2或-1,即或。
b.当代码中含字母“R”时,此“R”相当于小数点“&8226;”。
例:4R3=4.3Ω±5%;69R9=69.9Ω±1%
(6).精密电阻除符合以上之换算规则外,另有其它代码表示方法,而又因制造厂商的不同,其代码也不一样,对于这种电阻的换算,应根据厂商提供之代码对照表进行核对换算。
2.电容换算
在这里主要讲解电容常用单位之间的换算,由于电子行业中电容的单位一般都比较小,同一种电容有时因供货商不一样而表示的方法也不一样,生产时要能够快速在各种单位之间转换。
(1).电容基本单位
1F=MF=μ=NF=PF
(2).常用单位
常用的单位有μF.NF.PF,在实际生产中要对这三个单位相互间的转换非常熟练
SMT贴片胶的故障对策
贴片胶的典型不良可以例举以下。
①空点。粘接剂过多
粘接剂分配不稳定,点涂胶过多或地少。胶过少,尽对会出现强度不够,造成波峰焊时锡锅内元器件脱落;相反贴片胶量过多,特别是对微小元件,若是沾在焊盘上,会妨碍电气连接。
原因及对策:
a.胶中混有较大的团块,堵塞了分配器喷嘴;或是胶中有气泡,出现空点。
对策是使用往除过大颗粒。气泡的胶片胶。
b.胶片胶粘度不稳定时就进行点涂,则涂布量不稳定。
防止方法:每次使用时,放在一个防止结露的密闭容器中静置约1小时后,再装上点胶头,待点涂嘴温度稳定后再开始点胶。使用中假如有调温装置更好。
c.长时间放置点胶头不使用,要恢复贴片胶的摇溶性,一开始的几次点胶肯定会出现点胶量不足的情况,所以,每一张印制板。每个点涂嘴刚开始用时,都要先试点几次。
②拉丝
所谓拉丝,也就是点胶时贴片胶断不开,在点胶头移动方向贴片胶呈丝状连接这种现象。接丝较多,贴片胶覆盖在印制板焊盘上,会引发焊接不良。特别是使用尺寸较吕的确良点涂嘴时更易发生这种现象。贴片胶拉丝主要受其主成份树脂拉丝性的影响和对点涂条件的设定。
解决方法:
a.加大点胶头行程,降低移动速度,这将会降低生产节拍。
b.越是低粘度。高摇溶性的材料,拉丝的倾向越小,所以要尽量选择此类的贴片胶。
c.将调温器的温度稍稍设高一些,强制性地调整成低粘度。高摇溶比的贴片胶。这时必须考虑贴片胶的贮存期和点胶头的压力。
③塌落
贴片胶的活动性过大会引起塌落。塌落有两种,一个是点涂后放置过久引起的塌落。假如贴片胶扩展到印制板的焊盘上会引发焊接不良。而且塌落的贴片胶对那些引脚相对较高的元器件来讲,它接触不到元器件主体,会造成粘接力不足,因易于塌落的贴片胶,其塌落率很难猜测,所以它的点涂量的初始设定也很困难。
针对这一点,我们只好选择那些不易塌落的也就是摇溶比较高的贴片胶。对于点涂后放置过久引起的塌落,我们可以采用在点涂后的短时间内完成贴装。固化来加以避免。
④元器件偏移
元器件偏移是高速贴片机轻易发生的不良。一个是将元器件压进贴片胶时发生的θ角度偏移;另一个是印制板高速移动时X-Y方向产生的偏移,贴片胶涂布面积小的元器件上轻易发生这种现象,究其原因,是粘接力不中造成的。
采取的相应措施是选用摇溶比较高。粘性大的贴片胶。曾有试验证实,假如贴片速度为0.1秒/片,则元器件上的加速度达到40m/S?,所以,贴片胶的粘接力必须足以实现这一点。
⑤元器件掉进波峰焊料槽
有时QFP.SOP等大型器件,在波峰焊时,由于自身的重量和焊料槽中焊料的应力超过贴片胶的粘接力,脱落在焊料槽中,原因就是贴片胶量太少,或是由于高温引起粘接力下降。所以,在选择贴片胶时,更要留意它在高温时的粘接力。
⑥元器件的热破坏
在波峰焊工艺中,为进步生产效率,连LED.铝电解电容等这样的耐热差的电子元器件也一起通过再流焊炉来固化。这时,如粘接剂的固化温度较高。上述元器件会因超过其耐热温度而遭到破坏。
这时,我们的做法,要么是后装低耐热元器件,要么选择低温固化的贴片胶。
SMT贴装机离线编程
离线编程是指利用离线编程软件和PCB的CAD设计文件在计算机上进行编制贴片程序的工作。离线编程可以节省在线编程时间,从而减少贴装机的停机时间,进步设备的利用率。离线编程对多品种小批量生产特性有意义。离线编程软件由两部分组成:CAD转换软和自动编程优化软件。
离线编程的步骤:
PCB程序数据编辑→自动编程优化并编辑→将数据输进设备→在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑→校对检查并备份贴片程序。
11.1PCB程序数据编辑
PCB程序数据编辑有三种方法:
(1)CAD转换。
(2)利用机器自学编程产生的坐标文件。
(3)利用扫描仪产生元件的坐标数据。
其中CAD转换最简便。最正确。
CAD转换
1)CAD转换的条件
必须具备计算机。CAD转换软件。PCB的CAD设计软盘(3.5英寸软盘),盘内必须存有PCB坐标文件。
(2)CAD转换项目
CAD转换项目包括:每一个贴片步骤的元件名。说明(包括该贴片元件贴装位号及型号规格).每一步X.Y坐标和转角T.mm/inch转换。坐标方向转换。角度T的转换。比率以及源点修正值。
(3)CAD转换操纵步骤
(a)调出PCB的CAD文本文件。
(b)打开CAD转换软件,选择CAD转换格式(可建立新文件,也可使用现有文件并对现有文件进行编辑)
(c)对照PCB的CAD坐标文本文件,按转换格式要求将需要转换的各项数据(每一个贴片步骤的元件名。说明。每一步的X.Y坐标和转角T)在PCB的的CAD坐标文本文件中的排列位置(起始位数和结束位数)输进到CAD转换格式表中,再将mm/inch转换。坐标方向转换。角度T的转换。比率以及源点修正值等参数输到进CAD转换格式表中。
(d)存盘检查,确认无误后则可进行转换。利用贴装机自学编程产生的坐标程序通过软件进行转换和编辑
当没有PCB的CAD坐标文本文件时,可利用贴装机自学编程产生的坐标程序通过软件进行转换和编辑。:
(1)操纵步骤
(a)在贴装机上通过CCD摄像机对PCB上每个贴装元器件的贴装位置进行自学编程,机器会自动输进每个贴装位号的X.Y坐标,然后人工输进和转角T。
(b)将贴装机自学编程产生的坐标程序通过3.5英寸软盘备份到计算机CAD转换软件中。
(c)将贴装机自学编程产生的坐标程序转换成文本文件格式。
(d)在EXCEL中输进元件名称和需要说明的项目,并对该文件进行格式编辑。
(e)按照1.1.1.2(3)进行CAD转换。
4.利用扫描仪产生元器件的坐标数据(必须具备坐标转换软件)
(1)把PCB放在扫描仪的适当位置上进行扫描。
(2)通过坐标转换软件产生PCB坐标文件。
(3)按照儿1.2.(3)进行CAD转换。
11.2自动编程优化编辑
1.从优化软件中打开已完成PCB程序数据编辑的程序文件
2.输进PCB数据
(1)输进PCB尺寸:长度X(贴装机的X方向).宽度Y(贴装机的Y方向).厚度T。
(2)输进PCB源点坐标:―般X.Y的源点都为0。
(3)输进拼板信息:分别输进x和Y方向的拼板数目。相邻拼板之间的间距。
3.建立元件库
对凡是元件库中没有的新元件逐个建立,建立元件库时需要输进该元件的包装类型。供料器类型和规格。供料角度。元件对中的摄像机型号。吸嘴型号等参数。
4.输进产品的文件名。生产小组编辑者名称以及需要说明的内容
5.自动编程优化并编辑
(1)在优化软件中单击自动编程优化命令。
(2)根据提示在弹出的窗口中配置吸嘴型号和数目。
(3)确定每种元件的使用数目和料架名称表。
(4)确认后则开始自动编程优化。
6.对自动编程优化好的程序进行编辑
(1)完成自动编程优化后对程序中不符合要求的字符应进行修改。
(2)对不符合贴装机的供料器型号进行修改。
(3)对不符创占装机程序要求的封装名称进行修改。
(4)对不公道的贴片步骤进行人工调整,完成修改后,存盘。
(5)将优化好的程序复制到软盘,再将软盘上的程序输进到贴装机
11.3在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑
1.对没有做Image图像的元器件做Image图像,并在Image图像库中登记。
2.对未登记过的元器件在元件库Componentli-brary中进行登记。
3.假如用到托盘供料器,还需要对托盘料架以及托盘进行编程,把托盘在料架上的放置位置(放在第几层。前后位置。托盘之间的间距);托盘中第一个器件的位置。托盘有几行。几列。每个器件之间x.Y方向的间距:拾取器件的路线(例如从右到左一行一行拾娶或纵向一列一列拾取等)。
4.对排放不公道的多管式振动供料器根据器件体的长度进行重新分配,尽量把器件体长度比较接近的器件安排在同一个料架上。并将料站排放得紧凑一点,中间尽量不要有空闲的料站,这样可缩短拾取元件的路程。
5.把程序中外形尺寸较大的多引脚窄间距器件,例如160条引脚以上的QFP和大尺寸的PLCC.BGA以及长插座等改为SinglePickup单个拾片方式,可以进步贴装精度。
6.存盘检查是否有错误信息,根据错误信息修改程序,直至没有错误信息。
11.4校对并备份贴片程序
1.校对每一步元器件的型号规格是否与工艺文件中元件明细表一致;对不一致处进行修正。
2.每个供料器站上的元器件是否与拾片程序表中一致。
3.按工艺文件中元器件明细表检查每个位号上的元件名称(型号规格)是否正确。
4.在机器上用主摄像头校对每一步元器件的x.Y坐标是否与PCB上的元件中心一致,并按工艺文件中元件位置示意图检查转角T是否正确,对不一致处进行修正。
5.校对检查完全正确后才能进行生产。
6.将完全正确的产品程序拷贝到备份软盘中保存。
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