6SMT工艺及设计实验指导书

实验一、Fuji高速贴片机和锡膏印刷机演示实验

一、实验目的和意义

1．实验目的

①通过实验使学生进一步地了解SMT的工艺流程和生产线的自动化程度。

②掌握现有SMT设备的结构原理、使用性能和操作方法。

③通过实验使学生对元器件的贴装技术有更深一层了解。

2．实验的意义

采用表面贴装技术可以使：

1）、电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。

2）、电子产品功能更完善，所采用的集成电路

3>、产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，产品优质来迎合顾客需求，同时加强市场的竞争

力。

4）、电子元件的发展，集成电路

5）、电子科技革命是在必行，追逐国际潮流。

二、实验内容和要求

1．掌握SMT生产设备系统的基本组成。

2．了解并掌握SMT工艺技术的内容及其特点。

3．了解并熟悉现有设备的工作原理及其使用性能和操作方法。

4．了解并掌握在实际生产中，焊锡膏使用时常见的问题。

5．了解线路板搬入和线路板定位的基本方法。

6．了解从元件吸取的准备到元件贴装的工作原理。

7．了解XY 工作台的移动和元件的贴装之间的关系。

三、实验仪器与设备

1、CPⅡ贴片机 1台

2、焊锡膏印刷机 1台

3、PCB板若干块

四、实验原理

SMT(surface mounted technology>：直接將表面黏著元器件贴装,焊接到印刷电路板表面规定位置上的组装技术。SMT生产系统的组成形式是根据组装产品和组装工艺要求不同而不同，其主要差别体现在：该生产线主要用于贴装单面还是双面PCB；生产线上是否具有自动检测功能；系统集成化程度的高低；以及系统的组装效率、组装精度等性能指标。其中，在SMT生产线基本组成形式中最为典型的是配置有自动上板机、丝网印刷机、贴片机、再<回）流焊炉、自动收板机等设备的单线<短线）形式，它即可用于PCB单面贴装，也可用于双

面贴装。图1.1为日本生产的FUJI 常用高速贴片机和精密贴片机两种机型。

精密贴片机IP-Ⅰ

图1.1 FUJI 设备

SMT 生产线基本组成形式：

1、送板机——送板机有TSM-1000系列，也有HD-21BL 系列和HD-BF1600系列等。其中TSM-1000系列的

送板机有：轻触式按键、液晶数显，定位自我检测，适用累叠式/分层式输送架等等类型，主要用于上料

2、丝网印刷机——FUJI GSP-500型，它主要由刮刀装置机构、丝网固定机构、机架、凸轮机构以及控制

系统等组成。它的工艺过程如图1.2所示。

图1.2 丝网印刷工艺过程

工作时，刮板在网板上以一定的速度和角度向前移动，推动焊锡膏在刮板前滚动，便产生将焊锡膏注入网孔时所需压力。由于焊锡膏是粘性触变流体，焊锡膏中的粘性摩擦力会使其流体层之间产生相对滑动，并产生切变，而在刮板凸缘附近与丝网交接处，焊膏的切变速率最大。这就一方面产生使焊膏注入网孔时所需的压力，另一方面切变速率的提高也会使焊膏粘性下降，有利于将焊膏注入网孔。当刮板速度和角度适当时，焊膏就会顺利地注入丝网网孔。因此，刮板速度、刮板与丝网的角度以及焊膏粘度、施加在焊膏上的压力以及由此引起的切变速率的大小是主要影响因素，而且它们之间存在一定的制约关系，正确控制这些参数就能获得优良的焊膏印刷质量。所以说PCB 贴装质量的好坏，焊膏印刷质量是关键。也就是说PRINTING 之重要性，PRINTING 在SMT 全制程中是最重要的，制程中有90%的问题出自于此，而且不易看出。如： Too much solder paste →short<锡膏太多造成短路） Too less solder paste →open<锡膏太少造成空焊） FYPT

有A ，B 两块Board,如A 因出现短路，ICT 未过的原因而有几次Rework ，其FYPT 会低于B

，未来易出问题。若

FYPT低，则须Rework的板子比率即高，这些板子未来出问题的机会也较高。所以我们要努力提高FYPT，减少Rework数量。

□Solder Paste (锡膏>

a.锡膏中包含锡珠﹑FLUX和SOLVENTS

锡珠的直径介于20-50μ

oxide

10 20 50 μ

一般不使用直径20μ以下的锡珠，因为其氧化的面积较大，由图可见在20-50μ之间，曲线较平缓，其氧化面积较小。

b.Flux的含量及关于锡膏氧化的问题

由于我们使用no-clean制程，所以Solder paste中Flux的含量较少(即Flux不能太多>，在Reflow的过程中会被parts﹑PCB﹑Solder paste表面的氧化层消耗掉。由于Solder paste随着温度和时间的增加，其氧化层会不断增加，所以要降低Solder paste保存的温度和时间，否则须加入更多的Flux。

建议锡膏放在冰箱10℃以下，否则Solvent挥发掉或FLUX活性降低(或作用完>以后，Rework无用，之后会出现许多氧化而造成的问题。

锡膏打开后，要在三天內使用完毕<最多不超过一个星期）。锡膏从冰箱內取出，要回温24小时<16小时亦可接受）后才可以开盖及使用，因为从冰箱中取出锡膏，打开盖子后，由于外界温度较高，水(H2O>会凝结到Solder paste上去，造成氧化。另外，由于使用完放进去冰箱時，密封情況不比出厂时好，水汽和氧氣会进去，造成氧化(水比氧氣的影响力更大>,所以从冰箱中取出之锡膏,已开过盖,就不要再放回冰箱,要在三天內使用完(當然期间要将罐盖盖好,越快用完越好.>

PCB在Printing和Placement (置件>之间的时间不要超过1～1.5小时<越短越好，Motorola建议为15分钟），否则时间越长，氧化越多，注意印好后不要放入干燥箱,因为那会使SOLVENT更易于挥发掉。

□SOLDER PASTE PARAMETERS

FLUX ACTIVATION <助焊剂活性） METAL CONTENT <锡量）

VISCOSITY <浓稠性） SOLVENTS <溶剂）

温度每升高1℃，Viscosity会下降4%

适宜温度

应保持在 22℃～26℃之间操作

高于30℃锡膏会太稀

小于20℃锡膏会太稠

22℃ 26℃

2.Metal Content

a.以锡膏的厚度来测量锡量，不及以锡膏的重量测量来得正确，因为锡膏中含有Flux和Solvents, Flux和Solvents重量较轻，体积较大，所以在测出厚度差不多的情況下，锡量其实会有相当大的差异。以厚度来测量，因为有dog ear等情況存在，误差较大,检测率在±10%以內,而以重量来测量, 检测率在±30%以內.

b.印完锡Reflow以后，由于Flux等已挥发掉，PCB上锡膏厚度将下降一半。

c.新旧锡膏不要混用，因为用过的锡受氧化，有空隙，混到新锡膏中，会造成更多氧化。因此，一次倒入的锡膏量以20～50 Boards为佳，时间45min～1hour(最多使用1hour,最好低于45min,但若设置太少，造成作