第5章电子组装设备与组装生产线

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2、SMT的发展历经了三个阶段:
⑴ 第一阶段(1970~1975年) 这一阶段把小型化的片状元件应用在混合电路 (我国称为厚膜电路)的生产制造之中。
⑵ 第二阶段(1976~1985年) 这一阶段促使了电子产品迅速小型化、多功 能化;SMT自动化设备大量研制开发出来 。
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SMT生产设备
1、印刷机 2、贴片机 3、回流焊机
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① 制作焊锡膏丝网
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图5.2 漏印模板印刷法的基本原理
②丝网漏印焊锡膏
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手动刮锡膏
自动刮锡膏
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自动刮锡膏
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5.1.2 SMT元器件贴片工艺和贴片机
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自动贴片机以日本、欧美和韩国的品牌为主,
1inch=1000mil;1inch=25.4mm,1mm≈40mil。
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常用典型SMC电阻器的主要技术参数
系列型号
3216
2012
1608
1005
阻值范围(Ω) 0.39 ~10M 2.2~10M 1~10M 10~10M
允许偏差(%) ±1,±2, ±1,±2,±2,±5 ±2,±5
±5
±5
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测试针床和顶针示意图
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ICT技术参数
⑴ 最大测试点数 ⑵ 可测试的元器件种类 ⑶ 测试速度 ⑷ 测试元器件参数的范围 ⑸ 测试电压、电流、频率 ⑹ 电路板尺寸
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ICT分为静态测试和动态测试
静态ICT只接通电源,并不给电路板注入信号,一般 用来测试复杂产品——在产品的总装或动态测试之 前首先保证电路板的组装焊接没有问题,以便安全地 转入下一道工序——以前把静态ICT测试叫做通电测 试;
动态ICT在接通电源的同时,还要给被测电路板注入 信号,模拟产品实际的工作状态,测试它的功能与性 能。显然,动态在线测试对电子产品的测试更完整, 也更复杂,因此一般用于测试比较简单的产品。
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表面贴装电感器
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② 表面安装钽电容器
正极
钽质电容(Tantalum Capacitor)
正极
钽质电容(Tantalum Capacitor)
表面安装钽电容器的外型都是矩形,按两头的 焊端不同,分为非模压式和塑模式两种。
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⑷ 表面安装电感器
额定功率(W )1/4,1/8 1/10
1/16
1/16
最大工作电压
200
150
50
50
(V)
工作温度范围/ -55~+125/7 55~+125/ -55~+125/ -55~+125/
额定温度(℃) 0
70
70
70
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SMD分立器件 SMD分立器件包括各种分立半导体器件,有二 极管、三极管、场效应管,也有由两、三只三 极管、二极管组成的简单复合电路。 ⑴ SMD分立器件的外形尺寸
1608/0603 1.6/0.06 0.8/0.03 0.3/0.012 0.3/0.012 0.45/0.018
1005/0402 1.0/0.04 0.5/0.02 0.2/0.008 0.25/0.01 0.35/0.014
0603/0201 0.6/0.02 0.3/0.01 0.2/0.005 0.2/0.006 0.25/0.01
贴 片 电 感
贴 片 电 感 排
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表 面 安 装 电 感 器
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无源元件SMC SMC包括片状电阻器、电容器、电感器、滤波器 和陶瓷振荡器等。
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长方体SMC是根据其外形尺寸的大小划分成几个 系列型号 。欧美产品大多采用英制系列,日本产 品大多采用公制系列,我国还没有统一标准,两 种系列都可以使用。
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AOI功能
AOI被安排在电路板组装工艺过程中的不同位置,能 够完成不同的功能:
① 将AOI系统放在锡膏印刷机后面,可以用来检测 锡膏印刷的形状、面积甚至包括锡膏的厚度。
② 把AOI系统放在高速贴片机之后,可以发现元器 件的贴装缺漏、种类错误、外形损伤、极性方向错误, 包括引脚(焊端)与焊盘上锡膏的相对位置。
(又称为泛用贴片机)能够贴装大尺寸(最大
60mm×60mm)的SMD器件和连接器(最大长度可达 150mm)等异形元器件。
保证贴片质量三个要素:贴装元器件的正确性、贴装位
置的准确性和贴装压力(贴片高度)的适度性。
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③ 贴装SMT元器件
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小型贴片机
2 SMT生产设备
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SMT元器件贴片机的类型
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⑴ 可靠的电气连接:焊面3/4在焊盘上 ⑵ 足够的机械强度 ⑶ 光洁整齐的外观
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Байду номын сангаас
AOI系统
AOI系统用可见光(激光)或不可见光(X射线)作 为检测光源,光学部分采集需要检测的电路板图形, 由图像处理软件对数据进行处理、分析和判断,不仅 能够从外观上检查电路板和元器件的质量,也可以在 贴片焊接工序以后检查焊点的质量
主要有:FUJI(富士)、SIEMENS(西门子)、 UNIVERSAL(环球)、PHILIPS(飞利浦)、 PANASONIC(松下)、YAMAHA(雅马哈)、CASIO (卡西欧)、SONY(索尼)、SAMSUNG(三星)等。
可以分为高速机(通常贴装速度在5Chips/s以上)与 中速机,一般高速贴片机主要用于贴装各种SMC元件和较 小的SMD器件(最大约25mm×30mm);而多功能贴片机
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图5.7 贴片机的贴装精度
图5.8 元器件贴装偏差
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(4) SMT焊接设备
再流焊
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SMT自动生产线
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SMT自动生产线的组合
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5.1.3 SMT涂敷贴片胶工艺和点胶机
把贴片胶涂敷到电路板上的工艺俗称“点胶”。常用 的方法有点滴法、注射法和印刷法。
·在粘合剂中混合添加一种硬化剂,使粘接了元器 件的贴片胶在室温中固化,也可以通过提高环境 温度加速固化;
·采用紫外线辐射固化贴片胶。
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SMT工艺流程小结
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完整的 SMT工艺 总流程
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5.2 与SMT焊接有关的检测设备与工艺方法
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自动贴片机的主要结构 自动贴片机相当于机器人的机械手,能按照事先编制好的 程序把元器件从包装中取出来,并贴放到电路板相应的位 置上。 贴片机的基本结构包括设备本体、片状元器件供给系统、 电路板传送与定位装置、贴装头及其驱动定位装置、贴片 工具(吸嘴)、计算机控制系统等。为适应高密度超大规 模集成电路的贴装,比较先进的贴片机还具有光学检测与 视觉对中系统,保证芯片能够高精度地准确定位。
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5.2.3 在线检测(ICT)设备与方法
ICT是在线测试技术的缩写,有时也指在线测试仪器。 ICT是在大批量生产电子产品的生产线上的测试技术, 所谓“在线”,具有双重含义:第一,ICT通常在生 产线上进行操作,是生产工艺流程中的一道工序;第 二,它把电路板接入电路,使被测产品成为检测线路 的一个组成部分,对电路板以及组装到电路板上的元 器件进行测试,判断组装是否正确、焊接是否良好或 参数是否正确。
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典型SMC系列的外形尺寸(单位:mm/inch)
公制/英制 L
W
a
b
T
型号
3216/1206 3.2/0.12 1.6/0.06 0.5/0.02 0.5/0.02 0.6/0.024
2012/0805 2.0/0.08 1.25/0.05 0.4/0.016 0.4/0.016 0.6/0.016
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自动点胶机的工作原理示意
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贴片胶的固化
在涂敷贴片胶的位置贴装元器件以后,需要固化 贴片胶,把元器件固定在电路板上。固化贴片胶 可以采用多种方法,比较典型的方法有三种:
·用电热烘箱或红外线辐射(可以用再流焊设备), 对贴装了元器件的电路板加热一定时间;
⑶ 第三阶段(1986~现在) 主要目标是降低成本,进一步改善电子产品的 性能-价格比; SMT工艺可靠性提高 。
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3. SMT的装配技术特点
表面安装技术和通孔插装元器件的方式相比, 具有以下优越性:
⑴ 实现微型化。 ⑵ 信号传输速度高。 ⑶ 高频特性好。 (4) 材料成本低。
(5)有利于自动化生 产,提高成品率和生 产效率。
③ 将AOI系统放在多功能贴片机后面,可以检查窄 间距、多引脚的集成电路贴片误差,甚至从元器件表 面印制的标记识别集成电路的品种是否正确。
④ 将AOI系统放在再流焊之后,可以检查焊接品质,
发现有缺陷的焊点。
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5.2.2 X射线检测设备(AXI)
组装有PLCC、SOJ、BGA、CSP和FC等集成电路的 电路板,在焊接完成以后,由于焊点在芯片的下面, 依靠人工目检或AOI系统都无从发现焊接缺陷,因此, 用X射线(x-ray)检测就成为判断这些器件焊接质 量的主要方法
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电子产品的SMT生产工艺
两种装配方案 1、纯SMT元件装配
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2、插件元件与SMT混合装配
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1、网板印锡膏、回流焊工艺
制作钢网
印锡膏
贴元件
回流焊
进行其他加工
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2、粘胶固化—波峰焊接工艺
⑹ SMT技术简化了电 子整机产品的生产工 序,降低了生产成本。
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5.1 SMT电路板组装工艺 方案与组装设备
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1. 表面装配元器件的特点
(1)SMT元件引脚距离短,目前引脚中心间距最 小的已经达到0.3mm。
(2) SMT元器件直接贴装在印制电路板的表面, 将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。
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2. 表面装配元器件的种类和规格
从结构形状分类,有薄片矩形、圆柱形、扁平异 形等; 从功能上分类为 无源元件(SMC,Surface Mounting Component) 有源器件(SMD,Surface Mounting Device) 机电元件三大类
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表面安装元件电阻、电容
生产厂家在大批量生产过程中,检测SMT电路板的 焊接质量,广泛使用自动光学检测(AOI)或自动X 射线检测(AXI)技术及设备。
采用电性能测试的方法,通过在线检测(ICT)仪或 飞针测试仪等自动化检测装置对焊接质量进行判断。
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5.2.1 自动光学检测设备(AOI)
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SMD分立器件的外形尺寸
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3、包装 片状元器件可以用三种包装形式提供给用
户:散装、管状料斗和盘状纸编带。
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SMT元器件的包装
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5.1.1 锡膏涂敷工艺和锡膏印刷机
1、锡膏 2、SMT所用的粘合剂(红胶)。用于SMT组装的固化胶
粘合剂,在110℃~130℃的温度下很快固化; 可经260℃以上的高温焊接。
DRC法是用给定的设计规则来检查电路图形,它能 从算法上保证被检测电路的正确性,统一评判标准, 帮助制造过程控制质量,并具有高速处理数据、编 程工作量小等特点,但它对边界条件的确定能力较 差。
图形识别法是用已经储存在计算机里的数字化设计 图形与实际产品的图形相比较,按照完好的电路样 板或计算机辅助设计(CAD或EDA)时编制的检查 程序进行比较,检查的精度取决于光学系统的分辨 率和检查程序设定的参数。这种方法用设计数据代 替DRC方法中预定的设计原则,具有明显的优越性, 但其采集的数据量较大,对系统的实时性反映能力 有较高的要求。
ICT测试原理
⑴ 电阻测试 R=U/I ⑵ 电容量测试 ⑶ 电感量测试 ⑷ 二极管测试。正向测试二极管时,加入一正向电
流,硅二极管的正向压降约为0.6V~0.7V;若加一反 向电流,二极管的压降会很大。 ⑸ 三极管测试,分三步测试三极管。 ⑹ 跳线测试。 ⑺ 测试集成电路
第5章 电子组装设备与组装生产线
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高等教育出版社
《电子产品制造工艺》第二版配套课件
引入:SMT技术概述
1、 SMT技术的发展 SMT,Surface Mounting Technology,也称
表面装配技术、表面组装技术 通孔插装技术:THT,Through-Hole
mounting Technology。
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