項(xiàng)目二 SMT組裝過(guò)程的質(zhì)量檢測(cè)與分析（課堂PPT）

項(xiàng)目二SMT組裝過(guò)程的質(zhì)量檢測(cè)與分析,貼片質(zhì)量檢測(cè),MOUNT,1,MOUNT,表面貼裝對(duì)PCB的要求：,第一：外觀的要求,光滑平整,不可有翹曲或高低不平.否者基板會(huì)出現(xiàn)裂紋，傷痕，銹斑等不良.,第二：熱膨脹系數(shù)的關(guān)系.元件小于3.2*1.6mm時(shí)只遭受部分應(yīng)力，元件大于3.2*1.6mm時(shí)，必須注意。,第三：導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系.,第四：耐熱性的關(guān)系.耐焊接熱要達(dá)到260度10秒的實(shí)驗(yàn)要求，其耐熱性應(yīng)符合：150度60分鐘后，基板表面無(wú)氣泡和損壞不良。,第五：銅鉑的粘合強(qiáng)度一般要達(dá)到1.5kg/cm*cm,第六：彎曲強(qiáng)度要達(dá)到25kg/mm以上,第七：電性能要求,第八：對(duì)清潔劑的反應(yīng)，在液體中浸漬5分鐘，表面不產(chǎn)生任何不良，并有良好的沖載性,2,MOUNT,表面貼裝元件具備的條件,元件的形狀適合于自動(dòng)化表面貼裝,尺寸，形狀在標(biāo)準(zhǔn)化后具有互換性,有良好的尺寸精度,適應(yīng)于流水或非流水作業(yè),有一定的機(jī)械強(qiáng)度,可承受有機(jī)溶液的洗滌,可執(zhí)行零散包裝又適應(yīng)編帶包裝,具有電性能以及機(jī)械性能的互換性,耐焊接熱應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)定,3,電容,MOUNT,4,MOUNT,電阻,5,MOUNT,帶引線的塑料芯片載體,6,MOUNT,薄型小尺寸封裝,7,MOUNT,方型扁平式封裝,8,MOUNT,球柵陣列,9,MOUNT,10,MOUNT,表面貼裝元件的種類(lèi),有源元件（陶瓷封裝）,無(wú)源元件,單片陶瓷電容,鉭電容,厚膜電阻器,薄膜電阻器,軸式電阻器,CLCC（ceramicleadedchipcarrier）陶瓷密封帶引線芯片載體,DIP（dual-in-linepackage）雙列直插封裝,SOP（smalloutlinepackage）小尺寸封裝,QFP(quadflatpackage)四面引線扁平封裝,BGA(ballgridarray)球柵陣列,SMC泛指無(wú)源表面安裝元件總稱(chēng),SMD泛指有源表面安裝元件,11,阻容元件識(shí)別方法1元件尺寸公英制換算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）,Chip阻容元件,IC集成電路,英制名稱(chēng),公制mm,英制名稱(chēng),公制mm,1206,0805,0603,0402,0201,3.21.6,50,30,25,25,12,1.27,0.8,0.65,0.5,0.3,2.01.25,1.60.8,1.00.5,0.60.3,MOUNT,12,MOUNT,阻容元件識(shí)別方法2片式電阻、電容識(shí)別標(biāo)記,電阻,電容,標(biāo)印值,電阻值,標(biāo)印值,電阻值,2R2,5R6,102,682,333,104,564,2.2,5.6,1K,6800,33K,100K,560K,0R5,010,110,471,332,223,513,0.5PF,1PF,11PF,470PF,3300PF,22000PF,51000PF,13,MOUNT,IC第一腳的的辨認(rèn)方法,IC有缺口標(biāo)志,以圓點(diǎn)作標(biāo)識(shí),以橫杠作標(biāo)識(shí),以文字作標(biāo)識(shí)（正看IC下排引腳的左邊第一個(gè)腳為“1”）,14,MOUNT,來(lái)料檢測(cè)的主要內(nèi)容,15,MOUNT,貼片機(jī)的介紹,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。,這類(lèi)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(pán)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)。,這類(lèi)機(jī)型的缺點(diǎn)在于：貼片頭來(lái)回移動(dòng)的距離長(zhǎng)，所以速度受到限制。,16,MOUNT,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。,17,MOUNT,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(chē)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(chē)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。,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24個(gè)真空吸嘴(較早機(jī)型)至56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0.080.10秒鐘一片元件。,這類(lèi)機(jī)型的優(yōu)勢(shì)在于：,這類(lèi)機(jī)型的缺點(diǎn)在于：貼裝元件類(lèi)型的限制，并且價(jià)格昂貴。,18,MOUNT,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。,19,MOUNT,貼片機(jī)過(guò)程能力的驗(yàn)證：,第一步：最初的24小時(shí)的干循環(huán)，期間機(jī)器必須連續(xù)無(wú)誤地工作。,第二步：要求元件準(zhǔn)確地貼裝在兩個(gè)板上，每個(gè)板上包括32個(gè)140引腳的玻璃心子元件。主板上有6個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)，用作機(jī)器貼裝前和視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)檢驗(yàn)元件貼裝精度的參照。貼裝板的數(shù)量視乎被測(cè)試機(jī)器的特定頭和攝像機(jī)的配置而定。,第三步：用所有四個(gè)貼裝芯軸，在所有四個(gè)方向：0,90,180,270貼裝元件。,一種用來(lái)驗(yàn)證貼裝精度的方法使用了一種玻璃心子，它和一個(gè)“完美的”高引腳數(shù)QFP的焊盤(pán)鑲印在一起，該QFP是用來(lái)機(jī)器貼裝的(看引腳圖)。通過(guò)貼裝一個(gè)理想的元件，這里是140引腳、0.025”腳距的QFP，攝像機(jī)和貼裝芯軸兩者的精度都可被一致地測(cè)量到。除了特定的機(jī)器性能數(shù)據(jù)外，內(nèi)在的可用性、生產(chǎn)能力和可靠性的測(cè)量應(yīng)該在多臺(tái)機(jī)器的累積數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提供。,20,MOUNT,貼片機(jī)過(guò)程能力的驗(yàn)證：,第四步：用測(cè)量系統(tǒng)掃描每個(gè)板，可得出任何偏移的完整列表。每個(gè)140引腳的玻璃心子包含兩個(gè)圓形基準(zhǔn)點(diǎn)，相對(duì)于元件對(duì)應(yīng)角的引腳布置精度為0.0001”，用于計(jì)算X、Y和q旋轉(zhuǎn)的偏移。所有32個(gè)貼片都通過(guò)系統(tǒng)測(cè)量，并計(jì)算出每個(gè)貼片的偏移。這個(gè)預(yù)定的參數(shù)在X和Y方向?yàn)?.003”，q旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?.2，機(jī)器對(duì)每個(gè)元件貼裝都必須保持。,第五步：為了通過(guò)最初的“慢跑”，貼裝在板面各個(gè)位置的32個(gè)元件都必須滿足四個(gè)測(cè)試規(guī)范：在運(yùn)行時(shí)，任何貼裝位置都不能超出0.003”或0.2的規(guī)格。另外，X和Y偏移的平均值不能超過(guò)0.0015”，它們的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須在0.0006”范圍內(nèi)，q的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須小于或等于0.047，其平均偏移量小于0.06，Cpk(過(guò)程能力指數(shù)processcapabilityindex)在所有三個(gè)量化區(qū)域都大于1.50。這轉(zhuǎn)換成最小4.5s或最大允許大約每百萬(wàn)之3.4個(gè)缺陷(dpm,defectspermillion)。,21,MOUNT,貼片機(jī)過(guò)程能力的驗(yàn)證：,3=2,700DPM4=60DPM5=0.6DPM6=0.002DPM,在今天的電子制造中，希望cmk要大于1.33，甚至還大得多。1.33的cmk也顯示已經(jīng)達(dá)到4工藝能力。6的工藝能力，是今天經(jīng)?？吹降囊粋€(gè)要求，意味著cmk必須至少為2.66。在電子生產(chǎn)中，DPM的使用是有實(shí)際理由的，因?yàn)槊恳粋€(gè)缺陷都產(chǎn)生成本。統(tǒng)計(jì)基數(shù)3、4、5、6和相應(yīng)的百萬(wàn)缺陷率(DPM)之間的關(guān)系如下：,在實(shí)際測(cè)試中還有專(zhuān)門(mén)的分析軟件是JMP專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)分析，這樣簡(jiǎn)化了整個(gè)的過(guò)程，得到的數(shù)據(jù)減少了人為的錯(cuò)誤。,22,貼片質(zhì)量分析,貼片機(jī)是典型的光、機(jī)、電、氣高度集成的一體化設(shè)備，其制造要求比較高，目前我國(guó)尚無(wú)能力制造高檔貼片機(jī)。相對(duì)SMT工序環(huán)節(jié)，貼片質(zhì)量對(duì)貼片機(jī)的性能依賴(lài)更大，與人的因素相對(duì)較小。影響貼片質(zhì)量的關(guān)鍵因素包括：貼片力、貼片的速度/加速度、貼片機(jī)的貼片精度、元器件、焊膏與PCB。,MOUNT,23,1.貼片力,貼片是在貼片頭拾取元器件，然后運(yùn)動(dòng)要貼裝的位置正上方一定高度后，釋放元器件，元器件在重力的作用下，貼裝到指定位置。在實(shí)際貼片過(guò)程中，貼片頭一般可分為無(wú)對(duì)中爪貼片頭和有對(duì)中爪貼片頭兩種。,MOUNT,24,無(wú)對(duì)中爪貼片頭,對(duì)于無(wú)對(duì)中爪貼片頭而言，由于貼片頭只有真空吸嘴，所以對(duì)元器件的機(jī)械損傷較小。,MOUNT,25,有對(duì)中爪貼片頭,而對(duì)于有對(duì)中爪貼片頭來(lái)說(shuō)，在貼片頭上裝有機(jī)械對(duì)中爪，使得在貼裝過(guò)程中，由于對(duì)中爪的加持作用，對(duì)元器件產(chǎn)生較大的加持力，這就很有可能造成尺寸較小或引腳的元件的損壞。,MOUNT,26,2.貼片高度,貼片高度也就是元器件釋放時(shí)吸嘴距離PCB板面的高度，在沒(méi)有額外施加力的情況下，貼片高度將直接影響元器件對(duì)PCB的沖擊力，高度越高，沖擊力就越大，從而造成焊膏坍塌等。,MOUNT,27,3.貼片速度與加速度,貼片速度與加速度不僅影響生產(chǎn)率，而且影響貼片質(zhì)量。如果PCB工作臺(tái)在工作過(guò)程中快速移動(dòng)，元器件質(zhì)量越大，受的沖擊越大，從而造成移位，降低貼裝精度。,MOUNT,28,4.元器件,元器件越小，對(duì)貼片的精度要求就越高，很小的旋轉(zhuǎn)誤差或平移就會(huì)使元器件貼偏甚至完成偏離焊盤(pán)。在實(shí)際的生產(chǎn)線，一般都配置了至少兩臺(tái)貼片機(jī)，即高速貼片機(jī)、高精度貼片機(jī)。,MOUNT,29,5.焊膏,焊膏在焊接后提供預(yù)期的電氣與機(jī)械連接，它還在貼裝過(guò)程中要求提供足夠的黏附力固定元器件。焊膏印刷后就應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行貼片工序，否則，因?yàn)橹竸┑难杆贀]發(fā)而黏性下降。,MOUNT,30,6.貼裝精度,(1)基板精度(2)基板定位精度(3)XY軸平移誤差(4)Z軸運(yùn)動(dòng)誤差(5)元器件定位精度(6)元器件定位精度,MOUNT,31,貼片質(zhì)量檢測(cè),最基本的質(zhì)量檢測(cè)安排是在高速貼片機(jī)之后與再流焊之前配置AOI,對(duì)貼片質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的內(nèi)容包括：(1)元器件貼片精度(2)控制細(xì)間距器件與BGA的貼裝(3)再流焊之前的各類(lèi)缺陷。(4)運(yùn)用字符識(shí)別軟件讀取元器件的數(shù)值或極性識(shí)別，判斷是否貼錯(cuò)或反貼。,MOUNT,32,貼片缺陷分析,貼片缺陷大致包括以下幾種：元器件漏貼、元器件貼錯(cuò)、元器件極性貼反、沒(méi)滿足最小電氣間隙、元器件貼偏等。,MOUNT,33,1.元器件漏貼,在貼裝過(guò)程中，一般采用真空檢測(cè)器檢測(cè)元器件是否被拾取，如果元器件已經(jīng)被拾取，則會(huì)在貼裝頭中形成真空，真空檢測(cè)器感覺(jué)到真空后就顯示已經(jīng)被拾取，但是如果吸嘴被雜質(zhì)堵住，貼片頭內(nèi)業(yè)會(huì)形成真空，這時(shí)真空檢測(cè)器也會(huì)顯示元器件被拾取，但實(shí)際并沒(méi)有拾取元器件，那么就造成漏貼。,MOUNT,34,2.元器件錯(cuò)貼,貼片機(jī)將元器件貼裝到了不應(yīng)該屬于它的位置，而屬于它的位置被別的元器件代替，即出現(xiàn)錯(cuò)貼。元器件錯(cuò)貼很可能是喂料器的位置錯(cuò)了，或者是在編寫(xiě)貼裝程序時(shí)將元器件數(shù)據(jù)填錯(cuò)了，或者是程序設(shè)定與喂料器不匹配。,MOUNT,35,3.元器件極性貼反,對(duì)于無(wú)源器件來(lái)說(shuō)，沒(méi)有極性問(wèn)題。但是對(duì)于二極管、三極管、集成電路等有源器件來(lái)說(shuō)，元器件引腳必須嚴(yán)格按照正負(fù)極性進(jìn)行貼裝。否則，即使元器件準(zhǔn)確貼裝在焊盤(pán)上也不能滿足有效的電氣連接，這種缺陷很可能跟喂料器、貼裝程序有關(guān)。,MOUNT,36,4.沒(méi)有滿足最小電氣間隙,有些元器件在貼裝時(shí)發(fā)生了很小的偏移，就單個(gè)元器件來(lái)說(shuō)這種偏移是可以接受的，但是當(dāng)相臨兩個(gè)元器件相對(duì)偏移時(shí)，這種很小的偏移可能不滿足最小電氣間隙，而這種情況往往讓人們忽略，造成嚴(yán)重的后果。,MOUNT,37,5.元器件貼偏,元器件貼偏一般是由于貼片機(jī)精度不夠或振動(dòng)沖擊造成的，包括X-Y軸的傳動(dòng)誤差、Z軸的旋轉(zhuǎn)精度、視覺(jué)系統(tǒng)及其分辨率、PCB的精度等因素有關(guān)。,MOUNT,3