SMT技術(shù)5貼片課件

SMT--表面組裝技術(shù)

2/6/20231自動(dòng)貼片機(jī)的主要結(jié)構(gòu)

自動(dòng)貼片機(jī)相當(dāng)于機(jī)器人的機(jī)械手，能按照事先編制好的程序把元器件從包裝中取出來(lái)，并貼放到電路板相應(yīng)的位置上。貼片機(jī)有多種規(guī)格和型號(hào)，但它們的基本結(jié)構(gòu)都相同。貼片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括設(shè)備本體、片狀元器件供給系統(tǒng)、電路板傳送與定位裝置、貼裝頭及其驅(qū)動(dòng)定位裝置、貼片工具(吸嘴)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。為適應(yīng)高密度超大規(guī)模集成電路的貼裝，比較先進(jìn)的貼片機(jī)還具有光學(xué)檢測(cè)與視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)，保證芯片能夠高精度地準(zhǔn)確定位。圖6-1a是多功能貼片機(jī)的照片,圖6-1b是臺(tái)式半自動(dòng)貼片機(jī)的照片。2/6/20232貼裝頭

貼裝頭也叫吸—放頭，是貼片機(jī)上最復(fù)雜、最關(guān)鍵的部分，它相當(dāng)于機(jī)械手，它的動(dòng)作由拾取—貼放和移動(dòng)—定位兩種模式組成。貼裝頭通過(guò)程序控制，完成三維的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從供料系統(tǒng)取料后移動(dòng)到電路基板的指定位置上的操作。貼裝頭的端部有一個(gè)用真空泵控制的貼裝工具(吸嘴)，不同形狀、不同大小的元器件要采用不同的吸嘴拾放：一般元器件采用真空吸嘴，異形元件(例如沒(méi)有吸取平面的連接器等)用機(jī)械爪結(jié)構(gòu)拾放。當(dāng)換向閥門(mén)打開(kāi)時(shí)，吸嘴的負(fù)壓把SMT元器件從供料系統(tǒng)(散裝料倉(cāng)、管狀料斗、盤(pán)狀紙帶或托盤(pán)包裝)中吸上來(lái)；當(dāng)換向閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，吸盤(pán)把元器件釋放到電路基板上。貼裝頭通過(guò)上述兩種模式的組合，完成拾取—貼放元器件的動(dòng)作。2/6/20233多功能貼片機(jī)2/6/20235

貼裝頭的種類(lèi)分為單頭和多頭兩大類(lèi)，多頭貼裝頭又分為固定式和旋轉(zhuǎn)式，旋轉(zhuǎn)式包括水平旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)塔式和垂直旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)盤(pán)式兩種。圖6-2所示是垂直旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)盤(pán)式貼裝頭，旋轉(zhuǎn)頭上安裝有12個(gè)吸嘴，工作時(shí)每個(gè)吸嘴均吸取元件，吸嘴中都裝有真空傳感器與壓力傳感器。這類(lèi)貼裝頭多見(jiàn)于西門(mén)子公司的貼裝機(jī)中，通常貼裝機(jī)內(nèi)裝有兩組或四組貼裝頭，其中一組在貼片，另一組在吸取元件，然后交換功能以達(dá)到高速貼片的目的。如西門(mén)子的HS-50貼片機(jī)貼片速度為每小時(shí)5萬(wàn)個(gè)，而該公司2005年推出的SIPIACES-X系列貼片機(jī)的貼片速度已達(dá)到每小時(shí)8萬(wàn)個(gè)。2/6/20236垂直旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)盤(pán)式貼裝頭2/6/20237

MSR型水平旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)塔式貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)圖2/6/20239

供料系統(tǒng) 適合于表面組裝元器件的供料裝置有編帶、管狀、托盤(pán)和散裝等幾種形式。供料系統(tǒng)的工作狀態(tài)根據(jù)元器件的包裝形式和貼片機(jī)的類(lèi)型而確定。貼裝前，將各種類(lèi)型的供料裝置分別安裝到相應(yīng)的供料器支架上。隨著貼裝進(jìn)程，裝載著多種不同元器件的散裝料倉(cāng)水平旋轉(zhuǎn)，把即將貼裝的那種元器件轉(zhuǎn)到料倉(cāng)門(mén)的下方，便于貼裝頭拾取；紙帶包裝元器件的盤(pán)裝編帶隨編帶架垂直旋轉(zhuǎn)；管狀送料器定位料斗在水平面上二維移動(dòng)，為貼裝頭提供新的待取元件。2/6/202310 4.電路板定位系統(tǒng) 電路板定位系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化為一個(gè)固定了電路板的X—Y二維平面移動(dòng)的工作臺(tái)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的操縱下，電路板隨工作臺(tái)沿傳送軌道移動(dòng)到工作區(qū)域內(nèi)，并被精確定位，使貼裝頭能把元器件準(zhǔn)確地釋放到一定的位置上。精確定位的核心是“對(duì)中”，有機(jī)械對(duì)中、激光對(duì)中、激光加視覺(jué)混合對(duì)中以及全視覺(jué)對(duì)中方式。2/6/202311

對(duì)貼片質(zhì)量的要求

要保證貼片質(zhì)量，應(yīng)該考慮三個(gè)要素：貼裝元器件的正確性；貼裝位置的準(zhǔn)確性；貼裝壓力(貼片高度)的適度性。2/6/2023131.貼片工序?qū)N裝元器件的要求①元器件的類(lèi)型、型號(hào)、標(biāo)稱(chēng)值和極性等特征標(biāo)記，都應(yīng)該符合產(chǎn)品裝配圖和明細(xì)表的要求。②被貼裝元器件的焊端或引腳至少要有厚度的1／2浸入焊錫膏，一般元器件貼片時(shí)，焊錫膏擠出量應(yīng)小于0.2mm；窄間距元器件的焊錫膏擠出量應(yīng)小于0.1mm。③元器件的焊端或引腳都應(yīng)該盡量和焊盤(pán)圖形對(duì)齊、居中。再流焊時(shí)，熔融的焊料使元器件具有自定位效應(yīng)，允許元器件的貼裝位置有一定的偏差。2/6/202314

2.元器件貼裝偏差及貼片壓力(貼裝高度)①矩形元器件允許的貼裝偏差范圍。如圖6-7所示，圖a的元器件貼裝優(yōu)良，元器件的焊端居中位于焊盤(pán)上。圖b表示元件在貼裝時(shí)發(fā)生橫向移位(規(guī)定元器件的長(zhǎng)度方向?yàn)椤翱v向”)，合格的標(biāo)準(zhǔn)是：焊端寬度的3／4以上在焊盤(pán)上，即D1≥焊端寬度的75%，否則為不合格。圖c表示元器件在貼裝時(shí)發(fā)生縱向移位，合格的標(biāo)準(zhǔn)是：焊端與焊盤(pán)必須交疊，即D2≥0，否則為不合格。圖d表示元器件在貼裝時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)偏移，合格的標(biāo)準(zhǔn)是：D3≥焊端寬度的75%，否則為不合格。圖e表示元器件在貼裝時(shí)與焊焊錫膏圖形的關(guān)系，合格的標(biāo)準(zhǔn)是：元件焊端必須接觸焊焊錫膏圖形，否則為不合格。2/6/202315

③小外形集成電路(SOIC)允許的貼裝偏差范圍。允許有平移或旋轉(zhuǎn)偏差，但必須保證引腳寬度的3／4在焊盤(pán)上。如圖6-8所示、 ④四邊扁平封裝器件和超小型器件(QFP，包括PLCC器件)允許的貼裝偏差范圍要保證引腳寬度的3／4在焊盤(pán)上，允許有旋轉(zhuǎn)偏差，但必須保證引腳長(zhǎng)度的3／4在焊盤(pán)上。 ⑤BGA器件允許的貼裝偏差范圍。焊球中心與焊盤(pán)中心的最大偏移量小于焊球半徑，如圖6-9所示。⑥元器件貼片壓力(貼裝高度)。元器件貼片壓力要合適，如果壓力過(guò)小，元器件焊端或引腳就會(huì)浮放在焊錫膏表面，焊錫膏就不能粘住元器件，在電路板傳送和焊接過(guò)程中，未粘住的元器件可能移動(dòng)位置。2/6/202317圖6-8SOIC集成電路貼裝偏差圖6-9BGA集成電路貼裝偏差2/6/202318手工貼裝SMT元器件1.全手工貼裝 手工貼裝SMT元器件，俗稱(chēng)手工貼片。除了因?yàn)闂l件限制需要手工貼片焊接以外，在具備自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)里，假如元器件是散裝的或有引腳變形的情況，也可以進(jìn)行手工貼片，作為機(jī)器貼裝的補(bǔ)充手段。(1)手工貼片之前需要先在電路板的焊接部位涂抹助焊劑和焊錫膏。可以用刷子把助焊劑直接刷涂到焊盤(pán)上，也可以采用簡(jiǎn)易印刷工裝手工印刷焊錫膏或手動(dòng)滴涂焊錫膏。(2)采用手工貼片工具貼放SMT元器件。手工貼片的工具有：不銹鋼鑷子、吸筆、3～5倍臺(tái)式放大鏡或5～20倍立體顯微鏡、防靜電工作臺(tái)、防靜電腕帶。2/6/202319

(4)在手工貼片前必須保證焊盤(pán)清潔。新電路板上的焊盤(pán)都比較干凈，但返修的電路板在拆掉舊元件以后，焊盤(pán)上就會(huì)有殘留的焊料。貼換元器件到返修位置上之前，必須先用手工或半自動(dòng)的方法清除殘留在焊盤(pán)上的焊料，如使用電烙鐵、吸錫線(xiàn)、手動(dòng)吸錫器或用真空吸錫泵把焊料吸走。清理返修的電路板時(shí)要特別小心，在組裝密度越來(lái)越大的情況下，操作比較困難并且容易損壞其他元器件及線(xiàn)路板。2/6/202321

2.利用手動(dòng)貼片機(jī)貼片手動(dòng)貼片也可以利用手動(dòng)貼片機(jī)進(jìn)行，這類(lèi)貼片機(jī)的機(jī)頭有一套簡(jiǎn)易的手動(dòng)