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    技術天地

    5大SMT經典工藝步驟

    一、榜首過程:
    製程規劃 外表黏著拼裝製程,特別是針對微小間距元件,需求不斷的監視製程,及有體系的檢視。舉例說明,在美國,焊錫接點質量標準是根據 IPC-A-620及國家焊錫標準 ANSI / J-STD-001。了解這些準則及標準后,規劃者才干研發出契合工業標準需求的產品。 
     
    二、量產規劃:
    量產規劃包含了所有大量生產的製程、拼裝、可測性及可*性,而且是以書面文件需求為起點。 一份完好且清晰的拼裝文件,對從規劃到製造一系列轉化而言,是肯定必要的也是成功的保證。其相關文件及CAD材料清單包含材料清單(BOM)、合格廠商名單、拼裝細節、特殊拼裝指引、PC板製造細節及磁片內含 Gerber材料或是 IPC-D-350程式。 在磁片上的CAD材料對開發測驗及製程冶具,及編寫自動化拼裝設備程式等有極大的幫助。其中包含了X-Y軸座標方位、測驗需求、概要圖形、線路圖及測驗點的X-Y座標。 
     
    三、PC板質量
    從每一批貨中或某特定的批號中,抽取一樣品來測驗其焊錫性。這PC板將先與製造廠所供給的產品材料及IPC上標定的質量標準相比對。接下來就是將錫膏印到焊墊上迴焊,如果是運用有機的助焊劑,則需求再加以清洗以去除殘留物。在評估焊點的質量的一起,也要一起評估PC板在經歷迴焊后外觀及尺度的反應。相同的檢驗方法也可應用在波峰焊錫的製程上。 拼裝製程開展 這一過程包含了對每一機械動作,以肉眼及自動化視覺設備進行不間斷的監控。
     
    四、舉例說明,主張運用雷射來掃描每一PC板面上所印的錫膏體積。 在將樣本放上外表黏著元件(SMD) 并經過迴焊后,品管及工程人員需逐個檢視每元件接腳上的吃錫情況,每一成員都需求詳細紀錄被迫元件及多腳數元件的對位情況。在經過波峰焊錫製程后,也需求在仔細檢視焊錫的均勻性及判別出由於腳距或元件相距太近而有或許會使焊點產生缺點的潛在方位。 細微腳距技術 細微腳距拼裝是一先進的構裝及製造概念。元件密度及雜亂度都遠大於目前市場干流產品,若是要進入量產階段,有必要再修正一些參數后方可投入生產線。 舉例說明,細微腳距元件的腳距為 0.025“或是更小,可適用於標準型及ASIC元件上。對這些元件而言其工業標準有十分寬的容許差錯,就(如圖一)所示。正因為元件供貨商彼此間的容許差錯各有不同,所以焊墊尺度有必要要為此元件量身定製,或是進行再修正才干真實進步拼裝良率。 
     
    五、微細腳距元件之焊墊應有最小及最大之差錯容許值 焊墊外型尺度及間距一般是遵循 IPC-SM-782A的標準。但是,為了到達製程上的需求,有些焊墊的形狀及尺度會和這標準有些許的出入。對波峰焊錫而言其焊墊尺度一般會稍微大一些,為的是能有比較多的助焊劑及焊錫。對於一些一般都堅持在製程容許差錯上下限鄰近的元件而言,適度的調整焊墊尺度是有其必要的。 外表黏著元件放置方位的共同性 儘管將所有元件的放置方位,規劃成一樣不是完全必要的,可是對同一類型元件而言,其共同性將有助於進步拼裝及檢視功率。對一雜亂的板子而言有接腳的元件,一般都有相同的放置方位以節省時間。原因是因為放置元件的抓頭一般都是固定一個方向的,有必要要旋轉板子才干改動放置方位。致於一般外表黏著元件則因為放置機的抓頭能自在旋轉,所以沒有這方面的問題。但若是要過波峰焊錫爐,那元件就有必要統一其方位以削減其暴露在錫流的時間。 一些有極性的元件的極性,其放置方向是早在整個線路規劃時就已決議,製程工程師在了解其線路功用后,決議放置元件的先后次第能夠進步拼裝功率,可是有共同的方向性或是類似的元件都是能夠增進其功率的。若是能統一其放置方位,不僅在撰寫放置元件程式的速度能夠縮短,也一起能夠削減過錯的發生。 共同(和足夠)的元件間隔 全自動的外表黏著元件放置機一般來說是適當精確的,但規劃者在測驗著進步元件密度的一起,往往會疏忽掉量產時雜亂性的問題。
     
    舉例說明,當高的元件太*近一微細腳距的元件時,不僅會阻擋了檢視接腳焊點的視線也一起阻礙了重工或重工時所運用的東西。 波峰焊錫一般運用在比較低、矮的元件如二極體及電晶體等。小型元件如SOIC等也可運用在波峰焊錫上,可是要留意的是有些元件無法承受直接暴露在錫爐的高熱下。 為了保證拼裝質量的共同性,元件間的間隔必定要大到足夠且均勻的暴露在錫爐中。為保證焊錫能觸摸到每一個接點,高的元件要和低、矮的元件,堅持必定的間隔以防止遮蔽效應。若是間隔不足,也會阻礙到元件的檢視和重工等工作。 工業界已開展出一套標準應用在外表黏著元件。如果有或許,儘或許運用契合標準的元件,如此可使規劃者能樹立一套標準焊墊尺度的材料庫,使工程師也更能掌握製程上的問題。規劃者可發現已有些國家樹立了類似的標準,元件的外觀或許類似,可是其元件之引腳角度卻因生產國家之不同而有所差異。舉例說明, SOIC元件供應者來自北美及歐洲者都能契合EIZ標準,而日本產品則是以EIAJ為其外觀規劃準則。要留意的是就算是契合EIAJ標準,不同公司生產的元件其外觀上也不完全相同。 為進步生產功率而規劃 拼裝板子能夠是適當簡單,也可是十分雜亂,全視元件的形狀及密度來決議。一雜亂的規劃能夠做成有功率的生產且削減困難度,但若是規劃者沒留意到製程細節的話,也會變得十分的困難的。拼裝計劃有必要一開始在規劃的時分就考慮到。一般只要調整元件的方位及置放方位,就能夠添加其量產性。若是一PC板尺度很小,具不規則外形或有元件很*近板邊時,能夠考慮以連板的方法來進行量產。 
     
    測驗及修補 一般運用桌上小型測驗東西來偵測元件或製程缺失是適當不準確且費時的,測驗方法有必要在規劃時就加以考慮進去。例如,如要運用ICT測驗時就要考慮在線路上,規劃一些探針能觸摸的測驗點。測驗體系內有事先寫好的程式,可對每一元件的功用加以測驗,可指出那一元件是故障或是放置過錯,并可判別焊錫接點是否良好。在偵測過錯上還應包含元件接點間的短路,及接腳和焊墊之間的空焊等現象。 若是測驗探針無法觸摸到線路上每一共通的接點(common junction)時,則要單個量測每一元件是無法辦到的。特別是針對微細腳距的拼裝,更需求依靠自動化測驗設備的探針,來量測所有線路上相通的點或元件間相聯的線。若是無法這樣做,那退而求其次致少也要經過功用測驗才干夠,不然只要等出貨后顧客用壞了再說。 ICT測驗是依不必產品製作不同的冶具及測驗程式,若在規劃時就考慮到測驗的話,那產品將能夠很容易的檢測每一元件及接點的質量。(圖二)所示為能夠目視看到的焊錫接點不良。但是,錫量不足及十分小的短路則只要依靠電性測驗來查看。 
     
    圖二、焊點缺點,以目視檢測,包含因接腳共平面問題所形成的空焊及短路,自動測驗機在發現肉眼無法檢測出的缺點時,是有其存在的必要的。 由於榜首面及第二面的元件密度或許完全相同,所以傳統所運用的測驗方法或許無法偵測悉數過錯。儘管在高密度微細腳距的PC板上有小的導通孔(via)墊可供探針觸摸,但一般仍會期望加大此導通孔墊以供運用。 決議最有功率之拼裝 對所有的產品都供給相同的拼裝程序是不切實際的。對於不同元件、不同密度及雜亂性的產品拼裝,至少會運用二種以上的拼裝過程。至於更困難的微細腳距元件拼裝,則需求運用不同的拼裝方法以保證功率及良率。 整個產品上元件密度的升高及高比率運用微細腳距元件都將使得拼裝(測驗及檢視)的困難度大幅進步。有些方法可供挑選:外表黏著元件在單面或雙面、外表黏著元件及微細腳距元件在單面或雙面。 當製程雜亂度升高時,費用也隨之上升。舉例說明,在規劃微細腳距元件於一面或雙面之前,規劃者有必要了解到此一製程的困難度及所需費用。另一件則是混載製程。PC板一般都是採用混載製程,也就是包含了穿孔元件在板子上。在一自動化生產線上,外表黏著元件是以迴焊為首要方法,而有接腳的元件則是以波峰焊錫法為主。在這時有接腳的元件,就有必要等迴焊元件都上完后再進行拼裝。 迴焊焊接 迴焊焊接是運用錫、鉛合金為成份的錫膏。這錫膏再以非觸摸的加熱方法如紅外線、熱風等,將其加熱液化。波峰焊錫法可用來焊接有接腳元件及部份外表黏著元件,但要留意的是,這些元件有必要先以環氧樹脂固定,才干暴露在熔融的錫爐裡。以下幾種連線生產方法可供參考:迴焊焊接、雙面迴焊焊接、迴焊/波峰焊錫、雙面迴焊/波峰焊錫、雙面迴焊/挑選性波峰焊錫等方法。 迴焊/波峰焊錫及雙面迴焊/波峰焊錫,需求先用環氧樹脂將第二面的外表黏著元件悉數固定起來(元件會暴露在熔融的錫中)。規劃者在運用自動元件於波峰焊錫中要特別的留意。 挑選性波峰焊錫法,是先用簡單的冶具將先前以迴焊方法裝上的元件遮蔽起來,再去過錫爐。這種方法能夠把元件以冶具保護起來,只露出部份挑選性區域來經過熔融的錫。這方法還需求考慮到兩種不同的元件(外表黏著元件及插件式元件)之間的間隔,是否能保證足夠的流錫能不受限制的流到焊點。較高的元件(高於3mm)最好是放到榜首面,避免添加冶具的厚度(如圖三所示)。 圖三、在雙面迴焊后運用挑選性波峰焊錫時,外表黏著元件和插件式元件接腳要堅持必定的間隔,以保證錫流能順暢流過這些焊點。 魯柏特方法(Ruppert process)供給製程工程師,一次就將迴焊元件及插件式元件焊接好的方法。將一計算過的錫膏量放置到每一穿孔焊墊的四周。當錫膏熔化時會自動流入穿孔內, 填滿孔穴并完結焊接接點。當運用這種方法時元件有必要要能承受迴焊時的高溫。 冶具開發文件 開發PC板拼裝用冶具需求詳細如CAD等的材料。Gerber file或IPC-D-350用來製作板子的材料也常在撰寫機器程式,開印刷鋼版及製造測驗冶具時被用到。儘管每一部份所運用的程式相容性都不同,但全自動的機械設備,一般都會有自動轉化或翻譯的軟體來把CAD材料轉成可辨視的格式。運用材料的單位包含拼裝機器的程式、印刷鋼版製作、真空冶具製作及測驗冶具等。 結論 工程師或許會運用數種不同的老練製程方法,來焊接許多品種的元件到基板上面。有著完好的計劃及一清晰易懂的拼裝流程過程及需求,規劃者能夠更容易準備出一契合生產線生產的產品。供給一好的PC板規劃及完好且清晰的文件,能夠保證拼裝質量、功用及可*度都能在必定預算下順暢到達目地。

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