SMD[表面貼裝器件]

SMD[表面貼裝器件]

SMD:它是Surface Mounted Devices的縮寫,意為:表面貼裝器件,它是SMT(Surface Mount Technology)元器件中的一種。在電子線路板生產的初級階段,過孔裝配完全由人工來完成。首批自動化機器推出後,它們可放置一些簡單的引腳元件,但是複雜的元件仍需要手工放置方可進行波峰焊。表面組裝元件(Surface Mounted components)主要有矩形片式元件、圓柱形片式元件、複合片式元件、異形片式元件。

基本信息

發展

SMDSMD
表面貼裝元件在大約二十年前推出,並就此開創了一個新紀元。從無源元件到有源元件和積體電路,最終都變成了表面貼裝器件(SMD)並可通過拾放設備進行裝配。在很長一段時間內人們都認為所有的引腳元件最終都可採用SMD封裝。

元件

分類

主要有片式電晶體積體電路
積體電路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、FC、MCM等。
舉例如下:
1、連線件(Interconnect):提供機械與電氣連線/斷開,由連線插頭和插座組成,將電纜、支架、機箱或其它PCB與PCB連線起來;可是與板的實際連線必須是通過表面貼裝型接觸。
2、a有源電子元件(Active):在模擬或數字電路中,可以自己控制電壓和電流,以產生增益或開關作用,即對施加信號有反應,可以改變自己的基本特性。
b無源電子元件(Inactive):當施以電信號時不改變本身特性,即提供簡單的、可重複的反應。
3、異型電子元件(Odd-form):其幾何形狀因素是奇特的,但不必是獨特的。因此必須用手工貼裝,其外殼(與其基本功能成對比)形狀是不標準的例如:許多變壓器、混合電路結構、風扇、機械開關塊,等。

參數

各種SMT元器件的參數規格
Chip片電阻,電容等:尺寸規格:0201,0402,0603,0805,1206,1210,2010,等。
鉭電容:尺寸規格:TANA,TANB,TANC,TANDSOT
電晶體:SOT23,SOT143,SOT89等melf圓柱形元件:二極體,電阻等
SOIC積體電路:尺寸規格:SOIC08,14,16,18,20,24,28,32
QFP密腳距積體電路PLCC積體電路:PLCC20,28,32,44,52,68,84
BGA球柵列陣包裝積體電路:列陣間距規格:1.27,1.00,0.80
CSP積體電路:元件邊長不超過裡面晶片邊長的1.2倍,列陣間距<0.50的microBGA
噴嘴噴霧霧粒的統計平均直徑,有很多評價方法,通常有算術統計平均直徑,幾何統計平均直徑,不過最常用的是索泰爾平均,簡稱SMD。
其原理是將所有的霧粒用具有相同表面積和體積的均一直徑的圓球來近似,所求的圓球直徑即為索泰爾平均直徑。
由於這種統計平均很好的反映了課題的物理特性,因此在實際中套用最廣。

特點

組裝密度高、電子產品體積小、重量輕,貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右,一般採用SMT之後,電子產品體積縮小40%~60%,重量減輕60%~80%。
可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。
高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。
易於實現自動化,提高生產效率。降低成本達30%~50%。節省材料、能源、設備、人力、時間等。

檢驗

表面組裝元器件檢驗。元器件主要檢測項目包括:可焊性、引腳共面性和使用性,應由檢驗部門作抽樣檢驗。元器件可焊性的檢測可用不鏽鋼鑷子夾住元器件體浸入235±5℃或230±5℃的錫鍋中,2±0.2s或3±0.5s時取出。在20倍顯微鏡下檢查焊端的沾錫情況,要求元器件焊端90%以上沾錫。
作為加工車間可做以下外觀檢查:
⒈目視或用放大鏡檢查元器件的焊端或引腳表面是否氧化或有無污染物。
⒉元器件的標稱值、規格、型號、精度、外形尺寸等應與產品工藝要求相符。
⒊SOT、SOIC的引腳不能變形,對引線間距為0.65mm以下的多引線QFP器件,其引腳共面性應小於0.1mm(可通過貼裝機光學檢測)。
⒋要求清洗的產品,清洗後元器件的標記不脫落,且不影響元器件性能和可靠性(清洗後目檢)。

理論

檢查方法論:本文闡述,過程監測可以防止電路板缺陷,並提高全面質量。
檢查可以經常提醒你,你的裝配工藝是不是還有太多的變數。即使在你的製造工藝能夠達到持續的零缺陷生產之後,某種形式的檢查或者監測對於保證所希望的質量水平還是必要的。表面貼裝裝配是一系列非常複雜的事件與大量單獨行動。我們的訣竅是要建立一個平衡的檢查(inspection)與監測(monitering)的策略,而不需要進行100%的檢查。本文要討論的是檢查方法、技術和手工檢查工具,以及回顧一下自動檢查工具和使用檢查結果(缺陷數量與類型)來改善工藝與產品的質量。
檢查是一種以產品為中心的活動,而監測是以工藝為中心的活動。兩者對於一個品質計畫都是需要的,但是,長期的目標應該是少一點產品檢查和多一點工藝監測。產品檢查是被動的(缺陷已經發生),而工藝監測是主動的(缺陷可以防止)-很明顯,預防比對已經存在的缺陷作被動反應要有價值地多。
檢查其實是一個篩選過程,因為它企圖找出不可接受的產品去修理。事實十分清楚,大量的檢查不一定提高或保證產品品質。德明(Deming)十四點中的第三點說,“不要指望大批檢查”。德明強調,一個強有力的工藝應該把重點放在建立穩定的、可重複的、統計上監測的工藝目標上,而不是大批量的檢查。檢查是一個主觀的活動,即使有相當程度的培訓,它也是一個困難的任務。在許多情況中,你可以叫一組檢查員來評估一個焊接點,但是得到幾種不同的意見。
操作員疲勞是為什麼100%檢查通常找不出每一個製造缺陷的原因,另外,這是一個成本高、無價值增值的操作。它很少達到更高產品質量和顧客滿意的所希望目標。
幾年前,我們開始了使用“過程監測”這個術語,而不是檢查員,因為我們想要將生產場所的思想觀念從被動反應轉變到主動預防。一個檢查員通常坐在裝配線的末尾,檢查產品。在一個理想的情況中,工藝監測活動是產品檢查與工藝監測之間的一個平衡-例如,確認正確的工藝參數正在使用,測量機器的性能,和建立與分析控制圖表。工藝監測承擔這些活動的一個領導角色;它們幫助機器操作員完成這些任務。培訓是一個關鍵因素。工藝監測員與機器操作員必須理解工藝標準(例如,IPC-A-610)、工藝監測的概念和有關的工具(例如,控制圖表、Pareto圖表等)。工藝監測員也提高產品品質和過程監測。作為製造隊伍中的關鍵一員,監測員鼓勵一種缺陷預防的方法,而不是一種查找與修理的方法。
過分檢查也是一個普遍的問題。在許多情況中,過分檢查只是由於對IPC-A-610工藝標準的錯位理解所造成的。例如,對於插入安裝的元件,許多檢查員還希望板的兩面完美的焊接圓腳,通孔完全充滿。可是,這不是IPC-A-610所要求的。檢查質量隨著檢查員的注意力緊張與集中的程度而波動。例如,懼怕(管理層的壓力)可能提高生產場所的注意力集中程度,一段時間內質量可能改善。可是,如果大批檢查是主要的檢查方法,那么缺陷產品還可能產生,並可能走出工廠。
我們應該迴避的另一個術語是補焊(touch-up)。在正個行業,許多雇員認為補焊是一個正常的、可接受的裝配工藝部分。這是非常不幸的,因為任何形式的返工與修理都應該看作是不希望的。返工通常看作為不希望的,但它是灌輸在整個製造組織的必要信息。重要的是建立一個把缺陷與返工看作是可避免的和最不希望的製造環境。
對於多數公司,手工檢查是第一道防線。檢查員使用各种放大工具,更近地查看元件與焊接點。IPC-A-610基於檢查元件的焊盤寬度建立了一些基本的放大指引。這些指引的主要原因是避免由於過分放大造成的過分檢查。例如,如果焊盤寬度是0.25~0.50mm,那末所希望的放大倍數是10X,如有必要也可使用20X作參考。
每個檢查員都有一種喜愛的檢查工具;有一種機械師使用的三個鏡片摺疊式袖珍放大鏡是比較好的。它可以隨身攜帶,最大放大倍數為12X,這剛好適合於密間距焊接點。或許,最常見的檢查工具是顯微鏡,放大範圍10-40X。但是顯微鏡連續使用時造成疲勞,通常導致過分檢查,因為放大倍數通常超過IPC-A-610的指引。當然在需要仔細檢查可能的缺陷時還是有用的。
對於一般檢查,首選一種配備可變焦鏡頭(4-30X)和高清晰度彩色監視器的視頻系統。這些系統容易使用,更重要的是比顯微鏡更不容易疲勞。高質量的視頻系統價格不到$2000美元,好的顯微鏡價格也在這個範圍。視頻系統的額外好處是不止一個人可以看到物體,這在培訓或者檢查員需要第二種意見時是有幫助的。EdmundScientific公司有大量的放大工具,從手持式放大鏡到顯微鏡到視頻系統。
概括起來,建立一個介於0-100%檢查的平衡的監測策略是一個挑戰。從這一點,關鍵的檢查點,我們將討論檢查設備。
自動化是奇妙的;在許多情況中,比檢查員更準確、快速和效率高。但可能相當昂貴,決定於其複雜化程度。自動化檢查設備可能會淡化人的意識,給人一個安全的錯覺。
錫膏檢查。錫膏印刷是一個複雜的過程,它很容易偏離所希望的結果。需要一個清晰定義和適當執行的工藝監測策略來保持該工藝受控。至少要人工檢查覆蓋區域和測量厚度,但是最好使用自動化的覆蓋、厚度和體積的測量。使用極差控制圖(X-barRchart)來記錄結果。
錫膏檢查設備有簡單的3X放大鏡到昂貴的自動線上機器。一級工具使用光學或雷射測量厚度,而二級工具使用雷射測量覆蓋區域、厚度和體積。兩種工具都是離線使用的。三級工具也測量覆蓋區域、厚度和體積,但是線上安裝的。這些系統的速度、精度和可重複性是不同的,取決於價格。越貴的工具提供更好的性能。
對於大多數裝配線,特別是高混合的生產,首選中等水平性能,它是離線的、安裝台面的工具,測量覆蓋面積、厚度和體積。這些工具具有靈活性,成本低於$50,000美元,一般都提供所希望數量的反饋信息。很明顯,自動化工具成本都貴得多($75,000-$200,000美元)。可是,它們檢查板速度更快,更方便,因為是線上安裝的。最適合於大批量、低混合的裝配線。
膠的檢查。膠的分配是另一容易偏離所希望結果的複雜工藝。與錫膏印刷一樣,需要一個清晰定義和適當執行的工藝監測策略,以保持該工藝受控。推薦使用手工檢查膠點直徑。使用極差控制圖(X-barRchart)來記錄結果。
在一個滴膠循環的前後,在板上滴至少兩個隔離的膠點來代表每一點直徑是一個好主意。這允許操作員比較帝膠循環期間的膠點品質。這些點也可以用來測量膠點直徑。膠點檢查工具相對不貴,基本上有攜帶型或台式測量顯微鏡。還不知道有沒有專門設計用於膠點檢查的自動設備。一些自動光學檢查(AOI,automatedopticalinspection)機器可以調整用來完成這個任務,但可能是大材小用。
最初產品(first-article)的確認。公司通常對從裝配線上下來的第一塊板進行詳細的檢查,以證實機器的設定。這個方法慢、被動和不夠準確。常見到一塊複雜的板含有至少1000個元件,許多都沒有標記(值、零件編號等)。這使檢查困難。驗證機器設定(元件、機器參數等)是一個積極的方法。AOI可以有效地用於第一塊板的檢查。一些硬體與軟體供應商也提供送料器(feeder)設定確認軟體。
協調機器設定的驗證是一個工藝監測員的理想角色,他通過一張檢查表的幫助帶領機器操作員通過生產線確認過程。除了驗證送料器的設定之外,工藝監測員應該使用現有工具仔細地檢查最初的兩塊板。在回流焊接之後,工藝監測員應該進行對關鍵元件(密間距元件、BGA、極性電容等)快速但詳細的檢查。同時,生產線繼續裝配板。為了減少停機時間,在工藝監測員檢查最初兩塊回流之後的板的同時,生產線應該在回流之前裝滿板。這可能有點危險,但是通過驗證機器設定可以獲得這樣做的信心。
X射線檢查。基於經驗,X射線對於BGA裝配不一定要強制使用。可是,它當然是手頭應該有的一個好工具,如果你買得起的話。應該推薦對CSP裝配使用它。X射線對檢查焊接短路非常好,但對查找焊接開路效果差一點。低成本的X射線機器只能往下看,對焊接短路的檢查是足夠的。可以將檢查中的物體傾斜的X射線機器對檢查開路比較好。
自動光學檢查(AOI)。十年前,光學檢查被用作可以解決每個人的品質問題的工具。後來該技術被停止不用,因為它不能跟上裝配技術的步伐。在過去五年中,它又作為一種合乎需要的技術再次出現。一個好的工藝監測策略應該包括一些重疊的工具,如線上測試(ICT)、光學檢查、功能測試和外觀檢查。這些過程相互重疊、相互補充,都不能單獨提供足夠的覆蓋率。
二維的(2-D)AOI機器可以檢查元件丟失、對中錯誤、不正確零件編號和極性反向。另外,三維(3-D)的機器可以評估焊接點的品質。一些供應商開提供台式、2-DAOI機器,價格低於$50,000美元。這些機器對於最初產品的檢查和小批量的樣品計畫是理想的。在較高性能的種類中,2-D獨立或線上機器價格在$75,000-125,000美元,而3-D機器價格$150,000-250,000美元。AOI技術有相當的前途,但是處理速度和編程時間還是一個局限因素。
數據收集是一回事,但是使用這些數據來提高性能和減少缺陷才是最終目的。不幸的是,許多公司收集一大堆數據而沒有有效地利用它。審查和分析數據可能是費力的,經常看到這個工作只由工程設計人員進行,不包括生產活動。沒有準確的反饋,生產盲目地進行。每周的品質會議對於工程設計與生產部門溝通關鍵信息和推動必要的改進可能是一個有效的方法。這些會議要求一個領導者,必須組織良好,尤其時間要短(30分鐘或更少)。在這些會議上提出的數據必須用戶友好和有意義(例如,Pareto圖表)。當確認一個問題後,必須馬上指派一個調查研究人員。為了保證一個圓滿結束,會議領導必須做準確的記錄。結束意味著根源與改正行動。

封裝

微型SMD晶圓級CSP封裝:
微型SMD是標準的薄型產品。在SMD晶片的一面帶有焊接凸起(solderbump)。微型SMD生產工藝步驟包括標準晶圓製造、晶圓再鈍化、I/O焊盤上共熔焊接凸起的沉積、背磨(僅用於薄型產品)、保護性封裝塗敷、用晶圓選擇平台進行測試、雷射標記,以及包裝成帶和卷形式,最後採用標準的表面貼裝技術(SMT)裝配在PCB上。
微型SMD是一種晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP),它有如下特點:
⒈封裝尺寸與裸片尺寸大小一致;
⒉最小的I/O管腳;
⒊無需底部填充材料;
⒋連線間距為0.5mm;
⒌在晶片與PCB間無需轉接板(interposer)。

注意事項

表面貼裝注意事項:
a.微型SMD表面貼裝操作包括:
⒈在PCB上印刷焊劑;
⒉採用標準拾放工具進行元件放置
⒊焊接凸起的回流焊及清潔(視焊劑類型而定)。
b.微型SMD的表面貼裝優點包括:
⒈採用標準帶和卷封裝形式付運,方便操作(符合EIA-481-1規範);
⒉可使用標準的SMT拾放工具;
⒊標準的回流焊工藝。

封裝尺寸

SMD貼片元件的封裝尺寸
公制:3216——2012——1608——1005——0603——0402
英制:1206——0805——0603——0402——0201——01005
注意:
0603有公制,英制的區分
公制0603的英制是英制0201
英制0603的公制是公制1608
還要注意1005與01005的區分
1005也有公制,英制的區分
英制1005的公制是公制2512
公制1005的英制是英制0402
像在ProtelDXP(Protel2004)及以後版本中已經有SMD貼片元件的封裝庫了,如
CC1005-0402:用於貼片電容,公制為1005,英制為0402的封裝
CC1310-0504:用於貼片電容,公制為1310,英制為0504的封裝
CC1608-0603:用於貼片電容,公制為1608,英制為0603的封裝
CR1608-0603:用於貼片電阻,公制為1608,英制為0603的封裝,與CC16-8-0603尺寸是一樣的,只是方便識別。

PCB布局

表面貼裝封裝有非焊接禁止界定(NSMD)和焊點禁止界定(SMD)兩種。與SMD方式相比,NSMD方式可嚴格控制銅蝕刻工藝並減少PCB上的應力集中點,因此應首選這種方式。
為了達到更高的離地高度,建議使用厚度低於30微米的覆銅層。30微米或以上厚度的覆銅層會降低有效離地高度,從而影響焊接的可靠性。此外,NSMD焊盤與接地焊盤之間的連線寬度不應超過焊盤直徑的三分之二。建議使用表1列出的焊盤尺寸:
採用焊盤內過孔結構(微型過孔)的PCB布局應遵守NSMD焊盤界定,以保證銅焊盤上有足夠的潤焊區從而增強焊接效果。
考慮到內部結構性能,可使用有機可焊性保護(OSP)塗層電路板處理方法,可以採用銅OSP和鎳-金鍍層:
⒈如果採用鍍鎳-金法(電鍍鎳,沉積金),厚度不應超過0.5微米,以免焊接頭脆變;
⒉由於焊劑具有表面張力,為了防止部件轉動,印製線應在X和Y方向上對稱;
⒊建議不使用熱空氣焊劑塗勻(HASL)電路板處理方法。

印刷工藝

絲網印刷工藝:
⒈模版在經過電鍍拋光後接著進行雷射切割。
⒉當焊接凸起不足10個而且焊接凸起尺寸較小時,應儘量將孔隙偏移遠離焊盤,以儘量減少橋接問題。當焊接凸起數超過10或者焊接凸起較大時則無需偏移。
⒊採用3類(粒子尺寸為25-45微米)或精密焊劑印刷。

元件放置

微型SMD的放置可使用標準拾放工具,並可採用下列方法進行識別或定位:
⒈可定位封裝的視覺系統
⒉可定位單個焊接凸起的視覺系統,這種系統的速度較慢而且費用很高。
微型SMD放置的其它特徵包括:
⒈為了提高放置精度,最好採用IC放置/精密間距的放置機器,而不是射片機(chip-shooter)。
⒉由於微型SMD焊接凸起具有自我對中(selfcentering)特性,當放置偏移時會自行校正。
⒊儘管微型SMD可承受高達1kg的放置力長達0.5秒,但放置時應不加力或力量儘量小。建議將焊接凸起置於PCB上的焊劑中,並深入焊劑高度的20%以上。

焊接清潔

回流焊和清潔:
⒈微型SMD可使用業界標準的回流焊工藝
⒉建議在回流焊中使用氮氣進行清潔。
⒊按J-STD-020標準,微型SMD可承受多達三次回流焊操作(最高溫度為235℃),符合。
⒋微型SMD可承受最高260℃、時間長達30秒的回流焊溫度,。

焊接返工

產生微型SMD返工的關鍵因素有如下幾點:
⒈返工過程與多數BGA和CSP封裝的返工過程相同。
⒉返工回流焊的各項參數應與裝配時回流焊的原始參數完全一致。
⒊返工系統應包括具有成型能力的局部對流加熱器、底部預加熱器,以及帶圖像重疊功能的元件拾放機。

質量檢測

以下是微型SMD安裝在FR-4PCB上時的焊接點可靠性檢查,以及機械測試結果。測試包括使用菊花鏈元件。產品可靠性數據在產品的每項質檢報告中分別列出。

焊接質檢

焊接可靠性質檢:
溫度循環:應遵循IPC-SM-785《表面貼裝焊接件的加速可靠性測試指南》進行測試。
⒉封裝剪下:作為生產工藝的一部分,應在封裝時收集焊接凸起的剪下數據,以確保焊球(solderball)與封裝緊密結合。對於直徑為0.17mm的焊接凸起,所記錄的每焊接凸起平均封裝剪下力約為100gm。對於直徑為0.3mm的焊接凸起,每個焊接凸起的封裝剪下力大於200gm。所用的材料和表面貼裝方法不同,所測得的封裝剪下數值也會不同。
拉伸測試:將一個螺釘固定在元件背面,將裝配好的8焊接凸起微型SMD部件垂直上拉,直到將元件拉離電路板為止。對於直徑為0.17mm的焊接凸起來說,所記錄的平均拉升力為每焊接凸起80gm。
⒋下落測試:下落測試的對象是安裝在1.5mm厚PCB上具有8個焊接凸起的微型SMD封裝,焊接凸起直徑為0.17mm。在第一邊下落7次,第二邊下落7次,拐角下落8次,水平下落8次,總共30次。如果測試結果菊花鏈迴路中的阻抗增加10%以上,則視為不能通過測試。
⒌三點折彎測試:用寬度為100mm的測試板進行三點彎曲測試,以9.45mm/min的力對中點進行扭轉。測試結果表明,即使將扭轉力增加到25mm也無焊接凸起出現損壞。

熱特性

按照IA/JESD51-3規定,採用低效熱傳導測試板來評估微型SMD封裝的熱特性。SMD產品的性能視產品裸片尺寸和套用(PCB布局及設計)而定。

防潮

SMD件防潮管理規定:

目的

為確保所有潮濕敏感器件在儲存及使用中受到有效的控制,避免以下兩點:
①零件因潮濕而影響焊接質量。
②潮濕的零件在瞬時高溫加熱時造成塑體與引腳處發生裂縫,輕微裂縫引起殼體滲漏使晶片受潮慢慢失敗,影響產品壽命,嚴重裂縫的直接破壞元件。

適用範圍

適用於所有潮濕敏感件的儲存及使用。

內容

⒊1檢驗及儲存
⒊1.1所有塑膠封裝的SMD件在出廠時已被密封了防潮濕的包裝,任何人都不能隨意打開,倉管員收料及IQC檢驗時從包裝確認SMD件的型號及數量。必須打開包裝時,應儘量減少開封的數量,檢查後及時把SMD件放回原包裝,再用真空機抽真空後密封口。
⒊1.2凡是開封過的SMD件,儘量優先安排上線。
⒊1.3潮濕敏感件儲存環境要求,室溫低於30℃,相對濕度小於75%。
⒊2生產使用
⒊2.1根據生產進度控制包裝開封的數量,PCB、QFP、BGA儘量控制於12小時用完,SOIC、SOJ、PLCC控制於48小時內完成。
⒊2.2對於開封未用完的SMD件,重新裝回袋內,放入乾燥劑,用抽真空機抽真空後密封口。
⒊2.3使用SMD件時,先檢查濕度指示卡的濕度值,濕度值達30%或以上的要進行烘烤,公司使用SMD件配備濕度顯示卡一般為六圈式的,濕度分別為10%、20%、30%、40%、50%、60%。讀法:如20%的圈變成粉紅色,40%的圈仍顯示為藍色,則藍色與粉紅色之間淡紫色旁的30%,即為濕度值。
⒊3驅濕烘乾
⒊3.1開封時發現指示卡的濕度為30%以上要進行高溫烘乾。烘箱溫度:125℃±5℃烘乾時間5~48小時,具體的略有溫度與時間因不同廠商差異,參照廠商的烘乾說明。
⒊3.2QFP的包裝塑膠盤有不耐高溫和耐高溫兩種,耐高溫的有Tmax=135、150或180℃幾種可直接放進烘烤,不耐高溫的料盤,不能直接放入烘箱烘烤。

要求

在柔性印製電路板FPC上貼裝SMD的工藝要求:
在電子產品小型化發展之際,相當一部分消費類產品的表面貼裝,由於組裝空間的關係,其SMD都是貼裝在FPC上來完成整機的組裝的.FPC上SMD的表面貼裝已成為SMT技術發展趨勢之一.對於表面貼裝的工藝要求和注意點有以下幾點.

常規SMD貼裝

特點:貼裝精度要求不高,元件數量少,元件品種以電阻電容為主,或有個別的異型元件.
關鍵過程:1.錫膏印刷:FPC靠外型定位於印刷專用托板上,一般採用小型半自動印刷機印刷,也可以採用手動印刷,但是手動印刷質量比半自動印刷的要差.
⒉貼裝:一般可採用手工貼裝,位置精度高一些的個別元件也可採用手動貼片機貼裝.
⒊焊接:一般都採用再流焊工藝,特殊情況也可用點焊.

高精度貼裝

特點:FPC上要有基板定位用MARK標記,FPC本身要平整.FPC固定難,批量生產時一致性較難保證,對設備要求高.另外印刷錫膏和貼裝工藝控制難度較大.
關鍵過程:1.FPC固定:從印刷貼片到回流焊接全程固定在托板上.所用托板要求熱膨脹係數要小.固定方法有兩種,貼裝精度為QFP引線間距0.65MM以上時用方法A;貼裝精度為QFP引線間距0.65MM以下時用方法B.
方法A:托板套在定位模板上.FPC用薄型耐高溫膠帶固定在托板上,然後讓托板與定位模板分離,進行印刷.耐高溫膠帶應粘度適中,回流焊後必須易剝離,且在FPC上無殘留膠劑.
方法B:托板是定製的,對其工藝要求必須經過多次熱衝擊後變形極小.托板上設有T型定位銷,銷的高度比FPC略高一點.
⒉錫膏印刷:因為托板上裝載FPC,FPC上有定位用的耐高溫膠帶,使高度與托板平面不一致,所以印刷時必須選用彈性刮刀.錫膏成份對印刷效果影響較大,必須選用合適的錫膏.另外對選用B方法的印刷模板需經過特殊處理.
⒊貼裝設備:第一,錫膏印刷機,印刷機最好帶有光學定位系統,否則焊接質量會有較大影響.其次,FPC固定在托板上,但是FPC與托板之間總會產生一些微小的間隙,這是與PCB基板最大的區別.因此設備參數的設定對印刷效果,貼裝精度,焊接效果會產生較大影響.因此FPC的貼裝對過程控制要求嚴格.
三.其它:為保證組裝質量,在貼裝前對FPC最好經過烘乾處理。

管理

最佳化表面貼裝元件SMD工藝管理
最佳化表面貼裝元件(SMD)生產的成本和質量,必須著眼於整體的生產方法。如今,只有把生產線和供應鏈作為一個整體考慮時,才能取得進展。工藝工程師的工作和專用工具的使用正變得日益重要。
近來,在對表面貼裝器件生產的成本和質量進行最佳化時,需要著眼於整體生產過程。在過去,改良個別機器和選擇內部工藝,也許已經綽綽有餘,但是現在,只有在把生產線和供應鏈(從供應商到顧客)作為一個整體來考慮時才能夠在這方面取得進展。工藝工程師的工作和專用工具的使用一天天變得更重要。
工藝工程師們都不喜歡聽到這個,在過去,他們的工作一直是自己解決問題並且對緊急事件做出反應。當莫名其妙的問題出現,當廢品率突然不可思議地劇增,或者,當質量和效率下降時,人們就找他們。在多數公司里,他們扮演的角色至今沒有改變。
不過,在現代的表面貼裝器件生產中,情況已經開始改變。價格競爭迫使各家公司主動地解決工藝方面的問題。在電子領域,技術上的飛速進步也要求工藝不斷向前發展。例如,我們需要不斷引進更小的(0201和01005)和更複雜(μBGA)元件,或者環保的工藝,如無鉛焊接。在與安全有關的領域,如汽車或者醫療設備行業,法律規定產品必須可靠,要求使用更複雜和全面的跟蹤系統,對產品進行追蹤。
圖1在推出新產品之前或者推出產品期間,有八道工序。有可能通過這些工序和正確的軟體編程和工具節約成本。
在所有這些情況里,不僅僅是個別機器或者內部的工序在變化。整個生產過程——包括元件的選擇、採購和儲存,都必須改進和調整。因為,各公司再也負擔不起傳統的反覆試驗的方法了,電子產品生產中工藝工程師的傳統角色,正在轉變。
可預測成本和質量的生產工藝
工藝工程師的主要工作仍然是準備、執行和監視生產過程,但是,有了更高的要求。今天,工藝工程師必須在執行之前,能夠準確地界定或者預測工藝上的這些改變會給重要的性能指標帶來什麼結果。
為了順利地完成這些任務,作為工藝工程師,他的必須取得最高級的資格。他們熱心於作出改進,他們還需要有明確的方向,開放,善於合作;作為工藝工程師,他要管理質量,要主動地編制計畫,需要有很強的分析能力以及統計工藝管理(SPC)技術的知識。
兵器庫在擴大
對於工藝的要求提高了,同時,可以使用的工具也在改進。對於數據的記錄和收集,過去需要許多時間,現在可以由最新的機器和工具自動完成。穩步改進程式和提高效用,可以幫助你分析大量的數據、自動監測最重要的工藝參數。當工藝改變時,這些工具能夠在數秒鐘內計算出這種改變對整個工藝的影響。因此,工程師可以用數據模型和場景技術,在生產線以外對新工藝進行模擬,不必在生產線上進行反覆試驗。
用於產品生命期所有階段的工具
產品的設計階段。領先的技術供應商很早就認識到工藝技術將成為它的客戶提高競爭力的重要因素。現在的一些新型貼片機有許多軟體模組和系統解決辦法,工藝工程師可以用來設計、控制和監測許多條生產線的SMT工藝過程。最重要的先決條件是,這些機器必須共用同一個軟體和數據結構,它的接口是開放的,可以與其他系統連線起來。利用軟體的功能──它們與產品使用期各個階段的具體要求是相對應的,工藝工程師的工作就變得很簡單。站在產品設計階段的層面上,在推出新產品時,這個方法就開始了。電路板的開發人員經過充分準備制定的設定和貼片程式,事實上可以避免出現問題:CAD數據和材料清單(BOM)可以自動寫入,並轉變為機器程式和安裝說明。但是,如果只提供一塊電路板樣品時,會怎么樣呢?通過軟體,程式設計師可以把元件從資料庫中調出來,用各種方法放到對樣品掃描得到的圖像上。軟體自動產生貼片程式和材料清單。然後,用軟體的幫助功能,在離線的情況下搜尋丟失的元件或者沒有放正的元件。
圖2現代化生產線改變的管理是從改變模組演變而來的,從需要幾個人變成通過軟體用智慧型的方法來改變。用目前的綜合性軟體工具,可以迅速有效地把產品訂單分配給有生產能力的生產線。
推出新產品的這個過程,對電子產品製造商來說有很多好處。既不用占用機器,也不需要長時間專門測試和運行NPI生產線,大多數工作不是在生線線上進行的。使用軟體的電路板檢測方法加速了啟動階段,從第一次生產開始效率就很高。用軟體完成的每一個變化,都會自動地反映在程式檔案里。同時,使用者也能夠確定程式參數、誤差和極限的範圍,在以後通過機器程式來監控和檢查。
一旦貼片和安裝程式通過離線測試,它們就可以直接下載到生產線上使用,不再需要用手工的傳統方法調試機器。
磨合與成熟階段
工程數據管理(EDM)是管理生產數據的強大工具。它把多生產線中央數據管理的優點和可以在生產線上改變程式的優點結合起來。結果加快了走上正常生產的速度。在生產線上做的所有改變都記錄下來、編製成檔案、作了說明並且自動傳送給主數據管理系統。這些改變是否將加到中央資料庫里,是由EDM的清除軟體(clearingpool)來決定的。通過修改版本的歷史和控制系統,有可能可以對工藝進行跟蹤,作出所有的修正,並且把這些修正限制在具體的機器上。當數據從主資料庫移出時,生產線上的專門的樣板確定,對於每個產品,哪一部分貼片數據和安裝程式是針對生產線的,哪一部分是針對主資料庫的。這樣,系統就能夠保證由工程變更請求(ECR)而產生的程式上的任何改變,對所有生產線都是可以重複的,在執行這些變動時不會導致事故的發生。生產進度。這些使工藝更安全和可靠的功能,正是工藝工程師所需要的。針對安裝的軟體有更多的優點。這個軟體,不僅僅在更換產品,而且在生產中每次需要補充元件時,都能夠通過條碼對元件進行檢查。同時,軟體會幫助操作人員監控元件補充的情況,同時保證按照工藝的需要更換元件卷帶並進行最佳化。
一旦生產走上正軌,工藝工程師就開始著手下一步的工藝改進。在這裡,正確的軟體同樣能夠提供非常寶貴的幫助。機器編制的報告提供了詳細和深入的信息。舉個例子,如果公司、生產線或者在生產輪班中有一班的廢品率走向引起大家懷疑工藝中存在的缺陷是問題所在,那么,工藝工程師就能夠對數據進行分析,一直到有關機器或者批量的數據。工程師也能夠發現,任何一個工藝的修改是否產生了我們想要的結果或者在其他地方造成不希望出現的影響。
最後,花費時間的管理報告和編制主要性能指標(KPI)報告,差不多是完全自動實現的。軟體不僅消除了差錯,提高了報告的客觀性,它還使工藝工程師可以花更少的時間在數字上花工夫,讓他們有更多的時間去做他們最擅長的工作——分析和改進工藝。
保養淘汰的原則
SMDSMD
維護保養和逐步淘汰:
在產品生命期的這個階段,工藝工程師使用同樣的工具,但是程式監控和報告大部分是自動進行的。常規報告逐漸變成針對具體的目標群體(操作員、檢驗員、管理員、質量控制等)的需要進行編制,而且基本上是趨勢報告。
逐步淘汰包括從作業系統中刪除不常用的數據,為新數據騰出空間,改進系統的性能,不過,我們還必須保證可以在任何時候恢復使用這些數據。例如,歷史數據可以幫助新產品加快形成穩定的工藝。
前景
兩個積極的發展趨勢會使SMT工藝工程師感到欣喜。一方面,他們的工作對他們所在公司的利潤正變更加重要。他們的工作集中在改進決定公司競爭力的因素上——也就是整個電子產品生產過程的成本、質量、效率和靈活性。
另一方面,機器製造商日益認識到這個發展趨勢,並且用合適的工具提供支持。在開發方法活動反映了未來的主要趨勢:以網際網路為基礎的工具和軟體模組可以隨時隨地得到工藝和管理方面的數據。因此,使用最佳化專家會更加有效和經濟,因為,他們能夠遠距離監控和管理各個工廠里的生產過程。與此同時,支持網路的軟體能夠把原本分離的程式連結起來。例如,一位機器製造商的服務人員將可以遠程訪問系統,檢查機器的狀態和調整預定的維護周期。同時,在貼片機上的計數器可以直接連線到採購部門,甚至直接連線到供應商的訂貨系統上。
結論
由於人們越來越需要跟蹤的能力,這也強烈刺激了SMT工藝與生產執行系統(MES)和企業資源管理(ERP)系統的結合。在這裡,工藝工程師的工作是,在推出新產品階段,提供適當的工藝技術基礎,尤其是所需要的精確程度。把設定的確認和印刷電路板上的條形碼標識結合起來,有些技術能夠提供所有必需的數據,用於可靠地跟蹤產品和元件。使用開放的XML接口,這個數據可以方便地傳送到更高級的系統里。
將來發展的另一個核心理念是實時。系統和軟體越來越需要實時地處理和提供數據,以便縮短所有層次的回響時間。這就要依靠工藝工程師把大量的數據收集起來,編製成便於管理和內容豐富的信息包,使他們對具體用戶更加有價值。

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