SMT防错料系统对贴片加工的意义

SMT防错料系统是针对SMT生产线上料换料过程中防止上错料或换错料而研发的防呆工具,针对每条生产线的物料生产情况衍生出物料跟踪系统,具有物料的追溯功能。具体功能如下详细说明: 权限及机种信息管理 采用无线手持条码终端,简便,快捷,准确,省去人工目视对料工作 沿用原物料供应商条码,客户不用自贴条码 机种切换:导入机种信息到手持终端,省去质量控制复核 物料更换:采用手持终端核对省去质量控制复核及人手登记。 防错:使用条码手持终端员工登陆、备料、机种切换、物料更换操作及核对时,如果数据错误,系统提示并报警。 操作日志:机种,物料更换的每项操作都记录,无论操作正确或者错误。 物料履历(如日期代码等),电子化,取替人手登记 条码上料换料防错系统使用前后的对比: 改善后使用扫描功能防止人工核对错误省掉手工记录与确认动作

SMT上料换料防错系统
SMT上料换料防错系统

改善后:使用扫描器简短的几秒钟时间即完成上料的核对和手工记录,也省掉复核人力1人,即方便快捷又能很好防止作业不认真导致的错料;是不是感觉很轻松?下面我们来看看改善前的情况; 改善前人工核对上料正确性/手工记录上料信息易出错也没效率

SMT上料换料过程
SMT上料换料过程

系统构成(SMT生产线)料盘交换时通过上下料盘的对照防止上料错误

SMT换料防错系统
SMT换料防错系统

导入后业务流程:(料盘条码解析) 特点是使用料盘原有条码标签,实现最小导入成本和最短导入时间。 免去了另贴条码的繁琐工作。 系统会自动根据不同的条码找到最匹配的规则解析为对应条码的部品名,来实现物料的比对,防错功能; 支持市场上所有供应商之条码系统 上新机种时料盘对照 电脑系统自动导入相关机型之物料表, 且验证扫描的条码; 防错扫描仪读取条码确认料仓编号与机型之物料表 (BOM 表)一致; 不一致的情况,防错系统报警提示(未做上料操作的料盘信息也报警). 更换料盘时料盘对照 取出空料盘,读取条码; 换上料盘,读取条码; 报警(不一致);提示PASS(一致) 报表功能 扫描器每天或每周将生产数据传送到电脑; 机种切换上料日报表; 料盘交换日报表(可打印) 料盘条码用于日后履历追踪等; 按照日期/线别/部品/批次/报警与否查询. 系统功能模块 生产现场;A.机种切换上料紀錄;B.料盘交换检查; 履历追踪;A.机种切换上料履历;B.料盘交换履历; 基础数据;A.物料清单管理;B.部品对照表管理;C.配列表管理;D.权限管理;E.用户管理; 系统导入日程 防错系统调研(可以联系我们的销售人员),考察是否符合公司流程; 人员培训,设备采购; 系统试运行及后期售后等; SMT对料时通常需要注意以下4个方面的问题:

  1. BOM资料信息本身必须正确无误,此为上料防错的起点,工程部门在编制BOM时即需要确保无误
  2. SMT工程部门的BOM资料维护正确,也正确的生成贴装程序,产线生产作业在执行上料、换料、续料等行为时完成物料与料站的匹配校验
  3. 物料与料卷盘标识一致,IQC必须确保标签粘贴无误,IQC在检验时即需要避免此类错误
  4. 上料人员把正确的料盘放在了错误的地方,辅助以管理的方法达到防呆之目的。

SMT上料换料防错系统总体目标设计

  1. 杜绝现场作业物料出错;
  2. 提高上料比对作业效率;
  3. 物料条码管理规范化;
  4. 使产线作业异常可视化,及时发现和处理;
  5. 基于工单的料站表和物料追溯管理;
  6. 产线操作员作业日志可查询.

系统具备支持多种现场数据采集终端使用的通用性特点,可以依据用户需求灵活的进行采集终端配置。结合硬件采购成本、SMT车间上料比对环节的作业特点等各方面综合考虑,推荐使用PDA实现上料比对作业。 以上内容是 SMT防错料系统功能的详细介绍,更多内容欢迎电话交流.

SMT回流焊接温度曲线控制

回流焊温度曲线图
回流焊温度曲线图

在 SM T工艺中回流焊接是核心工艺,回流焊接温度曲线控制,变得至关重要;因为表面组装 PCB设计 ,焊膏印刷和元器件贴装产生的缺陷 ,最终都将集中表现在焊接中。因此 ,如果没有合理可行的回流焊接工艺 ,前面任何工艺控制都将失去意义。

 

1 引 言

回流焊机作为集成电路表面贴装工艺生产的一个主要设备 ,它的正确使用无疑能够进一步确保焊接质量和产品质量。在回流焊机的使用中 ,最难把握的就是回流焊温度曲线的设定。实践表明 ,严格控制温度过程可大大减少焊接缺陷 ,提高产品的直通率。下面列出的是不良温度曲线所引起的回流焊接缺陷。

  • 焊点灰暗 :冷却段冷却速度过缓。
  • 不沾锡 :焊接段熔焊温度低 ;活性段保温周期过长 ;活性段温度过高。
  • 焊后断开 :活性段保温周期短。
  • 锡珠 :活性段温度上升速度过快 ;活性段温度低 ;活性周期短。
  • 空洞 :活性段温度低 ;活性周期短。
  • 生焊 :焊接段熔焊温度低 ;焊接段熔焊周期短。
  • 锡桥 :焊接段熔焊峰值温度过高 ;
  • 板面或元件变色 :焊接段熔焊温度过高 ;焊接段熔焊周期太长。

2 回流温度曲线的技术要求

2. 1 温度曲线的分段解析

对任何焊膏来说并没有唯一的温度曲线 ,一种焊膏的温度曲线必须综合考虑焊膏、完全装配过的电路板和设备等因素 ,良好的温度曲线必须经过反复试验才能获得较为满意的结果。

以图 1的温度曲线为例 ,为充分理解曲线的各阶段对焊膏成分的影响 ,将曲线分成这样四段 :预热段、性段、流段和冷却段。

( 1)预热段

该段的目的是把室温电路板尽快加热 ,但快速加热不能快到板子或零件的损坏及导致助焊剂中溶剂的丧失。而温度上升太慢 ,锡膏会感温过度 ,没有足够的时间使 PCB达到活性温度。通常的加热速率为 1℃~3℃ /秒。

 

( 2)活性段

溶剂的沸点在 125℃~150℃之间 ,从活性段开始溶剂将不断蒸发 ,树脂或松香在 70℃~100℃开始软化和流动。一旦熔化 ,树脂或松香能在被焊表面迅速扩散 ,溶解于其中的活性剂随之流动并与铅锡粉末的表面氧化物进行反应 ,以确保铅锡粉末在焊接段熔焊时是清洁的。活性段的更主要目的是保证电路板上的全部元件在进入焊接段之前达到相同的温度。电路板上的元件吸热能力通常有很大差别 ,有时需要延长活性周期 ,减少形成峰值回流温度之前元件之间的温度差。但是太长的活性周期可能导致助焊剂蒸发太快 ,以致在熔焊区无法充分结合与润湿 ,引起引脚与焊盘的氧化 ,减弱焊膏的上锡能力。太快的温度上升速率则会导致溶剂的快速气化 ,可能引起锡珠等缺陷 ,而过短的活性周期又无法使活性剂充分发挥功效 ,也可能造成整个电路板预热温度的不平衡 ,从而导致不沾锡、焊后断开、焊点空洞等缺陷 ,所以应根据电路板的设计情况及回流炉的对流加热能力来决定活性周期的长短及温度值。一般活性段的温度在 80℃~160℃之间 ,上升速率低于每秒 2度 ,并在 150℃左右有一个 0. 5 – 1分钟左右的平台 ,有助于把焊接段的尖端区域降低到最小。

( 3)回流段

这一段把电路板带入铅锡粉末熔点之上 ,让铅锡粉末微粒结合成一个锡球并让被焊金属表面充分润湿。结合和润湿是在助焊剂帮助下进行的 ,温度越高助焊剂效率越高 ,粘度及表面张力则随温度的升高而下降 ,这促使焊锡更快地湿润。但过高的温度可能使板子承受热损伤 ,并可能引起铅锡粉末再氧化加速、膏残留物烧焦、板子变色、元件失去功能等问题 ,而过低的温度会使助焊剂效率低下 ,可能使铅锡粉末处于非焊接状态而增加生焊、虚焊发生的机率 ,因此应找到理想的峰值与时间的最佳结合 ,一般应使曲线的尖端区覆盖面积最小。曲线的峰值 一般为 210℃~230℃,达到峰值温度的持续时间为3秒~5秒 ,超过铅锡合金熔点温度 183℃的持续时间维持在 20秒~50秒之间。

( 4)冷却段

这一段焊膏中的铅锡粉末已经熔化并充分润湿到焊接表面 ,快速度的冷却会得到明亮的焊点并有好的外形及低的接触角度 ,但冷却速度过快 ,也将导致元件与基板间太高的温度梯度 ,产生热膨胀的不匹配 ,导致焊点与焊盘的分裂及基板变形 ;缓慢冷却会使板材溶于焊锡中 ,而生成灰暗和毛糙的焊点 ,并可能引起沾锡不良和减弱焊点结合力。综合以上因素 ,冷却区降温速率一般在 4℃ /秒 ,冷却至 75℃即可。

在实际生产中 ,并不能要求所选择每一点的曲线均达到较为理想的情况 ,有时由于元件密度、承受最高温度的不同及热特性的巨大差异或由于板材的不同及回流炉能力的限制 ,而导致有些点的温度曲线无法满足要求 ,这时必须综合各元件对整个电路板功能的影响从而选择最为有利的回流参数。

2. 2 回流温度曲线的设定

温度曲线是施加于电路板上的温度对时间的函数 ,几个参数影响曲线的形状 ,其中最关键的是传送带速度和每个区的温度设定。带速决定基板暴露在每个区所设定的温度下的持续时间 ,增加持续时间可以允许更多时间使基板接近该区的温度设定。

决定每个区的温度设定 ,必须要了解实际的区间温度不一定就是该区的显示温度。显示温度只是该区内热敏电阻的温度 ,如果热电偶越靠近热源 ,显示的温度将比区间温度高 ,热电偶越靠近电路板的直接通道 ,显示的温度将越能反映区间温度。实际操作中要了解清楚显示温度与实际区间温度的关系。锡膏特性参数表也是必要的 ,其包含的信息对温度曲线至关重要。如 :所希望的温度曲线持续时间、膏活性温度、金熔点和所希望的回流最高温度。大多数锡膏都能用四个温区成功回流。当最后的曲线图尽可能与所希望的图形相吻合时 ,应该把炉的参数记录并储存以备后用。

目前无铅化集成电路产品的市场需求日趋高涨 ,传统的 Sn63 / Pb37锡膏 ,熔点温度为 183℃,而无铅锡膏 ,比如 Sn /Ag成分的熔点变成216℃~221℃,相应的回流焊峰值温度必须提高 ,以保证可靠的连接。在实际工作中 ,对回流炉无铅焊锡温度曲线的设定基准如图

以下是实际工作中 ,回流炉温度曲线时间和温度的设定基准 :

回流炉无铅焊锡温度曲线设定基准

管理对象值

管理值

备考

T1 (秒 ) 预备加热平衡时间

40 – 80秒以内

150℃~195℃的时间

T2 (秒 ) 回流焊熔融时间 15秒以上 60秒以内 225℃以上的时间
T3 (秒 ) 回流焊时间全长 

 

115秒以内 195℃以上的时间
P (℃) 回流焊最高温度 

 

225以上 245以下 最高温度不超过 255℃
S1 (℃ /秒 ) 预备加热上升坡度 

 

3以下

35℃~150℃的平均坡度
S2 (℃ /秒 ) 回流焊上升坡度

3以下

195℃到最高温度的平均坡度

注意 :①基板表面温度最高 255℃, 225℃以上 15 – 30秒 , 230℃以上 10秒以上 , 240℃以上 10秒以下 ;②大型异形元件最低 225℃, 13秒以上。

3 回流温度曲线的测试

回流温度曲线的测试 ,一般采用能随电路板一同进入炉内的炉温测试仪进行测试 ,测试后将数据通过输出接口输入计算机 ,通过专用测试软件进行曲线数据分析处理 ,然后打印出温度曲线。

测试注意事项 :
①测试点一般至少选取三点 ,能反映电路板组件上高、中、低温部位的温度变化。
②回流炉开启后至少运行 30分钟方可进行温度曲线的测试和生产。
③由于各个测试点的温度曲线会存在差异 ,所以要依据预热的温度时间、流峰值温度、流时间以及升降温速率等综合因素考虑对设备的调整。
④在设备变更、品变更时 ,要重新进行温度曲线的测试。

4 结束语

]回流焊接是集成电路 SM T工艺中复杂而关键的工艺 ,必须通过合理划分温度曲线的加热区域和调节温度等相关参数,从而设计开发合理的温度曲线 ,保证每个温区的温度与时间达到最佳配置。同时 ,由于 SM T技术涉及到多种学科、种专业知识 ,必须监控每一道工艺流程 ,才能减少缺陷 ,提高产品的质量和可靠性。

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最简单的smt工艺单元(图片版)

前面讲述的都是关于SMT生产过程中最基础的工艺文字部分;接下来通过实际的设备图片更形象的向大家展示(特别是smt新手)smt生产中用到哪些设备.好了,废话不多说了.看图.

首先是pcb上料

上下料机
LD/ULD系列全自动上/下料机

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pcb上料后接下来是锡膏印刷.

锡膏印刷机
锡膏印刷机

锡膏印刷机

pcb涂敷好锡膏以后有些元件需要固定于是用到了点胶机,

点胶机点胶机

在不需要固定元件固定的情况下,可以直接进行元件贴装,下面举例的是juki的贴片机,当然还有其他品牌的贴片机,不够流程是差不多的.

juki贴片机juki贴片机

贴片后有点过胶的就需要固化,没有的就直接可以通过回流焊接进行焊接.也有公司考虑到经济状况通过回流焊机进行固化的.下面是回流焊机

无铅回流焊机
无铅回流焊机

焊好的PCB板通过清洗后就需要进行检测,当然不是现在才需要检测,是因为这个位置可以发现所有生产中的所有品质缺陷.有条件的公司可以将检测分布在pcb上料后及包装前的每一个环节中.详细描述请参考在线aoi设备在SMT上的使用指引章节

在线aoi光学检测仪
在线aoi光学检测仪

在线aoi

有条件的公司一般采用在线自动光学检测仪(在线aoi).大部分的公司考虑到设备投入问题,采用离线aoi的比较多.这个一般更具实际情况定.当检测出品质问题后进行返修.通过检验后进行包装或进入下一道工序.一般的小型企业也有使用放大镜,显微镜,在线测试仪(ICT),飞针测试仪,X-RAY检测系统,功能测试仪等;位置根据检测的需要,设备可以配置在生产线合适的地方.

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最简单的smt工艺单元(文字版)

SMT生产最基础的工艺组成部分包括:pcb上料–>网板丝印(或点胶)-> 元件贴装 –> (固化)–> 回流焊焊接 –> pcb清洗 –> 品质检测 –> 不良返修–>包装

  1. 1.)pcb上料:是通过人工或是上料设备将pcb运载到生产线上的一个生产过程,在所有工艺中位于smt生产线的最前端.
  2. 2.)网板丝印:设备是丝印机或者叫锡膏印刷机,是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备;设备位置在SMT生产线的前端.
  3. 3.)点胶:所用到的设备一般称为点胶机,是将胶水滴到PCB的的固定位置上,其主要作用是将元器件固定到PCB板上.设备位置在SMT生产线的最前端或检测设备的后面.
  4. 4.)贴装:所用设备称为贴片机,是将表面组装元器件准确黏贴安装到PCB的固定位置上。设备位置在在SMT生产线中丝印机的后面.
  5. 5.)固化:所用设备名叫固化炉,作用是将贴片胶融化,从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起.设备位置在SMT生产线中贴片机的后面.
  6. 6.)回流焊接:所用设备名叫流焊炉,其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起.设备位置在SMT生产线中贴片机的后面.
  7. 7.)清洗:所用设备为清洗机,是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。位置可以不固定,可以在线,也可不在线.
  8. 8.)检测:所用设备有放大镜,显微镜,在线测试仪(ICT),飞针测试仪,在线自动光学检测仪(在线aoi),X-RAY检测系统,功能测试仪等;是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测.位置根据检测的需要,设备可以配置在生产线合适的地方.
  9. 9.)返修:所用工具为烙铁,返修工作站等.是对检测出现故障的PCB板进行返工.配置在生产线中任意位置.

更多内容请浏览 aoi光学检测仪设备的技术特点

SMT的通俗说明

  • SMT从何而来:
  1. SMT是英文Surface(表面)-Mounted Technology(粘贴式封装技术)的缩写,是现在电子行业组装技术里面最常用最有前途的趋势技能.
  • SMT有那些优点

    贴片元件板
    贴片元件板
  1. smt元件的个头很小,重量轻只有普通插件元件的10%甚至更小,因此采用smt技术的成品pcb板元件密度高、电子成品体积小、重量轻,所以采用了SMT技术之后,电子成品重量降低了60%~80%,体积缩小40%~60%。
  2. 安全性能高,抗震动效果好,元件焊接部分不良率非常低.
  3. 高频性能高。能够有效减少电磁和射频的干扰。
  4. 比较容易实现生产自动化的有求,同时有效提高生产效率。减少成本投入达30%~50%。 节约了:材料投入、资源浪费、机器损耗、人力增加、时间浪费等。
  • SMT技术运用的必要性:
  1. 科技的发展要求电子产品小型化,以往采用的插件元件已经无法再缩小;
  2. 电子产品功能的完善,要求使用的集成电路(IC)基本上没有穿孔元件,特别是多功能,高集成度IC,必须使用表面贴片元件;
  3. 产品量产,生产流程自动化,电子产品厂商要以最低的成本最高的生产效率,生产出高性能产品满足客户需要,提高市场竞争力.
  4. 多功能,高集成电路(IC)电子元件的发展,半导体材料的多元化使用.
  5. 贴装技术发展趋势的要求,及国际潮流的追逐等;
  • SMT生产工艺流程
  1. 单面板贴装技术流程:原材料QC –>焊膏印刷–>(点贴片胶)–>pcb贴片 –> 贴片板烘干(固化) –> 回流焊焊接 –> pcb清洗 –> 检测 –> 返修–>组装或包装
  2. 单面板混和组装流程:原材料QC–> PCB板的A面焊膏印刷(点贴片胶)–>pcb贴片 –> 贴片板烘干(固化)–> 回流焊焊接 –> pcb清洗 –> 通孔元件插装 –> 波峰焊( 锡炉)焊接 –> pcb清洗 –>检测–>返修–>组装或包装
  3. 双面板组合装配流程:A类在PCB两面都有贴装PLCC等比较大的SMD时使用:原材料QC –> PCB的A面焊膏印刷(点贴片胶) –> pcb贴片 –> 烘干(固化) –> A面回流焊焊接 –> 清洗 –> 翻板 –> PCB的B面焊膏印刷(点贴片胶) –> pcb贴片 –> 烘干 –>回流焊焊接(最好仅对B面) –> 清洗 –> 检测 –>返修–>组装或包装;B类在PCB的A面回流焊焊接,B面波峰焊焊接。在PCB的B面装配有SMD时,只有SOT或SOIC(28)引脚以下的时候使用:原材料QC –> PCB的A面锡膏印刷(点贴片胶) –> pcb贴片 –> 烘干(固化) –> A面回流焊焊接 –> 清洗 –> pcb翻面 –> PCB的B面点贴片胶 –> B面贴片 –> 固化 –> B面波峰焊焊接 –> 清洗 –> 检测 –> 返修–>组装或包装
  4. 双面板混合装配流程:A类在SMD元件比分离元件多时:原材料QC –> PCB的B面点贴片胶 –> pcb贴片 –> 固化 –> pcb翻面 –> PCB的A面插件 –> 波峰焊焊接 –> 清洗 –> 检测 –> 返修先贴后插–>组装或包装; B类先插后贴,适和分离元件多于SMD元件的情况:原材料QC –> PCB的A面插件(引脚打弯) –> pcb翻面 –> PCB的B面点贴片胶 –> 贴片 –> 固化 –> pcb翻面 –> 波峰焊焊接 –> 清洗–> 检测 –> 返修–>组装或包装;C类A面混装,B面贴装的流程:原材料QC –> PCB的A面丝印焊膏 –> 贴片 –> 烘干 –> 回流焊接焊接 –> 插件,引脚打弯 –> pcb翻面 –> PCB的B面点贴片胶 –> 贴片–> 固化 –>pcb翻面 –> 波峰焊焊接 –> 清洗 –> 检测 –> 返修–>组装或包装;D类A面混装,B面贴装。先贴两面SMD元件,回流焊接焊接,后插件组装,波峰焊焊接:原材料QC –> PCB的B面点贴片胶 –> 贴片 –> 固化 –>pcb翻面 –> PCB的A面丝印焊膏 –> 贴片 –> A面回流焊焊接 –> 插件 –>B面波峰焊焊接 –> 清洗 –> 检测 –> 返修–>组装或包装;E类:原材料QC–> PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶) –> 贴片 –> 烘干(固化) –> 回流焊接 –> 翻板 –> PCB的A面丝印焊膏 –> 贴片–> 烘干 –> 回流焊接1(可采用局部焊接) –> 插件 –> 波峰焊2(如插装元件少,可使用手工焊接) –> 清洗 –> 检测 –> 返修–>组装或包装

以上流程是每一个电子企业都会用到的工艺流程部分,只是不同的公司根据各自产品的不同,可能有部分出入,但是大致的流程方向是没有错的.后续我会针对流程的每一个焊接进行细化.特别是针对在线aoi做详细说明,当然其中有错误的地方欢迎各位朋友指出,指正.

更多内容请浏览 在线aoi设备在SMT上的使用指引