内部使用的高速贴片机操作员培训手册

. . . 高速贴片机操作员培训手册贴片机基础知识目录一、 简介二、 工艺介绍三、 元器件知识四、 辅助材料五、 质量标准六、 安全及防静电常识第一章简介SMT 是Surface mounting technology的简写,意为表面贴装技术。亦即是无需对PCB钻插装孔而直接将元器件贴装焊接到PCB表面规定位置上的焊接技术。SMT的特点从上面的定义上,我们知道SMT是从传统的穿孔插装技术THT发展起来的,但又区别于传统的THT。那么,SMT与THT比较它有什么优点呢？下面就是其最为突出的优点：1. 组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%60%,重量减轻60%80%。 2. 可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。3. 高频特性好。减少了电磁和射频干扰。4. 易于实现自动化,提高生产效率。5. 降低成本达30%50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。采用表面贴装技术是电子产品业的趋势我们知道了SMT的优点,就要利用这些优点来为我们服务,而且随着电子产品的微型化使得THT无法适应产品的工艺要求。因此,SMT是电子焊接技术的发展趋势。其表现在：1. 电子产品追求小型化,使得以前使用的穿孔插件元件已无法适应其要求。2. 电子产品功能更完整,所采用的集成电路因功能强大而引脚众多,已无法做成传统的穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件的封装。3. 产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力。4. 电子元件的发展,集成电路的开发,半导体材料的多元应用。5. 电子产品的高性能及更高焊接精度要求。6. 电子科技革命势在必行,追逐国际潮流。SMT有关的技术组成SMT从70年代发展起来,到90年代广泛应用的电子焊接技术。由于其涉及多学科领域,使其在发展初期较为缓慢,随着各学科领域的协调发展,SMT在90年代得到迅速发展和普及,预计在21世纪SMT将成为电子焊接技术的主流。下面是SMT相关学科技术。 电子元件、集成电路的设计制造技术 电子产品的电路设计技术 电路板的制造技术 自动贴装设备的设计制造技术 电路装配制造工艺技术 装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术第二章 工艺介绍SMT工艺名词术语1、 表面贴装组件SMAsurface mount assemblys采用表面贴装技术完成贴装的印制板组装件。2、 回流焊reflow soldering通过熔化预先分配到PCB焊盘上的焊膏,实现表面贴装元器件与PCB焊盘的连接。3、 波峰焊wave soldering将溶化的焊料,经专用设备喷流成设计要求的焊料波峰,使预先装有电子元器件的PCB通过焊料波峰,实现元器与PCB焊盘之间的连接。4、 细间距 fine pitch小于0.5mm引脚间距5、 引脚共面性 lead coplanarity 指表面贴装元器件引脚垂直高度偏差,即引脚的最高脚底与最低引脚底形成的平面这间的垂直距离。其数值一般不大于0.1mm。6、 焊膏 solder paste 由粉末状焊料合金、助焊剂和一些起粘性作用及其他作用的添加剂混合成具有一定粘度和良好触变性的焊料膏。7、 固化 curing 在一定的温度、时间条件下,加热贴装了元器件的贴片胶,以使元器件与PCB板暂时固定在一起的工艺过程。8、 贴片胶 或称红胶adhesivesSMA固化前具有一定的初粘度有外形,固化后具有足够的粘接强度的胶体。9、 点胶 表面贴装时,往PCB上施加贴片胶的工艺过程。10、 胶机 能完成点胶操作的设备。11、 贴装 pick and place 将表面贴装元器件从供料器中拾取并贴放到PCB规定位置上的操作。12、 贴片机 placement equipment 完成表面贴装元器件贴片功能的专用工艺设备。13、 高速贴片机 实际贴装速度大于2万点/小时的贴片机。14、 多功能贴片机 用于贴装体形较大、引线间距较小的表面贴装器件,要求较高贴装精度的贴片机,15、 热风回流焊 以强制循环流动的热气流进行加热的回流焊。16、 贴片检验 贴片完成后,对于是否有漏贴、错位、贴错、元器件损坏等情况进行的质量检验。17、 钢网印刷 使用不锈钢网板将焊锡膏印到PCB焊盘上的印刷工艺过程。18、 印刷机 在SMT中,用于钢网印刷的专用设备。19、 炉后检验 对贴片完成后经回流炉焊接或固化的PCBA的质量检验。20、 炉前检验 贴片完成后在回流炉焊接或固化前进行贴片质量检验。21、 返修 为去除PCBA的局部缺陷而进行的修复过程。22、 返修工作台 能对有质量缺陷的PCBA进行返修的专用设备。表面贴装方法分类根据SMT的工艺制程不同,把SMT分为点胶制程波峰焊和锡膏制程回流焊。它们的主要区别为：l 贴片前的工艺不同,前者使用贴片胶,后者使用焊锡膏。l 贴片后的工艺不同,前者过回流炉后只起固定作用、还须再过波峰焊,后者过回流炉后起焊接作用。根据SMT的工艺过程则可把其分为以下几种类型。第一类 只采用表面贴装元件的装配IA 只有表面贴装的单面装配工序: 丝印锡膏=贴装元件=回流焊接IB 只有表面贴装的双面装配工序: 丝印锡膏=贴装元件=回流焊接=反面=丝印锡膏=贴装元件=回流焊接第二类 一面采用表面贴装元件和另一面采用表面贴元件与穿孔元件混合的装配工序: 丝印锡膏=贴装元件=回流焊接=反面=点胶=贴装元件=烘干胶=反面=插元件=波峰焊接第三类顶面采用穿孔元件, 底面采用表面贴装元件的装配工序: 点胶=贴装元件=烘干胶=反面=插元件=波峰焊接SMT的工艺流程领PCB、贴片元件 贴片程式录入、道轨调节、炉温调节 上料 上PCB 点胶印刷 贴片 检查 固化 检查 包装 保管 各工序的工艺要求与特点：1. 生产前准备l 清楚产品的型号、PCB的版本号、生产数量与批号。l 清楚元器件的种类、数量、规格、代用料。l 清楚贴片、点胶、印刷程式的名称。l 有清晰的Feeder list。l 有生产作业指导卡、及清楚指导卡容。2. 转机时要求l 确认机器程式正确。l 确认每一个Feeder位的元器件与Feeder list相对应。l 确认所有 轨道宽度和定位针在正确位置。l 确认所有Feeder正确、牢固地安装与料台上。l 确认所有Feeder的送料间距是否正确。l 确认机器上板与下板是非顺畅。l 检查点胶量及大小、高度、位置是否适合。l 检查印刷锡膏量、高度、位置是否适合。l 检查贴片元件及位置是否正确。l 检查固化或回流后是否产生不良。3. 点胶l 点胶工艺主要用于引线元件通孔插装THT与表面贴装SMT共存的贴插混装工艺。在整个生产工艺流程见图中,我们可以看到,印刷电路板PCB其中一面元件从开始进行点胶固化后,到了最后才能进行波峰焊焊接,这期间间隔时间较长,而且进行其他工艺较多,元件的固化就显得尤为重要。PCB点B面贴片B面再流焊固化丝网印刷A面贴片A面再流焊焊接自动插装人工流水插装波峰焊接B面l 点胶过程中的工艺控制。生产中易出现以下工艺缺陷：胶点大小不合格、拉丝、胶水浸染焊盘、固化强度不好易掉片等。因此进行点胶各项技术工艺参数的控制是解决问题的办法。 3.1 点胶量的大小根据工作经验,胶点直径的大小应为焊盘间距的一半,贴片后胶点直径应为胶点直径的1.5倍。这样就可以保证有充足的胶水来粘结元件又避免过多胶水浸染焊盘。点胶量多少由点胶时间长短及点胶量来决定,实际中应根据生产情况室温、胶水的粘性等选择点胶参数。3.2 点胶压力目前公司点胶机采用给点胶针头胶筒施加一个压力来保证足够胶水挤出点胶嘴。压力太大易造成胶量过多；压力太小则会出现点胶断续现象,漏点,从而造成缺陷。应根据同品质的胶水、工作环境温度来选择压力。环境温度高则会使胶水粘度变小、流动性变好,这时需调低压力就可保证胶水的供给,反之亦然。3.3 点胶嘴大小在工作实际中,点胶嘴径大小应为点胶胶点直径的1/2,点胶过程中,应根据PCB上焊盘大小来选取点胶嘴：如0805和1206的焊盘大小相差不大,可以选取同一种针头,但是对于相差悬殊的焊盘就要选取不同的点胶嘴,这样既可以保证胶点质量,又可以提高生产效率。3.4 点胶嘴与PCB板间的距离不同的点胶机采用不同的针头,点胶嘴有一定的止动度。每次工作开始应保证点胶嘴的止动杆接触到PCB。3.5 胶水温度一般环氧树脂胶水应保存在0-50C的冰箱中,使用时应提前1/2小时拿出,使胶水充分与工作温度相符合。胶水的使用温度应为230C-250C；环境温度对胶水的粘度影响很大,温度过低则会胶点变小,出现拉丝现象。环境温度相差50C,会造成50点胶量变化。因而对于环境温度应加以控制。同时环境的温度也应该给予保证,湿度小胶点易变干,影响粘结力。3.6 胶水的粘度胶的粘度直接影响点胶的质量。粘度大,则胶点会变小,甚至拉丝；粘度小,胶点会变大,进而可能渗染焊盘。点胶过程中,应对不同粘度的胶水,选取合理的压力和点胶速度。3.7固化温度曲线对于胶水的固化,一般生产厂家已给出温度曲线。在实际应尽可能采用较高温度来固化,使胶水固化后有足够强度。3.8 气泡胶水一定不能有气泡。一个小小气泡就会造成许多焊盘没有胶水；每次装胶水时时应排空胶瓶里的空气,防止出现空打现象。对于以上各参数的调整,应按由点及面的方式,任何一个参数的变化都会影响到其他方面,同时缺陷的产生,可能是多个方面所造成的,应对可能的因素逐项检查,进而排除。总之,在生产中应该按照实际情况来调整各参数,既要保证生产质量,又能提高生产效率4. 印刷在表面贴装装配的回流焊接中,锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接,有许多变量。如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏的过程中,基板放在工作台上,机械地或真空夹紧定位,用定位销或视觉来对准,用模板进行锡膏印刷。在模板锡膏印刷过程中,印刷机是达到所希望的印刷品质的关键。在印刷过程中,锡膏是自动分配的,印刷刮板向下压在模板上,使模板底面接触到电路板顶面。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时,锡膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上。在锡膏已经沉积之后,丝网在刮板之后马上脱开,回到原地。这个间隔或脱开距离是设备设计所定的,大约0.0200.040。脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量。如果没有脱开,这个过程叫接触印刷。当使用全金属模板和刮刀时,使用接触印刷。非接触印刷用于柔性的金属丝网。在锡膏丝印中有三个关键的要素, 我们叫做3S：Solder paste,Stencils,和Squeegees。三个要素的正确结合是持续的丝印品质的关键所在。刮板刮板作用,在印刷时,使刮板将锡膏在前面滚动,使其流入模板孔, 然后刮去多余锡膏, 在PCB焊盘上留下与模板一样厚的锡膏。常见有两种刮板类型：橡胶或聚氨酯刮板和金属刮板。金属刮板由不锈钢或黄铜制成,具有平的刀片形状,使用的印刷角度为3055。使用较高的压力时,它不会从开孔中挖出锡膏,还因为是金属的,它们不象橡胶刮板那样容易磨损,因此不需要锋利。它们比橡胶刮板成本贵得多,并可能引起模板磨损。橡胶刮板,使用70-90橡胶硬度计硬度的刮板。当使用过高的压力时,渗入到模板底部的锡膏可能造成锡桥,要求频繁的底部抹擦。甚至可能损坏刮板和模板或丝网。过高的压力也倾向于从宽的开孔中挖出锡膏,引起焊锡圆角不够。刮板压力低造成遗漏和粗糙的边缘,刮板的磨损、压力和硬度决定印刷质量,应该仔细监测。对可接受的印刷品质,刮板边缘应该锋利、平直和直线。模板类型目前使用的模板主要有不锈钢模板,其的制作主要有三种工艺：化学腐蚀、激光切割和电铸成型。由于金属模板和金属刮板印出的锡膏较饱满, 有时会得到厚度太厚的印刷, 这可以通过减少模板的厚度的方法来纠正。另外可以通过减少丝孔的长和宽10 %,以减少焊盘上锡膏的面积。 从而可改善因焊盘的定位不准而引起的模板与焊盘之间的框架的密封情况, 减少了锡膏在模板底和PCB 之间的 炸 开 。 可使印刷模板底面的清洁次数由每5或10 次印刷清洁一次减少到每50次印刷清洁一次 。锡膏solder paste锡膏是锡粉和松香的结合物,松香的功能是在回流焊炉的第一阶段,除去元件引脚、焊盘和锡珠上的氧化 物,这个阶段在150 C持续大约三分钟。焊锡是铅、锡和银的合金,在回流焊炉的第二阶段,大约220 C时回流。粘度是锡膏的一个重要特性,我们要求其在印刷行程中,其粘性越低,则流动性越好,易于流入模板孔,印到PCB的焊盘上。在印刷过后,锡膏停留在PCB焊盘上,其粘性高,则保持其填充的形状,而不会往下塌陷。锡膏的标准粘度大约在500kcps1200kcps围,较为典型的800kcps用于模板丝印是理想的。判断锡膏是否具有正确的粘度,有一种实际和经济的方法,如下：用刮勺在容器罐搅拌锡膏大约30秒钟,然后挑起一些锡膏,高出容器罐三、四英寸,让锡膏自行往下滴,开始时应该象稠的糖浆一样滑落而下,然后分段断裂落下到容器罐。如果锡膏不能滑落,则太稠,粘度太低。如果一直落下而没有断裂,则太稀,粘度太低。印刷的工艺参数的控制模板与PCB的分离速度与分离距离Snap-off丝印完后,PCB与丝印模板分开,将锡膏留在PCB 上而不是丝印孔。对于最细密丝印孔来说,锡膏可能会更容易粘附在孔壁上而不是焊盘上,模板的厚度很重要, 有两个因素是有利的, 第一, 焊盘是一个连续的面积, 而丝孔壁大多数情况分为四面,有助于释放锡膏； 第二,重力和与焊盘的粘附力一起, 在丝印和分离所花的 26 秒时间,将锡膏拉出丝孔粘着于PCB上。为最大发挥这种有利的作用,可将分离延时,开始时PCB分开较慢。 很多机器允许丝印后的延时,工作台下落的头23 mm 行程速度可调慢。印刷速度印刷期间,刮板在印刷模板上的行进速度是很重要的, 因为锡膏需要时间来滚动和流入模孔。如果时间不够,那么在刮板的行进方向,锡膏在焊盘上将不平。 当速度高于每秒20 mm 时, 刮板可能在少于几十毫秒的时间刮过小的模孔。印刷压力印刷压力须与刮板硬度协调,如果压力太小,刮板将刮不干净模板上的锡膏,如果压力太大,或刮板太软,那么刮板将沉入模板上较大的孔将锡膏挖出。压力的经验公式在金属模板上使用刮板, 为了得到正确的压力, 开始时在每50 mm的刮板长度上施加1 kg 压力,例如300 mm 的刮板施加6 kg 的压力, 逐步减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净,然后再增加1 kg 压力。 在锡膏刮不干净开始到刮板沉入丝孔挖出锡膏之间,应该有12 kg的可接受围都可以到达好的丝印效果。为了达到良好的印刷结果,必须有正确的锡膏材料、正确的工具和正确的工艺过程的结合。根据不同的产品,在印刷程序中设置相应的印刷工艺参数,如工作温度、工作压力、刮刀速度、模板自动清洁周期等,同时要制定严格的工艺管理制定及工艺规程。 严格按照指定品牌在有效期使用焊膏,平日焊膏保存在冰箱中,使用前要求置于室温6小时以上,之后方可开盖使用,用后的焊膏单独存放,再用时要确定品质是否合格。 生产前操作者使用专用不锈钢棒搅拌焊膏使其均匀,并定时用黏度测试仪对焊膏黏度进行抽测。当日当班印刷首块印刷析或设备调整后,要利用焊膏厚度测试仪对焊膏印刷厚度进行测定,测试点选在印刷板测试面的上下,左右及中间等5点,记录数值,要求焊膏厚度围在模板厚度-10-模板厚度+15之间。 生产过程中,对焊膏印刷质量进行100检验,主要容为焊膏图形是否完整、厚度是否均匀、是否有焊膏拉尖现象。当班工作完成后按工艺要求清洗模板。在印刷实验或印刷失败后,印制板上的焊膏要求用超声波清洗设备进行彻底清洗并晾干,或用酒精及用高压气清洗,以防止再次使用时由于板上残留焊膏引起的回流焊后出现焊球等现象。5. 贴装贴装前应进行下列项目的检查：l 元器件的可焊性、引线共面性、包装形式l PCB尺寸、外观、翘曲、可焊性、阻焊膜绿油l Feeder 位置的元件规格核对l 是否有需要人工贴装元器件或临时不贴元器件、加贴元器件l Feeder与元件包装规格是否一致。贴装时应检查项目：l 检查所贴装元件是否有偏移等缺陷,对偏移元件要进行位置调整。l 检查贴装率,并对元件与贴片头进行时时临控。6. 固化、回流在固化、回流工艺里最主要是控制好固化、回流的温度曲线亦即是固化、回流条件,正确的温度曲线将保证高品质的焊接锡点。在回流炉里,其部对于我们来说是一个黑箱,我们不清楚其部发生的事情,这样为我制定工艺带来重重困难。为克服这个困难,在SMT行业里普遍采用温度测试仪得出温度曲线,再参考之进行更改工艺。温度曲线是施加于电路装配上的温度对时间的函数,当在笛卡尔平面作图时,回流过程中在任何给定的时间上,代表PCB上一个特定点上的温度形成一条曲线。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。传送带速度决定机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电路装配接近该区的温度设定。每个区所花的持续时间总和决定总共的处理时间。每个区的温度设定影响PCB的温度上升速度,高温在PCB与区的温度之间产生一个较大的温差。增加区的设定温度允许机板更快地达到给定温度。因此,必须作出一个图形来决定PCB的温度曲线。接下来是这个步骤的轮廓,用以产生和优化图形。需要下列设备和辅助工具：温度曲线仪、热电偶、将热电偶附着于PCB的工具和锡膏参数表。测温仪器一般分为两类：实时测温仪,即时传送温度/时间数据和作出图形；而另一种测温仪采样储存数据,然后上载到计算机。将热电偶使用高温焊锡如银/锡合金,焊点尽量最小附着于PCB,或用少量的热化合物斑点覆盖住热电偶,再用高温胶带粘住附着于PCB。附着的位置也要选择,通常最好是将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间。如图示锡膏的特性参数表也是必要的,其应包含所希望的温度曲线持续时间、锡膏活性温度、合金熔点和所希望的回流最高温度。理想的温度曲线理论上理想的曲线由四个部分或区间组成,前面三个区加热、最后一个区冷却。炉的温区越多,越能使温度曲线的轮廓达到更准确和接近设定。预热区,用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。其温度以不超过每秒25C速度连续上升,温度升得太快会引起某些缺陷,如瓷电容的细微裂纹,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。炉的预热区一般占整个加热通道长度的2533%。 活性区,有时叫做干燥或浸湿区,这个区一般占加热通道的3350%,有两个功用,第一是,将PCB在相当稳定的温度下感温,使不同质量的元件具有相同温度,减少它们的相当温差。第二个功能是,允许助焊剂活性化,挥发性的物质从锡膏中挥发。一般普遍的活性温度围是120150C,如果活性区的温度设定太高,助焊剂没有足够的时间活性化。因此理想的曲线要求相当平稳的温度,这样使得PCB的温度在活性区开始和结束时是相等的。回流区,其作用是将PCB装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。典型的峰值温度围是205230C,这个区的温度设定太高会引起PCB的过分卷曲、脱层或烧损,并损害元件的完整性。 理想的冷却区曲线应该是和回流区曲线成镜像关系。越是靠近这种镜像关系,焊点达到固态的结构越紧密,得到焊接点的质量越高,结合完整性越好。 实际温度曲线当我们按一般PCB回流温度设定后,给回流炉通电加热,当设备临测系统显示炉温度达到稳定时,利用温度测试仪进行测试以观察其温度曲线是否与我们的预定曲线相符。否则进行各温区的温度重新设置及炉子参数调整,这些参数包括传送速度、冷却风扇速度、强制空气冲击和惰性气体流量,以达到正确的温度为止。典型PCB回流区间温度设定 区间区间温度设定区间末实际板温预热210C140C活性180C150C回流240C210C以下是一些不良的回流曲线类型：图一、预热不足或过多的回流曲线 图二、活性区温度太高或太低 图三、回流太多或不够 图四、冷却过快或不够 当最后的曲线图尽可能的与所希望的图形相吻合,应该把炉的参数记录或储存以备后用。虽然这个过程开始很慢和费力,但最终可以取得熟练和速度,结果得到高品质的PCB的高效率的生产回流焊主要缺陷分析： 锡珠：原因：1、丝印孔与焊盘不对位,印刷不精确,使锡膏弄脏PCB。 2、锡膏在氧化环境中暴露过多、吸空气中水份太多。3、加热不精确,太慢且不均匀。4、加热速率太快且预热区间太长。5、锡膏干得太快。6、助焊剂活性不够。7、太多颗粒小的锡粉。8、回流过程中助焊剂挥发性不适当。锡球的工艺认可标准是：当焊盘或印制导线的之间距离为0.13mm时,锡珠直径不能超过0.13mm,或者在600mm平方围不能出现超过五个锡珠。 锡桥：一般来说,造成锡桥的因素就是由于锡膏太稀,包括 锡膏金属或固体含量低、摇溶性低、锡膏容易炸开,锡膏颗粒太大、助焊剂表面力太小。焊盘上太多锡膏,回流温度峰值太高等。 开路：原因：1、锡膏量不够。2、元件引脚的共面性不够。3、锡湿不够,锡膏太稀引起锡流失。4、引脚吸锡或附近有连线孔。引脚的共面性对密间距和超密间距引脚元件特别重要,一个解决方法是在焊盘上预先上锡。引脚吸锡可以通过放慢加热速度和底面加热多、上面加热少来防止。也可以用一种浸湿速度较慢、活性温度高的助焊剂或者用一种Sn/Pb不同比例的阻滞熔化的锡膏来减少引脚吸锡。7. 检查、包装检查是为我们客户亦是下一工序提供100%良好品的保障,因此我们必须对每一个PCBA进行检查。检查着重项目：l PCBA的版本号是否为更改后的版本。l 客户有否要求元器件使用代用料或指定厂商、牌子的元器件。l IC、二极管、三极管、钽电容、铝电容、开关等有方向的元器件的方向是否正确。l 焊接后的缺陷：短路、开路、缺件、假焊包装是为把PCBA安全地运送到客户下一工序的手上。要保证运输途中的PCBA的安全,我们就要有可靠的包装以进行运输。公司目前所用的包装工具有：l 用胶袋包装后竖状堆放于防静电胶盆l 把PCBA使用专用的存储架公司定做、设备专商提供存放l 客户指定的包装方式不管使用何种包装均要求对包装箱作明确的标识,该标识必须包含下元列容：l 产品名称及型号l 产品数量l 生产日期l 检验人8、在SMT贴装过程中,难免会遇上某些元器件使用人工贴装的方法,人工贴装时我们要注意下列事项：l 避免将不同的元件混在一起l 切勿使元器件受到过度的拉力和压力l 转动元器件应该夹着主体,不应该夹着引脚或焊接端l 放置元件是应使用清洁的镊子l 不使用丢掉或标识不明的元器件l 使用清洁的元器件l 小心处理可编程装置,避免导线损坏第三章元器件知识SMT无器件名词解释1、 小外形晶体管 采用小外形封装结构的表面组装晶体管。2、 小外形二极管 采用小外形封装结构的表面组装二极管。3、 片状元件chip两端无引线,有焊接端,外形为薄片矩形的表面组装元件。4、 小外形封装 小外形模压着塑料封装,元件两侧有翼形状或J形状短引线的一种表面组装元器件封装形式。5、 四边扁平封装QFP四边具有翼形状短引线,引线间距为1.00,0.80,0.65,0.50,0.40,0.30mm等的塑料封装薄形表面组装集成电路。6、 细间距 fine pitch不大于0.5mm的引脚间距7、 引脚共面性 lead coplanarity 指表面组装元器件引脚垂直高度偏差,即引脚的最高脚底与最低三条引脚的脚底形成的平面之间的垂直距离。8、 封装packagesSMT元器件种类在SMT生产过程中,员工们会接上百种以上的元器件, 了解这些元器件对我们在工作时不出错或少出错非常有用。现在,随着SMT技术的普及,各种电子元器件几乎都有了SMT的封装。而公司目前使用最多的电子元器件为电阻R-resistor、电容C-capacitor电容又包括瓷电容C/C ,钽电容T/C,电解电容E/C、二极管D-diode、稳压二极管ZD、三极管Q-transistor、压敏电阻VR、电感线圈L、变压器T、送话器MIC、受话器RX、集成电路IC、喇叭SPK、晶体振荡器XL等,而在SMT中我们可以把它分成如下种类：电阻RESISTOR 电容CAPACITOR 二极管DIODE 三极管TRANSISTOR 排插CONNECTOR 电感COIL 集成块IC 按钮SWITCH 等。（一） 电阻1 单位：1=110-3 K=110-6M2 规格：以元件的长和宽来定义的。有10050402、16080603、20120805 32161206等。3 表示的方法：2R2=2.2 1K5=1.5K 2M5=2.5M 103J=10103=10K1002F=100102=10K 。电阻上面除1005外都标有数字,这数字代表电阻的容量。（二） 电容：包括瓷电容C/C 、钽电容T/C、电解电容E/C1单位：1PF=110-3 NF =110-6UF =110-9MF =110-12F 2规格：以元件的长和宽来定义的,有10050402、16080603、20120805 32161206等。4 表式方法： 103K=10103PF=10NF 104Z=10104PF=100NF 0R5=0.5PF 注意：电解电容和钽电容是有方向的,白色表示+极。（三） 二极管： 有整流二极管、稳压二极管、发光二极管。二极管是有方向的,其正负极可以用 万用表来测试。（四） 集成块：IC分为SOP、SOJ、QFP、PLCC（五） 电感：单位：1H=103MH=106UH=109NH表示形式：R68J=680NH 068J=68NH 101J=100UH 1R0=1UH 150K=15UHJ 、K指误差,其精度值同电容。四资材的包装形式：1 TAPE形：包括PAPER、EMBOSSED、ADHESIVE。根据TAPE的宽度分为8mm、12mm、16mm、24mm、32mm、44mm、56mm等。TAPE上两个元件之间的距离称为PITCH,有4 mm、8 mm、12 mm、16 mm、20 mm等2 STICK形3 TRAY形(1)1. 片式元件：主要是电阻、电容。2. 晶体元件：主要有二极管、三极管、IC。 以上SMT元器件均是规则的元器件,可以给它们更详细的分述：Chip片电阻, 电容等, 尺寸规格: 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 2010, 等钽电容, 尺寸规格: TANA,TANB,TANC,TANDSOT晶体管,SOT23, SOT143, SOT89,TO-252等Melf圆柱形元件, 二极管, 电阻等SOIC集成电路, 尺寸规格: SOIC08, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32QFP密脚距集成电路PLCC集成电路, PLCC20, 28, 32, 44, 52, 68, 84BGA球栅列阵包装集成电路, 列阵间距规格: 1.27, 1.00, 0.80CSP集成电路, 元件边长不超过里面芯片边长的1.2倍, 列阵间距0.50的BGA3. 连接件：提供机械与电气连接/断开,由连接插头和插座组成,将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB连接起来；可是与板的实际连接必须是通过表面贴装型接触。4. 异型电子元件：指几何形状不规节的元器件。因此必须用手工贴装,其外壳形状是不标准的,例如：许多变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块,等。SMT元器件在生产中常用知识l 电阻值、电容值的单位电阻值的单位通常为：欧姆,此外还使用：千欧姆K、兆欧姆M,它们之间的关系如下：1M = 103K = 106电容值的单位通常为：法拉F,另外还常使用：毫法mF、微法uF、纳法NF、皮法PF,它们之间的关系如下：1F = 103Mf = 106uF=109NF=1012PFl 元件的标准误差代码表符号误差应用围符号误差应用围A10PF或以下M20%B0.10PF NC0.25PFOD0.5PFP+100%,-0EQF1.0%RG2.0%S+50%,-20%HTIUJ5%VK10%XLYZ+80%,-20%Wl 片式电阻的标识在片式电阻的本体上,通常都标有一些数值,它们代表电阻器的电阻值。其表示方法如下：标印值电阻值标印值电阻值2R22222222002202222322000221220224220000片式电阻的包装标识常见类型：1 RR 1206 8/1 561 J 种类 尺寸 功耗 标称阻值 允许偏差 2 ERD 10 TL J 561 U 种类 额定功耗 形状 允许偏差 标称阻值 包装形式 在SMT生产过程中,我们须要注意的是电阻阻值、偏差、额定功耗这三个值。 l 片式电容的标识在普通的多层瓷电容本体上一般是没有标识的,在生产时应尽量避免使用已混装的该类元器件。而在钽电容本体上一般均有标识,其标识如下：标印值电容值标印值电容值0R202PF221220PF0202PF2222200PF22022PF22322000PF片式电容器的包装标识常见类型：1AVX/京都瓷公司0603 5 A 101 K A T 2 A 尺寸 电压 介质 标称电容 允许误差 失效率 端头 包装 专用代码电压：Y=16V,1=100V,2=200V,3=25V,5=50V,7=500V,C=600V,A=1000V介质：A=NPO,C=X7R,E=Z5U,G=Y5V包装：1=178mm卷盘胶带,2=178mm卷盘纸带,3=178mm卷盘胶带,4=178mm卷盘胶带专用代码：A=标准产品,T=0.66mm,S=0.56mm,R=0.46mm,P=0.38mm2诺瓦Novacap公司0603 N 102 J 500 N X T M 尺寸 介质 电容值 允许偏差 电压 端头 厚度 包装 标志介质：N=COGNPO,X=Z5U,B=X7R电压：与容量的表示方法相同包装：B=散装,T=盘式,W=方形包装3三星SAMAUNG公司CL 21 B 102 K B N C 电容器 尺寸 温度特性 电容值 允许误差 电压 厚度 包装尺寸： 03=0201,05=0402,10=0603,21=0805,31=1206,32=1210温度特性：C=COG,B=X7R,E=Z5U,F=Y5V,S=S2H,T=T2H,U=U2J电压：Q=6.3V,P=10V,O=16V,A=25V,B=50V,C=100V厚度：N=标准厚度,A=比N薄,B=比N厚包装：B=散装,C=纸带包装,E=胶带包装,P=合装4TDK公司C 1005 CH 1H 100 D T 名称 尺寸 温度特性 电压 电容值 允许误差 包装温度特性： COG,X7R,X5R,Y5V电压：0J=6.3V,1A=10V,1C=16V,1E=25V,1H=50V,2A=100V,2E=250V,2J=630V包装：T=Taping,B=Bulk5风华公司CC41 0805 N 102 K 500 P T 电容器 尺寸 介质 标称容量 允许误差 电压 端头 包装 介质：N=NPO,CG=COG,B=X7R,Y=Y5V电压：250=25V,500=50V,101=100V 钽电容器的包装标识常见类型：1三星SAMSUNG公司TC SCN 1C 105 M A A R 钽电容 型号 电压 电容值 误差 尺寸 包装 极性方向型号：SCN与SCS系列电压：0G=4V,0J=6.3V,1A=10V,1C=16V,1D=20V,1E=25V,1V=35V尺寸：A=3216,B=3528,C=6032,D=7343包装：A=7,C=13包装：R=右,L=左l 电感器电感值的单位为：享H,微享uH、纳享nH,它们的关系如下：1H = 106uH = 109nH其容量值的表示法如下：代码表示值代码表示值3N33.3nHR100.1uH或100nH10N10nHR220.22uH或220nH33033uH5R65.6uH或5600nH1三星SAMSUNG公司CI H 10 T 3N3 S N C 电感 系列 尺寸 材料 容量 误差 厚度 包装系列：H=CIH系列,L=CIL系列尺寸：10=1608,21=2012误差：C=0.2nH,S=0.3nH, D=0.5nH,G=2%厚度：N=标准,A=比N薄,B=比N厚包装：C=纸带,E=胶带2TDK公司NLU 160805 T - 2N2 C 系列名称 尺寸 包装 电感值 允许误差l 二极管公司常见的二极管是LL4148和IN4148两种,另外就是一些稳压二极管及发光二管,在使用稳压二极管时应注意其电压是否与料单相符,另外某些稳压管的外形与三极管外形SOT形状一致,在使用时应小心区分。而在使用发光二极管时则要留意其发出光的颜色种类。l 三极管在三极管里,其PN结的极性不同,其功能用途就不一样,在使用时,我们必须对三极管子的型号仔细分清楚,其型号里一个符号的差别可能就是完全相反功能的三极管。l 集成块ICIC在装贴时最容易出错的是方向不正确,另外就是在装贴EPROM时易把OPT片没烧录程式当作掩膜片已烧录程式来装贴,从而造成严重错误。因此,在生产时必须细心核对来料。l 其它元器件生产时留意工艺卡。l 元器件的包装SMT的元器件包装须适应设备的自动运转。目在SMT产业里的元器件包装主要有编带、盘式、滑道式、粘带、散式包装,其中粘带是编带中的一种。第四章 SMT辅助材料在SMT生产中,通常我们贴片胶、锡膏、钢网称之为SMT辅助材料。这些辅助材料在SMT整个过程中,对SMT的品质、生产效率起着致关重要的作用。因此,作为SMT工作人员必须了解它们的某些性能和学会正确使用它们。一、常用术语1. 贮存期shelflife在规定条件下,材料或产品仍能满足技术要求并保持适当使作性能的存放时间。2. 放置时间workingtime贴片胶、焊膏在使用前暴露于规定环境中仍能保持规定化学、物理性能的最长时间。3. 粘度viscosity贴片胶、焊膏在自然滴落时的滴延性的胶粘性质。4. 触变性贴片胶与锡膏在施压挤出时具有流体的特性与挤出后迅速恢复为具有固塑性的特性。5. 塌落slump焊膏印刷后在重力和表面力的作用及温度升高或停放时间过长等原因而引起的高度降低、底面积超出规定边界的坍流现象。6. 扩散spread贴片胶在点胶后在室温条件下展开的距离。7. 粘附性tack焊膏对元器件粘附力的大小及其随焊膏印刷后存放时间变化其粘附力所发生的变化8. 润湿wetting熔融的焊料在铜表面形成均匀、平滑和不断裂的焊料薄层的状态。9. 免清洗焊膏no-clean solder paste焊后只含微量无害焊剂残留物而无需清洗PCB的焊膏10. 低温焊膏low temperature paste熔化温度比183低20以上的焊膏。二、贴片胶红胶SMT中使用的贴片胶其作用是固定片式元件、SOT、SOIC等表面安装器件在PCB上,以使其在插件、过波峰焊过程避免元器件的脱落或移位。贴片胶可分为两大类型：环氧树脂类型和丙稀酸类型。一般生产中采用环氧树脂热固化类胶水如乐泰3609红胶,其特点是：l 热固化速度快l 接连强度高l 电特性较佳而不采用丙稀酸胶水需紫外线照射固化。SMT对贴片胶水的基本要求：l 包装无杂质及气泡l 贮存期限长l 可用于高速/或超高速点胶机l 胶点形状及体积一致l 点断面高,无拉丝l 颜色易识别,便于人工及自动化机器检查胶点的质量l 初粘力高l 高速固化,胶水的固化温度低,固化时间短l 热固化时,胶点不会下塌l 高强度及弹性以抵挡波峰焊时之温度突变l 固化后有优良的电特性l 无毒性l 具有良好的返修特性贴片胶引起的生产品质问题l 失件有、无贴片胶痕迹l 元件偏斜l 接触不良拉丝、太多贴片胶贴片胶使用规：l 贮存胶水领取后应登记到达时间、失效期、型号,并为每瓶胶水编号。然后把胶水保存在恒温、恒湿的冰箱,温度在110。l 取用胶水使用时,应做到先进先出的原则,应提前至少1小时从冰箱中取出,写下时间、编号、使用者、应用的产品,并密封置于室温下,待胶水达到室温时按一天的使用量把胶水用注胶枪分别注入点胶瓶里。注胶水时,应小心和缓慢地注入点胶瓶,防止空气泡的产生。l 使用把装好胶水的点胶瓶重新放入冰箱,生产时提前0.52.0小时从冰箱取出,标明取出时间、日期、瓶号,填写胶水锡膏解冻、使用时间记录表,使用完的胶水瓶用酒精或丙酮清洗干净放好以备下次使用,未使用完的胶水,标明时间放入冰箱存放。二、锡膏由焊膏产生的缺陷占SMT中缺陷的6070,所以规合理使用焊膏显得尤为重要。在表面组装件的回流焊中,焊膏被用来实施表面组装元器件的引线或端点与印制板上焊盘的连接。焊膏是由合金焊料粉、焊剂和一些添加剂混合而成的,具有一定粘性和良好触变性的一种均质混合物,具有良好的印刷性能和再流焊性能,并在贮存时具有稳定性的膏状体。合金焊料粉是焊膏的主要成分,约占焊膏重量的8590。常用的合金焊料粉有以下几种：锡 铅Sn Pb、锡 铅 银Sn Pb Ag、锡 铅 铋Sn Pb Bi等,最常用的合金成分为Sn63Pb3。合金焊料粉的形状可分为球形和椭圆形无定形,其形状、粒度大小影响表面氧化度和流动性,因此,对焊膏的性能影响很大。一般,由印刷钢板或网版的开口尺寸或注射器的口径来决定选择焊锡粉颗粒的大小和形状。不同的焊盘尺寸和元器件引脚应选用不同颗粒度的焊料粉,不能都选用小颗粒,因为小颗粒有大得多的表面积,使得焊剂在处理表面氧化时负担加重。在焊膏中,焊剂是合金焊料粉的载体,其主要的作用是清除被焊件以及合金焊料粉的表面氧化物,使焊料迅速扩散并附着在被焊金属表面。焊剂的组成为：活性剂、成膜剂和胶粘剂、润湿剂、触变剂、溶剂和增稠剂以及其他各类添加剂。焊剂的活性：对焊剂的活性必须控制,活性剂量太少可能因活性差而影响焊接效果,但活性剂量太多又会引起残留量的增加,甚至使腐蚀性增强,特别是对焊剂中的卤素含量更需严格控制,其实,根据性能要求,焊剂的重量比还可扩大至820。焊膏中的焊剂的组成及含量对塌落度、粘度和触变性等影响很大。金属含量较高大于90时,可以改善焊膏的塌落度,有利于形成饱满的焊点,并且由于焊剂量相对较少可减少焊剂残留物,有效防止焊球的出现,缺点是对印刷和焊接工艺要求较严格；金属含量较低小于85%时,印刷性好,焊膏不易粘刮刀,漏版寿命长,润湿性好,此外加工较易,缺点是易塌落,易出现焊球和桥接等缺陷。焊膏的分类可以按以下几种方法：按熔点的高低分：高温焊膏为熔点大于250,低温焊膏熔点小于150,常用的焊膏熔点为179183,成分为Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2。按焊剂的活性分：可分为无活性R,中等活性RMA和活性RA焊膏。常用的为中等活性焊膏。SMT对焊膏有以下要求：1、具有较长的贮存寿命,在010下保存3 6个月。贮存时不会发生化学变化,也不会出现焊料粉和焊剂分离的现象,并保持其粘度和粘接性不变。2、有较长的工作寿命,在印刷或滴涂后通常要求能在常温下放置1224小时,其性能保持不变。3、在印刷或涂布后以及在再流焊预热过程中,焊膏应保持原来的形状和大小,不产生堵塞。4、良好的润湿性能。要正确选用焊剂中活性剂和润湿剂成分,以便达到润湿性能要求。5、不发生焊料飞溅。这主要取决于焊膏的吸水性、焊膏中溶剂的类型、沸点和用量以及焊料粉中杂质类型和含量。6、具有较好的焊接强度,确保不会因振动等因素出现元器件脱落。7、焊后残留物稳定性能好,无腐蚀,有较高的绝缘电阻,且清洗性好。焊膏的选用主要根据工艺条件,使用要求及焊膏的性能：1、具有优异的保存稳定性。2、具有良好的印刷性流动性、脱版性、连续印刷性等。3、印刷后在长时间对SMD持有一定的粘合性。4、焊接后能得到良好的接合状态焊点。5、其焊接成分,具高绝缘性,低腐蚀性。6、对焊接后的焊剂残渣有良好的清洗性,清洗后不可留有残渣成分。焊膏使用和贮存的注意事顶1、领取焊膏应登记到达时间、失效期、型号,并为每罐焊膏编号。然后保存在恒温、恒湿的冰箱,温度在约为210。锡膏储存和处理推荐方法的常见数据见表：条件时间环境装运4 天 10C货架寿命3 6 个月0 5C 冰箱货架寿命5 天湿度：3060%RH温度：1525C 锡膏稳定时间