1、第5章 表面组装涂敷与贴装技术本章要点：n表面组装的焊锡膏涂敷及设备n表面组装的贴装胶涂敷n表面组装的贴装技术n表面组装的贴装设备5.1 表面组装涂敷技术5.1.1 再流焊工艺焊料供给方法n焊锡膏法n预敷焊料法n预形成焊料法5.1.2 焊锡膏印刷机一、焊锡膏印刷机的分类与结构 1、以自动化程度来分类，可以分为：手工印刷机、半自动印刷机、全自动印刷机。2、PCB放进和取出的方式有两种：一种是将整个刮刀机构连同模板抬起，将PCB放进和取出，PCB定位精度取决于转动轴的精度，一般不太高，多见于手动印刷机与半自动印刷机；另一种是刮刀机构与模板不动，PCB平进与平出，模板与PCB垂直分离，故定位精度高，
2、多见于全自动印刷机手动印刷机 手动印刷机的各种参数与动作均需人工调节与控制，通常仅被小批量生产或难度不高的产品使用。图示是手动焊锡膏印刷机的照片。半自动印刷机半自动印刷除了PCB装夹过程是人工放置以外，其余动作机器可连续完成，但第一块PCB与模板的窗口位置是通过人工来对中的。通常PCB通过印刷机台面下的定位销来实现定位对中，因此PCB板面上应设有高精度的工艺孔，以供装夹用。全自动印刷机全自动印刷机通常装有光学对中系统，通过对PCB和模板上对中标志的识别，可以自动实现模板窗口与PCB焊盘的自动对中，印刷机重复精度达0.01mm。在配有PCB自动装载系统后，能实现全自动运行。但印刷机的多种工艺参数
3、，如刮刀速度、刮刀压力、漏板与PCB之间的间隙仍需人工设定。5.1.3 焊锡膏印刷方法 模板(stencils)，又称为漏板、钢板，它是焊锡膏印刷的关键工具之一，用来定量分配焊锡膏。由于焊锡膏的印刷来源于丝网印刷技术，因此早期的焊锡膏印刷多采用丝网印刷，丝网材料有尼龙丝、真丝、聚酯丝和不锈钢丝等，可用于SMT焊锡膏印刷的是聚酯丝和不锈钢丝。用乳剂涂敷到丝网上，只留出印刷图形的开口网目，就制成了非接触式印刷涂敷法所用的丝网。但由于丝网制作的漏板窗口开口面积始终被丝本身占用一部分，即开口率达不到100%,不适合于焊锡膏印刷工艺，故很快被镂空的金属板所取代。金属模板的结构 金属模板的结构如图所示，常
4、见模板的外框是铸铝框架(或铝方管焊接而成)，中心是金属模板，框架与模板之间依靠张紧的丝网相连接，呈“钢一柔一钢”的结构。这种结构可以确保金属模板既平整又有弹性，使用时能紧贴PCB表面。铸铝框架上备有安装孔供印刷机上装夹之用，通常钢板上的图形离钢板的外边约50mm，以供印刷机刮刀头运行所需要的空间，周边丝网的宽度约3040mm。5.2 SMT元器件贴片工艺和贴片机 采用人工方式或自动化设备将元器件准确贴放至印刷后的PCB表面相应位置的过程称贴片工艺。功能：不损坏元件和PCB的前提下，稳定拾取正确的元器件并快速把所拾取元器件准确放置在指定位置上。贴片基本工作过程贴片基本工作过程 自动贴片机相当于自
5、动化机械手，按事先编好的程序把元器件取出并贴放到PCB相应位置上。5.2.1对贴片质量的要求 要保证贴片质量，应该考虑三个要素：n贴装元器件的正确性n贴装位置的准确性n贴装压力的适度性1.贴片工序对贴装元器件的要求 元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记，都应该符合产品装配图和明细表的要求。被贴装元器件的焊端或引脚至少要有厚度的12浸入焊锡膏，一般元器件贴片时，焊锡膏挤出量应小于0.2 mm；窄间距元器件的焊锡膏挤出量应小于0.1 mm。元器件的焊端或引脚都应该尽量和焊盘图形对齐、居中。再流焊时，熔融的焊料使元器件具有自定位效应，允许元器件的贴装位置有一定的偏差。2.2.元器件贴装偏差及贴
6、片压力元器件贴装偏差及贴片压力(贴装高度贴装高度)矩形元器件允许的贴装偏差范围。如图6-7所示.图a的元器件贴装优良，元器件的焊端居中位于焊盘上。图b表示元件在贴装时发生横向移位(规定元器件的长度方向为“纵向”)，合格的标准是：焊端宽度的34以上在焊盘上，即D1焊端宽度的75%，否则为不合格。图c表示元器件在贴装时发生纵向移位，合格的标准是：焊端与焊盘必须交叠，即D20，否则为不合格。图d表示元器件在贴装时发生旋转偏移，合格的标准是：D3焊端宽度的75%，否则为不合格。图e表示元器件在贴装时与焊焊锡膏图形的关系，合格的标准是：元件焊端必须接触焊焊锡膏图形，否则为不合格。图图6-7 矩形元器件贴
7、装偏差矩形元器件贴装偏差 目前，贴片机品牌繁多、结构形式多样，型号规格不一，具体结构存在一定差异，但组成结构基本相同。自动贴片机的主要结构 设备本体 贴装头 供料系统 电路定位系统 计算机控制系统5.2.2自动贴片机的结构与技术指标 贴装头 贴装头也叫吸放头，是贴片机上最复杂、最关键的部分，它相当于机械手，它的动作由拾取贴放和移动定位两种模式组成。贴装头通过程序控制，完成三维的往复运动，实现从供料系统取料后移动到电路基板的指定位置上的操作。贴装头的端部有一个用真空泵控制的贴装工具吸嘴)，不同形状、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，异形元件(例如没有吸取平面的连接器等
8、)用机械爪结构拾放。当换向阀门打开时，吸嘴的负压把SMT元器件从供料系统(散装料仓、管状料斗、盘状纸带或托盘包装)中吸上来；当换向阀门关闭时，吸盘把元器件释放到电路基板上。贴装头通过上述两种模式的组合，完成拾取贴放元器件的动作。多功能贴片机多功能贴片机垂直旋转垂直旋转/转盘式贴装头转盘式贴装头供料系统供料系统 适合于表面组装元器件的供料装置有编带、管状、托盘和散装等几种形式。供料系统的工作状态根据元器件的包装形式和贴片机的类型而确定。贴装前，将各种类型的供料装置分别安装到相应的供料器支架上。随着贴装进程，装载着多种不同元器件的散装料仓水平旋转，把即将贴装的那种元器件转到料仓门的下方，便于贴装头
9、拾取；纸带包装元器件的盘装编带随编带架垂直旋转；管状送料器定位料斗在水平面上二维移动，为贴装头提供新的待取元件。电路板定位系统电路板定位系统 电路板定位系统可以简化为一个固定了电路板的XY二维平面移动的工作台。在计算机控制系统的操纵下，电路板随工作台沿传送轨道移动到工作区域内，并被精确定位，使贴装头能把元器件准确地释放到一定的位置上。精确定位的核心是“对中”，有机械对中、激光对中、激光加视觉混合对中以及全视觉对中方式。计算机控制系统计算机控制系统 计算机控制系统是指挥贴片机进行准确有序操作的核心，目前大多数贴片机的计算机控制系统采用Windows界面。可以通过高级语言软件或硬件开关，在线或离线编制计算机程序并自动进行优化，控制贴片机的自动工作步骤。每个片状元器件的精确位置，都要编程输入计算机。具有视觉检测系统的贴片机，也是通过计算机实现对电路板上贴片位置的图形识别。5.5 5.5 焊锡膏印刷与贴片质量分析焊锡膏印刷与贴片质量分析5.5.1 焊锡膏印刷质量分析1、焊锡膏不足2、焊锡膏粘连3、焊锡膏印刷整体偏位4、印刷焊锡膏拉尖焊锡膏不足焊锡膏不足焊锡膏粘连焊锡膏印刷整体偏位印刷焊锡膏拉尖 本章结束
