SMT基础知识培训教材.doc

SMT基础知识培训教材一、 教材内容 1 SMT基本概念和组成2 SMT车间环境的要求.3 SMT工艺流程.4 印刷技术:4.1 焊锡膏的基础知识.4.2 钢网的相关知识.4.3 刮刀的相关知识.4.4 印刷过程.4.5 印刷机的工艺参数调节与影响4.6 焊锡膏印刷的缺陷,产生原因及对策.5贴片技术 ： 5.1 贴片机的分类. 5.2 贴片机的基本结构. 5.3 贴片机的通用技术参数. 5.4 工厂现有的贴装过程控制点. 5.5 工厂现有贴装过程中出现的主要问题,产生原因及对策.5.6 工厂现有的机器维护保养工作.6回流技术: 6.1 回流炉的分类. 6.2 GS-800热风回流炉的技术参数. 6.3 GS-800 热风回流炉各加热区温度设定参考表. 6.4 GS-800 回流炉故障分析与排除对策. 6.5 GS-800 保养周期与内容. 6.6 SMT回流后常见的质量缺陷及解决方法. 6.7 SMT炉后的质量控制点7静电相关知识。SMT基础知识培训教材书二 目的为SMT相关人员对SMT的基础知识有所了解。三适用范围该指导书适用于SMT车间以及SMT相关的人员。四参考文件 3.1 IPC-6103.2 E3CR201 SMT过程控制规范3.3 创新的WMS五 工具和仪器六 术语和定义七 部门职责八 流程图九 教材内容1 SMT基本概念和组成：1.1 SMT基本概念SMT是英文:Surface Mounting Technology的简称,意思是表面贴装技术.1.2 SMT的组成总的来说:SMT包括表面贴装技术,表面贴装设备,表面贴装元器件及SMT管理.2 SMT车间环境的要求 2.1 SMT车间的温度:20度-28度,预警值:22度-26度 2.2 SMT车间的湿度:35%-60% ,预警值:40%-55% 2.3 所有设备,工作区,周转和存放箱都需要是防静电的,车间人员必须着防静电衣帽.3 SMT工艺流程：4 印刷技术： 4.1 焊锡膏(SOLDER PASTE)的基础知识 4.1.1 焊锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状焊剂混合而成的一种浆料,通常焊料粉末占90%左右,其余是化学成分.4.1.2 我们把能随意改变形态或任意分割的物体称为流体,研究流体受外力而引起形变与流动行为规律和特征的科学称为流变学.但在工程中则用黏度这一概念来表征流体黏度性的大小.4.1.3 焊锡膏的流变行为 焊锡膏中混有一定量的触变剂,具有假塑性流体性质. 焊锡膏在印刷时,受到刮刀的推力作用,其黏度下降,当到达摸板窗口时,黏度达到最低,故能顺利通过窗口沉降到PCB的焊盘上,随着外力的停止,焊锡膏黏度又迅速回升,这样就不会出现印刷图形的塌落和漫流,得到良好的印刷效果.4.1.4 影响焊锡膏黏度的因素4.1.4.1 焊料粉末含量对黏度的影响:焊锡膏中焊料粉末的增加引起黏度的增加.4.1.4.2 焊料粉末粒度对黏度的影响:焊料粉末粒度增大时黏度会降低.4.1.4.3 温度对焊锡膏黏度的影响:温度升高黏度下降.印刷的最佳环境温度为23+/-3度.4.1.4.4 剪切速率对焊锡膏黏度的影响:剪切速率增加黏度下降.黏度 黏度 黏度 粉含量 粒度 温度 4.1.5 焊锡膏的检验项目焊锡膏使用性能 焊锡膏外观 金属粉粒 焊料重量百分比 焊剂 焊剂酸值测定 焊锡膏的印刷性 焊料成分测定 焊剂卤化物测定 焊锡膏的黏度性试验 焊料粒度分布 焊剂水溶物电导率测定 焊锡膏的塌落度 焊料粉末形状 焊剂铜镜腐蚀性试验 焊锡膏热熔后残渣干燥度 焊剂绝缘电阻测定 焊锡膏的焊球试验 焊锡膏润湿性扩展率试验 4.1.6 SMT工艺过程对焊锡膏的技术要求工艺流程 焊锡膏的存储 焊锡膏印刷 贴放元件 再流 清洗 检查性能要求 0度10度,存放寿命6个月 良好漏印性,良好的分辨率 有一定黏结力,以免PCB运送过程中元件移位 1.焊接性能好,焊点周围无飞珠出现,不腐蚀元件及PCB.2.无刺激性气味,无毒害 1.对免清洗焊膏其SIR应达到RS10112.对活性焊膏应易清洗掉残留物 焊点发亮,焊锡爬高充分所需设备 冰箱 印刷机,模板 贴片机 再流焊炉 清洗机 显微镜4.2 钢网(STENCILS)的相关知识4.2.1 钢网的结构 一般其外框是铸铝框架,中心是金属模板,框架与模板之间依靠丝网相连接,呈”刚柔-刚”结构.4.2.2 钢网的制造方法方法 基材 优点 缺点 适用对象化学腐蚀法 锡磷青铜或不锈钢 价廉, 锡磷青铜易加工 1.窗口图形不好2.孔壁不光滑3.模板尺寸不宜太大 0.65MM QFP以上器件产品的生产激光法 不锈钢 1.尺寸精度高2.窗口形状好3.孔壁较光滑 1.价格较高2.孔壁有时会有毛刺,仍需二次加工 0.5MM QFP器件生产最适宜电铸法 镍 1.尺寸精度高2.窗口形状好3.孔壁较光滑 1.价格昂贵2.制作周期长 0.3MM QFP器件生产最适宜4.2.3 目前我们对新来钢网的检验项目4.2.3.1 钢网的张力:使用张力计测量钢网四个角和中心五个位置,张力应大于30N/CM.4.2.3.2 钢网的外观检查:框架,模板,窗口,MARK等项目.4.2.3.3 钢网的实际印刷效果的检查.4.3 刮刀的相关知识4.3.1 刮刀按制作形状可分为菱形和拖尾巴两种;从制作材料上可分为橡胶(聚胺酯)和金属刮刀两类.4.3.2 目前我们使用的全部是金属刮刀,金属刮刀具有以下优点:从较大,较深的窗口到超细间距的印刷均具有优异的一致性;刮刀寿命长,无需修正;印刷时没有焊料的凹陷和高低起伏现象,大大减少不良. 4.3.3 目前我们使用有三种长度的刮刀:300MM,350MM,400MM.在使用过程中应该按照PCB板的长度选择合适的刮刀.刮刀的两边挡板不能调的太低,容易损坏模板.4.3.4 刮刀用完后要进行清洁和检查,在使用前也要对刮刀进行检查.4.4 印刷过程4.4.1印刷焊锡膏的工艺流程:焊锡膏的准备 支撑片设定和钢网的安装 调节参数 印刷焊锡膏 检查质量 结束并清洗钢网4.4.1.1 焊锡膏的准备 从冰箱中取出检查标签的有效期，填写好标签上相关的时间，在室温下回温4H，再拿出来用锡膏摇均器摇匀锡膏，目前我们使用摇匀器摇3MIN-4MIN。4.4.1.2 支撑片设定和钢网的安装 根据线体实际要生产的产品型号选择对应的模板进行支撑片的设定,并作好检查. 参照产品型号选择相应的钢网,并对钢网进行检查:主要包括钢网的张力,清洁,有无破损等,如OK则可以按照机器的操作要求将钢网放入到机器里.4.4.1.3 调节参数严格按照参数设定表对相关的参数进行检查和修改,主要包括印刷压力,印刷速度,脱模速度和距离,清洗次数设定等参数4.4.1.4 印刷锡膏 参数设定OK后,按照DEK作业指导书添加锡膏,进行机器操作,印刷锡膏.4.4.1.5 检查质量 在机器刚开始印刷的前几片一定要检查印刷效果,是否有连锡,少锡等不良现象;还测量锡膏的厚度,是否在6.8MIL7.8MIL之间.在正常生产后每隔一个小时要抽验10片,检查其质量并作好记录;每隔2小时要测量2片锡膏的印刷厚度.在这些过程中如果有发现不良超出标准就要立即通知相应的技术员,要求其改善.4.4.1.6 结束并清洗钢网 生产制令结束后要及时清洗钢网和刮刀并检查,技术员要确认效果后在放入相应的位置.4.5 印刷机的工艺参数的调节与影响4.5.1 刮刀的速度 刮刀的速度和锡膏的黏度有很大的关系,刮刀的速度越慢,锡膏的黏度越大;同样,刮刀的速度越快,锡膏的黏度就越小.调节这个参数要参照锡膏的成分和PCB元件的密度以及最小元件尺寸等相关参数.目前我们一般选择在3065MM/S.4.5.2 刮刀的压力 刮刀的压力对印刷影响很大,压力太大会导致锡膏印的很薄.目前我们一般都设定在8KG左右.理想的刮刀速度与压力应该是正好把锡膏从钢板表面刮干净,刮刀的速度与压力也存在一定的转换关系,即降低刮刀速度等于提高刮刀的压力,提高了刮刀速度等于降低刮刀的压力.4.5.3 刮刀的宽度 如果刮刀相对于PCB过宽,那么就需要更大的压力,更多的锡膏参与其工作,因而会造成锡膏的浪费.一般刮刀的宽度为PCB长度(印刷方向)加上50MM左右为最佳,并要保证刮刀头落在 金属模板上.4.5.4 印刷间隙 印刷间隙是钢板装夹后与PCB之间的距离,关系到印刷后PCB上的留存量,其距离增大,锡膏量增多,一般控制在00.07MM4.5.5 分离速度 锡膏印刷后,钢板离开PCB的瞬时速度即分离速度,是关系到印刷质量的参数,其调节能力也是体现印刷机质量好坏的参数,在精密印刷机中尤其重要,早期印刷机是恒速分离,先进的印刷机其钢板离开锡膏图形时有一个微小的停留过程,以保证获取最佳的印刷图形.4.6 焊锡膏印刷的缺陷,产生的原因及对策4.6.1 缺陷: 刮削(中间凹下去) 原因分析:刮刀压力过大,削去部分锡膏. 改善对策:调节刮刀的压力4.6.2 缺陷: 锡膏过量 原因分析:刮刀压力过小,多出锡膏.改善对策:调节刮刀压力4.6.3 缺陷:拖曳(锡面凸凹不平0 原因分析:钢板分离速度过快 改善对策:调整钢板的分离速度4.6.4 缺陷:连锡 原因分析: 1)锡膏本身问题 2)PCB与钢板的孔对位不准 3)印刷机内温度低,黏度上升 4)印刷太快会破坏锡膏里面的触变剂,于是锡膏变软 改善对策: 1)更换锡膏 2)调节PCB与钢板的对位 3)开启空调,升高温度,降低黏度 4)调节印刷速度4.6.5 缺陷:锡量不足 原因分析:1)印刷压力过大,分离速度过快 2)温度过高,溶剂挥发,黏度增加 改善对策:1)调节印刷压力和分离速度 2)开启空调,降低温度5贴片技术 5.1 贴片机的分类 5.1.1 按速度分类 中速贴片机 高速贴片机 超高速贴片机 5.1.2 按功能分类高速/超高速贴片机(主要贴一些规则元件) 多功能机 (主要贴一些不规则元件) 5.1.3 按贴装方式分类 顺序式 同时式 同时在线式 5.1.4 按自动化程度分类 手动式贴片机 全自动化机电一体化贴片机 5.2 贴片机的基本结构 贴片机的结构可分为:机架,PCB传送机构及支撑台,X,Y与Z/伺服,定位系统,光学识别系统,贴装头,供料器,传感器和计算机操作软件. 5.3 贴片机通用的技术参数 型号名 CM202-DS CM301-DS CM402-M DT401-F贴装时间 0.088S/Chip 0.63S/Chip 0.06S/Chip0.21S/QFP 0.7S1.2S/Chip.QFP贴装精度 +/-0.05MM(0603) +/-0.05MM(QFP) +/-50um/chip+/-35um/QFP +/-50um/chip +/-35um/QFP基板尺寸 L50mm*W50mm-L460mm*W360mm L50mm*W50mm-L460mm*W360mm L50mm*W50mm-L510mm*W460mm L50mm*W50mmL510mm*W460mm基板的传送时间 3S 3.5S 09S（PCB L小于240MM） 09S（PCB L小于240MM）供料器装载数量 104个SINGLE208个DOUBLE 带式供料器最多54个托盘供料器最多80个 元件尺寸 0603L24mm*w24mm*T6mm 0603-L100mm*W90mm*T21mm 0603L24mm*w240603-L100mm*W90 1005chip*L100mm*W90mm*T25mm电源 三相AC200V+/-10V 2.5KVA 三相AC200V+/-10V 1.4KVA 三相AC200V。400V1.5KVA 三相AC200V。400V1.5KVA供气 490千帕400升/MIN 490千帕150升/MIN 490千帕150升/MIN 490千帕150升/MIN设备尺寸 L2350*W1950*H1430mm L1625*W2405*H1430mm L2350*W2690*H1430mm L2350*W2460*H1430mm重量 2800kg 1600kg 2800KG 3000KG5.4 工厂现有的贴装过程控制点5.4.1 SMT 贴装目前主要有两个控制点:5.4.1.1 机器的抛料控制,目前生产线上有一个抛料控制记录表用来控制和跟踪机器的运行状况.5.4.1.2 机器的贴装质量控制,目前生产上有一个贴片质量控制记录表用来控制和跟踪机器的运行状况.5.5 工厂现有的贴片过程中主要的问题,产生原因及对策5.5.1在贴片过程中显示料带浮起的错误( Tape float)5.5.1.1 原因分析及相应简单的对策:5.5.1.1.1根据错误信息查看相应Table和料站的feeder前压盖是否到位；5.5.1.1.2料带是否有散落或是段落在感应区域；5.5.1.1.3检查机器内部有无其他异物并排除；5.5.1.1.4检查料带浮起感应器是否正常工作。5.5.2元件贴装时飞件5.5.2.1 原因分析及相应简单的对策:5.5.2.1.1检查吸嘴是否堵塞或是或是表面不平，造成元件脱落。若是则更换吸嘴；5.5.2.1.2检查元件有无残缺或不符合标准。在确认非吸取压力过大造成的基础上向供应商或是厂商反馈；5.5.2.1.3.检查Support pin高度是否一致，造成PCB弯曲顶起。重新设置Support pin；5.5.2.1.4.检查程序设定元件厚度是否正确。有问题按照正常规定值来设定；5.5.2.1.5.检查有无元件或其他异物残留于传送带或基板上造成PCB不水平。；5.5.2.1.6.检查机器所设定的贴片高度是否合理，太低（贴装压力过大，致使元件弹飞）；5.5.2.1.7.检查锡膏的黏度变化情况，锡膏黏性不足，元件在PCB板的传输过程中掉落；5.5.2.1.8.检查机器贴装元件所需的真空破坏压是否在允许范围内。若是则需要逐一检查各段气路的通畅情况；5.5.3贴装时元件整体偏移5.5.3.1 原因分析及相应简单的对策:5.5.3.1.1.检查是否按照正确的PCB流向放置PCB；5.5.3.1.2检查PCB版本是否与程序设定一致；5.5.4. PCB在传输过程中进板不到位5.5.4.1 原因分析及相应简单的对策:5.5.4.1.1.检查是否是传送带有油污导致；5.5.4.1.2.检查Board处是否有异物影响停板装置正常动作；5.5.4.1.3.检查PCB板边是否有赃物（锡珠）是否符合标准。5.5.5. 贴片过程中显示Air Pressure Drop的错误，5.5.5.1检查各供气管路，检查气压监测感应器是否正常工作；5.5.6. 生产时出现的Bad Nozzle Detect 5.5.6.1检查机器提示的Nozzle是否出现堵塞、弯曲变形、残缺折断等问题； 5.5.7CM301在元件吸取或贴装过程中吸嘴Z轴错误5.5.7.1 原因分析及相应简单的对策:5.5.7.1.1查看feeder的取料位置是否有料或是散乱；5.5.7.1.2检查机器吸取高度的设置是否得当；5.5.7.1.3检查元件的厚度参数设定是否合理；5.5.8. 抛 料5.5.8.1吸取不良5.5.8.1.1 检查吸嘴是否堵塞或是表面不平，造成吸取时压力不足或者是造成偏移在移动和识别过程中掉落。通过更换吸嘴可以解决；5.5.8.1.2 检查feeder的进料位置是否正确。通过调整使元件在吸取的中心点上；5.5.8.1.3 检查程序中设定的元件厚度是否正确。参考来料标准数据值来设定；5.5.8.1.4检查机器中对元件的取料高度的设定是否合理。参考来料标准数据值来设定；5.5.8.1.5检查feeder的卷料带是否正常卷取塑料带。太紧或是太松都会造成对物料的吸取；5.5.8.2识别不良5.5.8.2.1.检查吸嘴的表面是否堵塞或不平，造成元件识别有误差，更换清洁吸嘴即可；5.5.8.2.2若带有真空检测则检查所选用的吸嘴是否能够满足需要达到的真空值。一般真空检测选用带有橡胶圈的吸嘴；5.5.8.2.3检查吸嘴的反光面是否脏污或有划伤，造成识别不良。更换或清洁吸嘴即可；5.5.8.2.4检查元件识别相机的玻璃盖和镜头是否有元件散落或是灰尘，影响识别精度；5.5.8.2.5检查元件的参考值设定是否得当，选取最标准或是最接近该元件的参考值设定。5.6工厂现有的机器维护保养工作.5.6.1 工厂现有机器维护保养工作主要分日保养,周保养,月保养三个保养阶段,主要保养的内容如下:5.6.1.1 日保养内容5.6.1.1.1检查工作单元5.6.1.1.2 清洁元件认识相机的玻璃盖5.6.1.1.3清洁feeder台设置面5.6.1.1.4清理不良元件抛料盒5.6.1.1.5 清洁废料带收集盒 5.6.1.2 周保养内容 5.6.1.2.1检查并给X、Y轴注油 5.6.1.2.2清扫触摸屏表面 5.6.1.2.3清洁润滑feeder设置台 5.6.1.2.4清洁Holder和吸嘴 5.6.1.2.5清洁元件识别相机的镜头 5.6.1.2.6检查和润滑轨道装置 5.6.1.3月保养 5.6.1.3.1润滑切刀单元 5.6.1.3.2清洁和润滑移动头 6. 回流技术 6.1 回流炉的分类 6.1.1 热板式再流炉 它以热传导为原理,即热能从物体的高温区向低温区传递 6.1.2 红外再流炉 它的设计原理是热能中通常有80%的能量是以电磁波的形式-红外向外发射的. 6.1.3 红外热风式再流炉6.1.4 热风式再流炉 通过热风的层流运动传递热能 6.2 GS800热风回流炉的技术参数 加热区数量 加热区长度 排风量 运输导轨调整范围 运输方向 运输带高度 PCB运输方式上8/下8 2715MM 10立方米/MIN 2个 60MM600MM 可选择 900+/-20MM 链传动+网传动运输带速度 电源 升温时间 温控范围 温控方式 温控精度 PCB板温度分布偏差02000MM/MIN 三相 380V 50/60HZ 20MIN 室温500度 PID全闭环控制,SSR驱动 +/-1度 +/-2度 6.3 GS800热风回流炉各热区温度设定参考表 温区 ZONE1 ZONE2.3.4.5.6 ZONE7 ZONE8预设温度 180200摄氏度 150180摄氏度 200250摄氏度 250300摄氏度6.4 GS800故障分析与排除对策 6.4.1 控制软件报警分析与排除表报警项 软件处理方式 报警原因 报警排除系统电源中断 系统自动进入冷却状态并把炉内PCB自动送出 外部断电内部电路故障 检修外部电路检修内部电路热风马达不转动 系统自动进入冷却状态 热继电器损坏或跳开热风马达损坏或卡死 复位热继电器更新或修理马达传输马达不转动 系统自动进入冷却状态 热继电器跳开调速器故障马达是否卡住或损坏 复位热继电器更换调速器更新或修理马达掉板 系统自动进入冷却状态 PCB掉落或卡住运输入口出口电眼损坏外部物体误感应入口电眼 把板送出更换电眼盖子未关闭 系统自动进入冷却状态 上炉胆误打开升降丝杆行程开关移位 关闭好上炉胆，重新启动重新调整行程开关位置温度超过最高温度值 系统自动进入冷却状态 热点偶脱线固态继电器输出端短路电脑40P电缆排插松开控制板上加热指示常亮 更换热点偶更换固态继电器插好插排更换控制板温度低于最低温度值 系统自动进入冷却状态 固态继电器输出端断路热电偶接地发热管漏电，漏电开关跳开 更换固态继电器调整热电偶位置维修或更换发热管温度超过报警值 系统自动进入冷却状态 热电偶脱线固态继电器输出端常闭电脑40P电缆排插松开控制板上加热指示常亮 更换热电偶更换固态继电器插好插排更换控制板温度低于报警值 系统自动进入冷却状态 固态继电器输出端断路热电偶接地发热管漏电，漏电开关跳开 更换固态继电器调整热电偶位置维修或更换发热管运输马达速度偏差大 系统自动进入冷却状态 运输马达故障编码器故障控制输出电压错误调速器故障 更换马达固定好活更换编码器更换控制板更换调速器启动按钮未复位 系统处于等待状态 紧急开关未复位未按启动按钮启动按钮损坏线路损坏 复位紧急开关并按下启动按钮更换按钮修好电路紧急开关按下 系统处于等待状态 紧急开关按下线路损坏 复位紧急开关并按下启动按钮检查外部电路6.4.2 典型故障分析与排除故障 造成故障的原因 如何排除故障 机器状态升温过慢 1.热风马达故障2.风轮与马达连接松动或卡住3.固态继电器输出端断路 1.检查热风马达2.检查风轮3.更护固态继电器 长时间处于“升温过程”温度居高不下 1.热风马达故障2.风轮故障3.固态继电器输出端短路 1.检查热风马达2.检查风轮3.更换固态继电器 工作过程机器不能启动 1.上炉体未关闭2.紧急开关未复位3.未按下启动按钮 1.检修行程开关72.检查紧急开关3.按下启动按钮 启动过程加热区温度升不到设置温度 1.加热器损坏2.加电偶有故障3.固态继电器输出端断路4.排气过大或左右排气量不平衡5.控制板上光电隔离器件损坏 1.更换加热器2.检查或更换电热偶3.更换固态继电器4.调节排气调气板5.更换光电隔离器4N33 长时间处于“升温过程”运输电机不正常 运输热继电器测出电机超载或卡住 1.重新开启运输热继电器2.检查或更换热继电器3.重新设定热继电器电流测值 1.信号灯塔红灯亮2.所有加热器停止加热上炉体顶升机构无动作 1.行程开关到位移位或损坏2.紧急开关未复位 1.检查行程开关2.检查紧急开关 计数不准确 1.计数传感器的感应距离改变2.计数传感器损坏 1.调节技术传感器的感应距离2.更换计数传感器 电脑屏幕上速度值误差偏大 1.速度反馈传感器感应距离有误 1.检查编码器是否故障2.检查编码器线路 6.5 GS800 保养周期与内容 润滑部分编号 说明 加油周期 推荐用油型号1 机头各轴承及调宽链条 每月 钙基润滑脂ZG-2,滴点大于80度2 顶升丝杆及螺母 每月 钙基润滑脂ZG-2,滴点大于80度3 同步链条,张紧轮及轴承 每月 钙基润滑脂ZG-2,滴点大于80度4 导柱,托网带滚筒轴承 每月 钙基润滑脂ZG-2,滴点大于80度5 机头运输链条过轮用轴承 每月 钙基润滑脂ZG-2,滴点大于80度6 PCB运输链条(电脑控制自动滴油润滑) 每天 杜邦KRYTOX GPL107全氟聚醚润滑油 (耐高温250摄氏度)7 机头齿轮,齿条 每月 钙基润滑脂ZG-2,滴点大于80度8 炉内齿轮,齿条 每周 杜邦KRYTOX GPL107全氟聚醚润滑油 (耐高温250摄氏度)9 机头丝杆及传动方轴 每月 钙基润滑脂ZG-2,滴点大于80度 6.6 SMT过完回流炉后常见的质量缺陷及解决方法序号 缺陷 原因 解决方法1 元器件移位 （1）安放的位置不对（2）焊膏量不够或定位安放的压力不够（3）焊膏中焊剂含量太高，在再流过程中焊剂的流动导致元器件移位 （1）校正