机电一体化技术专业毕业综合实践报告1.doc

机电一体化技术专业毕业综合实践报告 前 言 不知不觉中，充实的大学生活结束了，两年专业基础知识的学习，让我们更深刻地理解了机电一体化技术。学校为我们准备的这次毕业前的重要的实践性教学，一方面是为了更好地巩固所学的理论知识，另一方面是让我们真正地在实践当中得到很好的锻炼。通过将近一年的岗位实践，我们把自己所学的基础理论知识很好地应用在工作中的同时，也积累了宝贵的实际操作经验。机电一体化技术的迅猛发展是有目共睹的，作为其中的一员表面贴装技术更是在不断的进步和升级。 现根据我实际的岗位实践情况，撰写此报告，以期老师和学校的考核。本报告重点介绍我的实践工作内容，和有关于smt技术的知识，机电一体化技术的发展历程及趋势，以及实践以后我的一些切身感受。 在此我特别感谢我的指导老师，罗老师！ 目 录前言第一章 新科电子集团概况（4）第二章 岗位认识（5）第一节 工作岗位认识（5）第二节 安全规程（6）第三节 防静电注意事项及车间质量方针、环境方针（6）第三章 印制电路板pcb（8）第一节 pcb的历史及其设计（8）第二节 pcb的分类（9） 第三节 pcb产业链（11）第四节 国际、国内pcb行业发展状况（12）第四章 表面贴装技术（smt）的工艺（16）第一节 smt定义、特点及其技术组成（16）第二节 使用表面贴装技术（smt）的原因（16）第三节 在表面贴装技术中应用免清洗流程的原因（17）第四节 回流焊缺陷分析（17）第五节 元件名称、方向及其它（18）第六节 现代贴片机（19）第七节 smt技术的飞速发展（21）第八节 我国是smt技术应用大国（21）第九节 smt人才的需求状况（22）第五章 smt设备的维护与维修（23） 第一节 贴片机故障处理（23） 第二节 松下焊膏印刷机的故障处理（24）第六章 机电一体化技术发展历程及趋势（26） 第一节 “机电一体化”的发展历程（26） 第二节 “机电一体化”的发展趋势（30） 第三节 典型的“机电一体化”产品（32） 第四节 我国发展“机电一体化”面临的形式和任务（33）第七章 smt技术与机电一体化技术共同发展（35） 第一节 光“机电一体化技术” （35） 第二节 自动光学检测（aoi）（37）第八章 总结（41） 我的师傅（41） 实习总结（41）参考文献（42） 第一章 新科电子集团概况 新科电子集团有限公司，创建于1980年，目前拥有数字公司、空调器公司、商用空调公司、精密注塑公司、金属制品公司等12家全资下属子公司，员工8000人。新科集团以诚信经营为宗旨，坚持数字化和国际化发展战略，在中国各地大中城市设立了60多家营销办事处，300多个技术服务中心；在香港、新加坡、美国、欧洲、澳大利亚、日本等地建起了营销网络，成为bestbuy、沃尔玛等国际连锁巨头，以及诸多世界知名品牌的战略伙伴。目前拥有消费电子、新型家电两个支柱产业，产品链包括液晶电视、dvd、evd、移动dvd、gps卫星导航器，以及空调等，新科空调、dvd、液晶电视均为国家免检产品，新科空调、dvd还是中国名牌产品，新科gps被电子商会评为0506年度中国导航产业第一品牌。2005年初，公司完成生产工艺rohs（无铅化）转换，实现了环保生产。新科先进的数字化产品，畅销世界50多个国家和地区，连续十三年进入中国电子百强。公司总部设在常州市洛阳镇，占地面积为15万平方米。注册资金1.18亿元，固定资产1.85亿元，1997年销售总额36亿元，出口创汇500万美元，1998年完成销售总额30亿元。新科公司1996年成立“省级技术中心”，最近又成立了“超越号数据字技术实验室”。在技术上与多家世界著名公司合作，其中包括sony、panasonic、toshiba、sanyo、dolby及ess，其中具有强大的开发能力。如今，新科公司拥有25条总装生产线，8条smt自动贴片生产线和20台自动插件机，高精度、全自动的现代化生产设备及先进的测试仪器，新科产品的生产程序都严格按照iso9001国际质量保证体系要求执行，生产直通率达到97以上，开箱合格率达到99.5以上。 第二章 岗位认识 第一节 工作岗位认识我被分配在贴片车间，sony贴片生产线上。一进门左手边是办公区，正对面就是正在运行的生产线了，说实话噪音有点大，右手边是车间的管理人员明细栏，车间设备状况统计表，员工的考核、奖惩情况表，以及本车间的产量统计栏。车间里有24小时的中央空调，因而车间里很凉爽，空气质量也比较好。地面因为随时有人打扫，所以特别洁净，靠近办公区的地方还有一个饮水机，员工随时可以饮水。车间里共有9条生产线，其中有4条是松下贴片机生产线，余下的都是sony sie1001生产线。里面靠左的角有单独的一间房，是专门用来清洗的酒精房，墙两边还有齐全的消防器械。高速线的产量决定着整条生产线的产量，因而至关重要。车间规定我所在的l12的日产量必须在600块以上，除了特殊状况。车间的日目标产量是10000块pcb。每天的任务都要按着任务栏上的产量规定按质、按量完成，特殊情况有班长或组长另行安排。任务下达以后，我就负责先去仓库领回网板并作登记，再从仓库或其它的线上运回要贴装的pcb板，按正确贴装方向将pcb板插在机用周转箱中，插完后，我要按任务给每台贴片机下载相对应的程序，并调整好轨道，更换好吸嘴。待组长调好印刷机，允许印刷后，就可以开始生产了。生产期间，我要随时检查从印刷机出来的pcb的印刷状况，印的不好的就取出来看下一块是否印刷正常，如果印刷异常就得让组长来处理。如果贴片机没有料了，我得以最快的速度正确上好料，机器产生故障自己处理不了，就找组长来处理，尽快恢复生产。下班以后，要倒掉剩下的纸带，然后擦洗印刷机，打扫贴片机灰尘及线上碎屑。必须注意的是：上班前要穿好防静电工作服和工作鞋，在用手拿取pcb板时，必须佩带好防静电手环和手套。在用酒精清洗印坏的pcb板时，要戴防护眼镜，还有乳胶手套。 第二节 安全操作规程smt车间的安全操作规程： 1、非指定操作人员严禁操作本机器，严禁两人或两人以上同时操作； 2、机器工作时不得将机盖打开，也不得将头手伸入机器内； 3、出现紧急情况时应按紧急按钮立即停机并报告当班技术员处理； 4、接触机器有电部位，插拔控制或驱动卡，连接电线等情况应先断电； 5、所有程序的更改包括拼板、坏板的跳板，程序的选择应请组长来处理； 6、由于摩擦产生的静电，很容易把电路击坏，使产品质量下降，因此进入车间工作的员工必须穿防静电工作服，穿好工作鞋并佩戴好有效的防静电手环，上线操作人员应佩戴工作帽（长发的要求束发），进入车间必须释放身上所有静电； 7、释放静电方法：人站在白铁皮上，手按释放仪开关，就可以防电； 8、移动料架时，应先将旋转头回到原点，然后再移动料架，以免撞断吸嘴； 9、线体上没有人时机器必须处于待机状态，如炉子中有pcb时，线体上必须有操作人员。网板的清洗： 1、先卸下网板，再卸刮刀（避免网板、刮刀同时损坏）； 2、清洗网板时分开清洗，以免相互碰撞，导致损坏； 3、清洗完全（特别是网板上电路或插孔比较密的地方及刮刀两端）； 4、使用过的纱布不可随地乱扔； 第三节 防静电注意事项及车间质量方针、环境方针防静电注意事项：a、 进入车间必须穿防静电服，鞋，戴好防静电帽子；b、 触摸pcb板必须戴防静电手环。手环正确佩戴方法：手带必须紧贴皮肤，另一端必须夹在防静电线上，防静电线应接地，防止人体上的静电击穿pcb上的电路。质量方针树立民族精神 培育优秀人才赶超世界水平 争创国际品牌组织全员参与 严格质量管理生产卓越产品 提供优质服务环境方针遵守法律法规 符合社会要求节约资源能源 致力污染预防设计绿色产品 保持清洁生产提高环保意识 实现持续改进 第三章 印制电路板pcb 第一节 pcb的历史及其设计pcb的历史： 印制电路板的发明者是奥地利人保罗爱斯勒（pauleisler），他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起，印刷电路版技术才开始被广泛采用。在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在，电路面板只是作为有效的实验工具而存在；印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。进程控制块（pcb，process control block），台湾译作行程控制表，亦有译作任务控制表，是操作系统内核中一种数据结构，主要表示进程状态。虽各实际情况不尽相同，pcb通常记载进程之相关信息，包括：进程状态：可以是new、ready、running、waiting或halted等。程序计数器：接着要运行的指令地址。cpu寄存器：如累加器、索引寄存器（en:index register）、堆栈指针以及一般用途寄存器、状况代码等，主要用途在于中断时暂时存储数据，以便稍后继续利用；其数量及类因计算机架构有所差异。cpu排班法：优先级、排班队列等指针以及其他参数。存储器管理：如标签页表（en:page table）等。会计信息：如cpu与实际时间之使用数量、时限、帐号、工作或进程号码。输入输出状态：配置进程使用i/o设备，如磁带机。总言之，pcb如其名，内容不脱离各进程相关信息。 pcb的设计：印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（cad）实现。 第二节 pcb的分类根据电路层数分类：分为单面板、双面板和多层板。常见的多层板一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达十几层。pcb板有以下三种主要的划分类型：1、单面板（single-sided boards） 在最基本的pcb上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以这种pcb叫作单面板（single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。2、双面板（double-sided boards） 这种电路板的两面都有布线，不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔（via）。导孔是在pcb上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。3、多层板（multi-layer boards） 为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了，也称为多层印刷线路板。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上理论可以做到近100层的pcb板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为pcb中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果仔细观察主机板，还是可以看出来。根据软硬进行分类：分为普通电路板和柔性电路板。pcb的原材料：覆铜箔层压板是制作印制电路板的基板材料。它用作支撑各种元器件，并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。pcb就是印刷电路板（printed circuit board，pcb）,简单的说就是置有集成电路和其他电子组件的薄板。它几乎会出现在每一种电子设备当中。据time magazine 最近报道，中国和印度属于全球污染最严重的国家。为保护环境，中国政府已经在严格制定和执行有关污染整治条理，并波及到pcb产业。许多城镇正不再允许扩张及建造pcb新厂，例如：深圳关内少量并以高精密手工为主，如南山区马家龙工业区的深圳市靖邦科技有限公司，关外则以批量设备生产为主。而东莞已经专门指定四个城镇作为“污染产业”生产基地，禁止在划定的区域之外再建造新厂。 如果在某样设备中有电子零件，它们都是镶在大小各异的pcb上的。除了固定各种小零件外，pcb的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。 随着电子设备越来越复杂，需要的零件自然越来越多，pcb上头的线路与零件也越来越密集了。裸板（上头没有零件）也常被称为印刷线路板printed wiring board（pwb）。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供pcb上零件的电路连接。 通常pcb的颜色都是绿色或是棕色，这是阻焊漆（solder mask）的颜色。是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。为了将零件固定在pcb上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上在最基本的pcb（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的因为如此，pcb的正反面分别被称为零件面（component side）与焊接面（solder side）如果pcb上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（socket）由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装如果要将两块pcb相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接头（edge connector）金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是pcb布线的一部份通常连接时，我们将其中一片pcb上的金手指插进另一片pcb上合适的插槽上（一般叫做扩充槽slot）在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的印刷电路板将零件与零件之间复杂的电路铜线，经过细致整齐的规划后，蚀刻在一块板子上，提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体，是所有电子产品不可或缺的基础零件。印刷电路板以不导电材料所制成的平板，在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。组件的孔有助于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来，将电子组件的接脚穿过pcb后，再以导电性的金属焊条黏附在pcb上而形成电路。依其应用领域pcb可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。一般而言，电子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多，pcb所需层数亦越多，如高阶消费性电子、信息及通讯产品等；而软板主要应用于需要弯绕的产品中：如笔记型计算机、照相机、汽车仪表等 第三节 pcb的产业链按产业链上下游来分类，可以分为原材料-覆铜板-印刷电路板-电子产品应用，其关系简单表示为：玻纤布：玻纤布是覆铜板的原材料之一，由玻纤纱纺织而成，约占覆铜板成本的40%(厚板)和25%(薄板)。玻纤纱由硅砂等原料在窑中煅烧成液态，通过极细小的合金喷嘴拉成极细玻纤，再将几百根玻纤缠绞成玻纤纱。窑的建设投资巨大，一般需上亿资金，且一旦点火必须24小时不间断生产，进入退出成本巨大。玻纤布制造则和织布企业类似，可以通过控制转速来控制产能及品质，且规格比较单一和稳定，自二战以来几乎没有规格上的太大变化。和ccl不同，玻纤布的价格受供需关系影响最大，最近几年的价格在0.50-1.00美元/米之间波动。目前台湾和中国内地的产能占到全球的70%左右。铜箔：铜箔是占覆铜板成本比重最大的原材料，约占覆铜板成本的30%(厚板)和50%(薄板)，因此铜箔的涨价是覆铜板涨价的主要驱动力。铜箔的价格密切反映于铜的价格变化，但议价能力较弱，近期随着铜价的节节高涨，铜箔厂商处境艰难，不少企业被迫倒闭或被兼并，即使覆铜板厂商接受铜箔价格上涨各铜箔厂商仍然处于普遍亏损状态。由于价格缺口的出现，2006年一季度极有可能出现又一波涨价行情，从而可能带动ccl价格上涨。覆铜板：覆铜板是以环氧树脂等为融合剂将玻纤布和铜箔压合在一起的产物，是pcb的直接原材料，在经过蚀刻、电镀、多层板压合之后制成印刷电路板。覆铜板行业资金需求量不高，大约为3000-4000万元左右，且可随时停产或转产。在上下游产业链结构中，ccl的议价能力最强，不但能在玻纤布、铜箔等原材料采购中拥有较强的话语权，而且只要下游需求尚可，就可将成本上涨的压力转嫁下游pcb厂商。今年三季度，覆铜板开始提价，提价幅度在5-8%左右，主要驱动力是反映铜箔涨价，且下游需求旺盛可以消化ccl厂商转嫁的涨价压力。全球第二大的覆铜板厂商南亚亦于12月15日提高了产品价格，显示出至少2006年一季度pcb需求形式良好。 第四节 国际、国内pcb行业发展状况 日本是世界印制线路板(pcb)技术50年以来发展的一个侧影，从日本pcb的发展看可分反映出世界印制线路板的6个时期。一、pcb诞生期：1936年(制造方法：加成法) 日本业界的1名专家称其最初知道“印制板”是在1948年，当时是进入东京芝浦电气株式会社刚2年的新员工，受课长指示开始调查“印制板”。到允许日本人阅览的美国驻军图书室查阅，偶然发现了“印制电路技术”为题的技术论文。当时没有复印机，需要的文献只能用笔抄写，论文全部约有200页，详细叙述了涂抹法、喷射法、真空沉积法、蒸发法、化学沉积法、涂敷法等各种工艺，所介绍的都是绝缘板表面添加导电性材料形成导体图形，称为“加成法工艺”。使用这类生产专利的印制板曾在1936年底时应用于无线电接收机中。二、pcb试产期：1950年(制造方法：减成法) 该专家在进入冲电气工业公司1年后，在1953年起通信设备业对pcb开始重视，制造方法是使用覆铜箔纸基酚醛树脂层压板(pp基材），用化学药品溶解除去不需要的铜箔，留下的铜箔成为电路，称为“减成法工艺”。在一些标牌制造工厂内用此工艺试做pwb，以手工操作为主，腐蚀液是三氯化铁，溅上衣服就会变黄。当时应用pcb的代表性产品是索尼制造的手提式晶体管收音机，应和pp基材的单面pwb。1958年日本出版了书名为“印制电路”的最早的有关pcb启蒙书藉。三、pcb实用期：1960年(新材料：ge基材登场) 1955年冲电气公司与美国raytheon进行技术合作，制造“海洋雷达”。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，当时raytheon公司指定pcb要应用覆铜箔玻璃布环氧树脂层压板（ge基材），于是日本开发ge基材新材料并完成国产化，实现国产海洋雷达批量生产。1960年起冲电气公司开始在批量生产电气传输装置的pcb大量用到ge基板材料。1962年日本“印制电路工业会”成立。1964年美国光电路公司开发出沉厚铜化学镀铜液(cc4溶液），开始了新的加成法制造pcb工艺。日立化成公司引进了cc4技术。用于pcb的国产ge基板在初期有加热翘曲变形、铜箔剥离等问题，材料制造商逐渐改进而提高，1965年起日本有好几家材料制造商开始批量生产ge基板，工业用电子设备用ge基板，民用电子设备用pp基板，已成为常识。四、pcb跌进期：1970(mlb登场，新安装方式登场) 电气公司等通信设备制造企业各自设立pwb生产工厂，同时pcb专业制造公司也快速崛起。这时，开始采用电镀贯通孔实现pcb的层间互连。在19721981年的10年间，日本pcb生产金额约增长6倍（1972年产值471亿日元，1981年产值3021亿日元），是大跃进的纪录。1970年起电讯公司的电子交换机用pcb用到3层印制板，此后大型计算机用到多层印制板（mlb），由此mlb得到重用而急速发展，超过20层的mlb用聚酰亚胺树脂层压板作为绝缘基板。这个时期的pwb从4层向6、8、10、20、40、50层，更多层发展，同时实行高密度化（细线、小孔、薄板化），线路宽度与间距从0.5mm向0.35、0.2、0.1mm发展，pcb单位面积上布线密度大幅提高。pcb上元件安装方式开始了革命性变化，原来的插入式安装技术（tmt）改变为表面安装技术(smt）。引线插入式安装方法在pcb上应用有20年以上了，并都依靠手工操作的，这时也开发出自动元件插入机，实现自动装配线。smt更是采用自动装配线，并实现pwb两面贴装元件。五、mlb跃进期：1980年(超高密度安装的设备登场) 在19821991年的10年间，日本pcb产值约增长3倍(1982年产值3615亿日元，1991年10940亿日元）。mlb的产值1986年时1468亿日元，追上单面板产值；到1989年时2784亿日元，接近双面板产值，以后就mlb占主要地位了。1980年后pcb高密度化明显提高，有生产62层玻璃陶瓷基mlb，mlb高密度化推动移动电话和计算机开发竞争。六、迈向21世纪的助跑期：1990年(积层法mlb登场) 1991年后日本泡沫经济破灭，电子设备和pcb受影响下降，到1994年后才开始恢复，mlb和挠性板有大增长，而单面板与双面板产量却开始一直下跌。1998年起积层法mlb进入实用期，产量急速增加，ic元件封装形式进入面阵列端接型的bga和csp，走向小型化、超高密度化安装。 50多年来pcb发展变化巨大。自1947的发明半导体晶体管以来，电子设备的形态发生大变样，半导体由ic、isi、vlsi向高集成度发展，开发出了mcm、bga、csp等更高集成化的ic。21世纪初期的技术趋向就是为设备的高密度化、小型化和轻量化努力，主导21世纪的创新技术将是“纳米技术”，会带动电子元件的研究开发。 目前，全球pcb产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上，是各个电子元件细分产业中比重最大的产业，产业规模达400亿美元。同时，由于其在电子基础产业中的独特地位，已经成为当代电子元件业中最活跃的产业，2003和2004年，全球pcb产值分别是344亿美元和401亿美元，同比增长率分别为5.27%和16.47%。 我国的pcb研制工作始于1956年，1963-1978年，逐步扩大形成pcb产业。改革开放后20多年，由于引进国外先进技术和设备，单面板、双面板和多层板均获得快速发展，国内pcb产业由小到大逐步发展起来。2002年，成为第三大pcb产出国。2003年，pcb产值和进出口额均超过60亿美元，成为世界第二大pcb产出国。我国pcb产业近年来保持着20%左右的高速增长，并预计在2010年左右超过日本，成为全球pcb产值最大和技术发展最活跃的国家。从产量构成来看，中国pcb产业的主要产品已经由单面板、双面板转向多层板，而且正在从46层向68层以上提升。随着多层板、hdi板、柔性板的快速增长，我国的pcb产业结构正在逐步得到优化和改善。然而，虽然我国pcb产业取得长足进步，但目前与先进国家相比还有较大差距，未来仍有很大的改进和提升空间。首先，我国进入pcb行业较晚，没有专门的pcb研发机构，在一些新型技术研发能力上与国外厂商有较大差距。其次，从产品结构上来看，仍然以中、低层板生产为主，虽然fpc、hdi等增长很快，但由于基数小，所占比例仍然不高。再次，我国pcb生产设备大部分依赖进口，部分核心原材料也只能依靠进口，产业链的不完整也阻碍了国内pcb系列企业的发展脚步。 作为用途最广泛的电子元件产品，pcb拥有强大的生命力。无论从供需关系上看还是从历史周期上判断，2006年初是行业进入景气爬坡的阶段，下游需求的持续强劲已经逐层次拉动了pcb产业链上各厂商的出货情况，形成至少在2006年一季度“淡季不淡”的局面。将行业评级由“回避”上调到“良好”。 第四章 表面贴装技术（smt）的工艺 第一节 smt的定义、特点及其技术组成smt就是表面组装技术，是由混合集成电路技术发展而来的新一代电子装联技术。smt的特点是：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普通插装元件的1/10左右，一般采用smt之后，电子产品缩小40%60%，重量减轻60%80%。可靠性高、抗振能力强、焊点缺陷率低、高频特性好，减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%50%，节省材料、能源、设备、人力、时间等。smt有关的技术组成：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；电路器配制造工艺技术，装配制造中使用的辅助的开发生产技术。 第二节 使用表面贴装技术（smt）的原因 电子产品功能更完整，所采用的集成电路（ic）已无穿孔元件，特别是大规模、高集成ic，不得不采用表面贴片元件。 产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出优质产品以迎合客户需求以及加强市场竞争力。电子元件的发展，集成电路（ic）的开发，半导体材料的多元应用。电子科技革命势在必行，追逐国际潮流。smt线生产工艺流程：上板印刷检查高速贴片高精贴片检查回流焊检查下板装箱 第三节 在表面贴装技术中应用免清洗流程的原因 生产过程中产品清洗后排出的废水，带给水质、大地以至动植物的污染。 除了水清洗外，应用含有氯氟氢的有机溶剂【cfc&hcfc】作清洗，亦对空气、大气层进行污染、破坏。 清洗剂残留在机板上造成腐蚀现象，严重影响产品质量。 减低清洁工序操作及机器保养成本。免清洗可减少组板（pcba）在移动与清洁过程中造成的伤害，仍有部分元件不堪清洗。 助焊剂残留量已受控制，能配合产品外观要求使用，避免目视检查清洁状态的问题。残留的助焊剂已不断改良其电气性能，以避免成品产生漏电，导致任何伤害。免清洗流程已通过国际上多项安全测试，证明助焊剂中的化学物质是稳定的、五腐蚀性的。 第四节 回流焊缺陷分析锡珠（solderballs）：原因：（1） 网孔与焊盘不对位，印刷不精确，使锡膏弄脏pcb；（2） 锡膏在氧化环境中暴露太多，吸收空气中水分太多；（3） 加热不精确，太慢并不均匀；（4） 加热速率太快并预热区间太长；（5） 锡膏干的太快；（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当。 锡球的工艺认可标准是：在600平方范围内不能出现超过5个锡珠。锡桥（bridging）：一般来说，造成锡桥的因素就是由于焊膏太稀，包括锡膏内金属或固体含量低、摇溶性低，锡膏容易榨开，锡膏颗粒太大，助焊剂表面张力太小。焊盘上太多焊膏，回流温度峰值太高等。开路（open）:原因：（1） 锡膏量不够；（2） 元件引脚的共面性不够；（3） 锡温不够（不够熔化，流动性不好），锡膏太稀引起锡流失；（4） 引脚吸锡（象灯芯草一样）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，一个解决方法是预先在焊盘上锡膏。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、活性温度高的助焊或者用一种sn/pb不同比例的阻滞熔化的焊膏来减少引脚吸锡。在回流焊工艺中的焊接问题有70%左右在焊膏印刷上，网板、印刷机和刮刀的清洗对印刷质量很重要，因此上下班前后都要认真清洗网板、刮刀和印刷机。 综上分析，看来锡膏的储存和使用时很重要的。 焊膏平时储存在3-9摄氏度的冰箱内，使用前应回温4小时以上，然后搅拌均匀才能上网板使用，开罐及搅拌后应在48小时内用完，焊膏印在电路板上到贴装元件的时间不超过2小时，焊膏印在电路板上到回流焊的时间不超过3小时。 第五节 元件名称、方向及其它1、 例如电阻rc-03k100jt其中“rc”表示电阻，“03”表示此电阻的尺寸，“100”就是它的阻值，“jt”表示这个电阻的精度。普通电阻jt其精度为5%；高精电阻1%。2、 电容表示1f=10.6uf=10.9nf=10.12pf3、 铝电解例如eevm1aa470sr4、 其中“eevm”表示这个铝电解的高度，第一个“a” 表示这个铝电解的耐压值，“470”表示这个铝电解的容值。5、 区分ic方向（简略图） 以缺口为方向，逆时针数ic的引脚； 有点的，以点为方向，逆时针数ic的引脚； 有大小点时，以小点为方向，逆时针数ic的引脚；d1389 有字的就以字顺方向的左下角，逆时针数ic的引脚。有效料位表：a、 程序员拟定的料位表要有工艺员审核批准；b、 料位表不得涂改；与机器生产板子的型号一致。 第六节 现代贴片机现代贴片机可以分为两个类型：（1） 拱架型（gantry）: 元件送料器，基板（pcb）是固定的，贴片头（安装多个真空吸料嘴）在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的x/y坐标移动横梁上，所以得名。对元件位置与方向的调整方法：1） 机械对中调整位置，吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，比较晚的机型已不再采用；2） 激光识别，x/y坐标系统调整位置，吸嘴旋转调整方向，这种方法可以实现飞行过程中的识别，但不能用于球栅列阵元件bga。3） 相机识别，x/y坐标系调整位置，以吸嘴旋转调整方向，一般相机固定，贴片头飞行划过相机上方进行成像识别，以激光识别耽误一点时间，但是可识别任何元件，也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统，机械结构方面有其它牺牲。 这种形式由于贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。现在一般采用多个多个真空管吸料嘴同时取料（多达上十个）和采用双梁系统来提高速度，即一个梁上的贴片头在取料的同时，另一个梁上的贴片头放元件，速度几乎比单梁系统快一倍。但是实际应用中，同时取料的条件较难达到，而且不同类型的元件需要换用不同的真空吸料嘴，换吸料嘴有时间上的延误。 这类型的优势在于：系统结构简单，可实现高精度，适用于各种大小形状的元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组合用于大批量生产。(2)转塔型（turret）: 元件送料器放于一个单坐标移动的料车上，基板（pcb）放于一个x/y坐标系统移动的工作台上，贴片头安装在一个转塔上。工作时，料车将送料器移动到取料位置，贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置（与取料位置成180度），在转动过程中经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。对元件位置与方向的调整：1） 机械对中调整位置，吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已不再采用：2） 相机识别，x/y坐标系统调整位置，吸嘴自旋转调整方向，相机固定，贴片头飞行划过相机上方，进行成像识别。 一般，转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装2-4个真空吸嘴（较早机型）至5-6个真空吸嘴（现在机型）。由于转塔的特点，将动作细微化，选还吸嘴，送料器移动到位，取元件、元件识别、角度调整、工作台移动（包含位置调整），贴放元件等动作都可以再同一时间同期内完成，所以实现真正意义上的搞速度。目前最快的时间周期达到0.08-0.10秒钟一片元件。此机型在速度上是最优越的，适于大批量生产，但其只能用带状包装的元件。如果是密脚，大型的集成电路（ic），只有托盘装包装则无法完成，因此还有赖于其它机型来共同合作。这种设备结构复杂，造价昂贵，最新机型约在us￥50万，是拱架型的三倍以上。 第七节 smt技术的飞速发展 随着欧盟提出rohs和wefe两项指令，smt技术又面临一次技术改革，无铅制造成为smt必须要面对的新技术，随着元件、材料、设备的改变，smt在很大程度上又进行了一次技术升级。目前，绿色制造，超小型元器件，三维互联技术等新技术还在推动着smt进行不断的技术进步和升级。 随着ic封装就向着高度集成化、高性能化、多引线和窄间距化方向发展，它推动了smt技术在高端电子产品中的广泛应用，但由于受到工艺能力的限制，面临许多技术难题。业内专家说，“1998年以后，bga器件开始广泛应用，尤其是通信制造业中，bga类器件的应用比例呈现了快速的增长，同时，smt技术在通信等高端产品的带动下，进入了快速良好的发展期。目前，电子产品呈现了小型化，多功能化的趋势，尤其是以手机、mp3为代表的消费类电子产品的市场呈现爆发式的增长，进一步带动了表面贴装元器件的小型化和产品组装的高密度化，0201元件、csp、fupchip等微小、细间距器件也进入了smt的实际应用中，极大提高了smt技术的应用水平，同时也提升了工艺难度。 第八节 我国是smt技术应用大国信息产业部公布的统计数据提示，2004年，我国电子销售收入达到26550亿元，已超过日本（2700多亿美元），位居美国（4000亿美元）之后，居全球第二位。在珠三角和长三角地区，电子信息产业作为支柱产业，增长迅速，国际大电子产品制造商和ems企业也纷纷投资设厂，带动了国内相关产业链的发展，smt材料、设备、服务等相关行业也得到了很大发展，家电制造业和通信制造业在国内的发展带动了smt的应用，与此同时，许多跨国公司也纷纷将电子产品基地转移到中国。 第九节 smt人才的需求状况 业内资深专家在谈到我国对于smt人才的需求时，兴奋地同时又感到担忧，他说：“最近的5年，是smt在我国发展最快的时期，引进了大量生产线，产能规模扩大了三倍以上，新加入的技术，管理人员超过10万人，但目前的情况是，大多数企业只能从事低端和低附加值产品的加工。目前，深圳已经有了smt项目教研中心，从深圳技师学院培训中心获悉，该中心为培训smt专业技能型人才，成立smt项目教研中心，由业内资深工程师，专家学者担任理论与实操教学，使学员在短期内系统的掌握smt专业技能，提升自身专业水平。企业需求良好素质的smt专业技能人才，已是不争的事实，提升企业的smt应用水平，从而提高技术竞争力，这已经成为企业管理真们共同的认识。 第五章 smt设备的维护与维修 第一节 贴片机故障处理 贴片机属于高速运行的精密机械，很容易因为一点小故障就停止运作，甚至损毁机器，给车间造成很严重的损失，所以能够及时地排除故障很重要。 故障一：机器停机，屏幕显示元件超过尺寸容许率，吸嘴头停止在吸料位。 故障分析：首先，要看屏幕上显示的是在吸哪个料子时产生了故障，如果是铝电解，就可能是料架不好导致元件打不到位，或是元件跳出；如果是大电容，例如10u代，就可能是元件的厚度不合适。故障解除：如果是铝电解，就要先将吸嘴头回原点，再打开机盖，更换料架，在元件跳出的情况下，要先将跳出元件取出，再把料子打到位；如果是大电容，10u代，就继续按start，在屏幕上生产状况表变蓝未变黄时，迅速按下stop,并点击教示，来更改元件厚度。故障二：机器停机，屏幕上显示找不到定位标记点。故障分析：这种情况有三种原因：（1）由于pcb板不规格导致板子不能运输到指定位置，感应器感应不到；（2）这块电路板上定位标记点（mark）不精确，需要单独进行调整；（3）用来牵引电路板的感应器位置不对，应适当调整感应器位置。故障解除：根据以上三点原因，应先把机器打到手动操作，再打开输送带操作，解除锁定，将停止器上升，把板子推到停止器位置，然后将nc资料重置，就可以继续做了。如果是板子应经到了停止位，但是照不到mark点，这就要在基板情报中修改基板参数，直到合适为止；如果是板子仍然不能到达停止位，就要将牵引感应器作适当调整，直到板子能够准确到位。故障三：机器报警，推杆无法移动到真空切换位。故障分析：有一次我遇到这种情况，实在解决不了，就去问我师傅，结果她也不会，我就去找组长，结果组长很容易就解决了问题。可能是吸嘴的真空阀出了问题。故障解除：先要打开手动操作，其中有吸嘴头调整，点“真空”，再点“吸气”，就可以让推杆复位，也可以直接用手把推杆拨到位。故障四：高速贴片机贴出来的板子贴装乱片。故障分析：产生这样的结果有五点原因：（1）pcb板下没有顶pin；（2）pin顶到反面的元件；（3）乱片处pin下面有元件；（4）感应器感应不到pcb板；（5）吸嘴真空不够。故障解除：出来这样的电路板要在回流炉之前迅速取出来，并把高速机全部停机，然后排除故障，所以回流炉之前的检查是非常重要的，不能有一点疏忽。 有一次我遇到这种情况，马上把高速机全部停机，就开始逐个检查贴片机，看是哪台机出的问题。pcb下有pin，pin没有顶到反面的元件，乱片处反面pin下也没有元件，感应器能感应到pcb板，所以我想是吸嘴真空不够。我把吸嘴头的真空棉取下来检查，发现应经变黑，就更换了新的真空棉，再做的时候，就没有出现乱片了。故障五：吸嘴吸不到料。故障分析：发生吸嘴反复吸不到料的情况，有可能是料架不卷编带，也有可能是编带没有卡到位，还有可能是吸嘴出了问题。故障解除：高速贴片机经常遇到吸嘴吸不到料这种情况，大多数原因是料架的问题，在我按常理发现料架并没有问题的时候，我就去检查吸嘴，可是吸嘴的安装也正常，究竟是哪里出了问题？我把料架重新取下来，再安上的时候发现，这把料架要比其它的料架要高出好多，肯定是下面垫了料子了。我取下料架，发现料架下面果然垫了料子，拿掉料子之后，再重新做，没有出现不吸料的情况了。其实，贴片机的故障有很多，在这里我只列举了五项。贴片机的故障排除，需要长期积累大量的经验，就是同一种故障还有好多原因。就贴片机的这些问题，平常注意保养就会较少出现。 第二节 松下焊膏印刷机的故障处理 由于这个松下焊膏机使用了有4、5年了，因而它的常见故障比较多。 故障一：pcb板照不到mark点。 故障解除：将焊膏机调整到教示位，发现pcb板拱起异常，将轨道宽度参数调大，发现焊膏机能正常运作。 故障二：焊锡膏印偏。 故障解除：首先将焊膏机调整到教示位，看轨道加紧合适，就重新照mark点，并更据印偏的pcb板，调整工作台的移动参数。 故障三：pcb上焊锡膏印得太厚。 故障解除：修改pcb板的厚度参数，如果效果不明显，就是pin没有顶到位，将pcb板下的pin重新定位后，上诉情况不再出现。 故障四：网板上焊锡膏刮不上。 故障解除：出现焊膏刮不彻底这种情况，起初是以为刮刀压力不够，将刮刀压力调大，刮刀速度调小后，正常工作一会就反复出现这种状况，并在每一次刮刀下压时发出刺耳的嘎达声，由此分析可能是刮刀的下压活塞不能压到位，更换进气管后情况仍不见好转，就干脆更换了新气缸，此后印刷正常。 故障五：印刷完的电路板不能运出。 故障解