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AMD过程可制造性设计培训 SMD制造过程 印刷电路板组件 PCBA 供应链 2 可制造性设计DFM DesignForManufacture 就是从产品开发设计时起 就考虑到可制造性 使设计和制造之间紧密联系 实现从设计到制造一次成功的目的 可制造性设计概念 3 推行可制造性设计的原因 4 推行可制造性设计的原因 5 推行可制造性设计的原因 电子产品发展趋势 功能 越来越多 价格 越来越低 外形 越来越小 元件 尺寸越来越小 组装密度越来越高 制造对设计的依赖越来越强 技术的发展 技术的发展使组装密度越来越高 要求有优良的设计 客户的需求 品质 功能 性能 可靠性 外观等等价格 价值 良好的性价比快而及时的交货 体现为生产周期 DFM程度 一个设计人员能影响以上各项 6 推行可制造性设计的原因 必须有优良制造性设计标准 7 自动化部 属于制造部门AutomationDepartment 简称AMD 物流部 研发部 生产部 自动化部 物料 资料 成品 制造 自动化部门职能 8 产品制造 设备 工装 程序 资料 物料 计划 人员 产品检测 技术问题 质量问题 自动化部门职能 9 工艺流程介绍 A 生产工艺B 生产流程C 生产设备D 主要工位 10 AI AutomaticInsertion 自动插件 生产工艺 第二种 立式插件 RH 第一种 卧式插件 AVK 分两种 生产元件 生产结果 11 SMT SurfaceMountTechnologic 表面安装技术 第二种 回流焊工艺 REFLOW 第一种 点胶工艺 GLUE 分两种 点加胶水 贴装元件 胶水固化 印刷锡膏 贴装元件 锡膏回流焊接 生产工艺 12 AI 自动插件LowCostProducts 低成本产品 生产流程 立式插件RH 卧式插件AVK 13 SMT 点胶工艺 贴片ChipMounting 多功能贴装ICMounting 点胶GlueDispensing 高温烘干Curing 自动光学检测AOI 生产流程 14 SMT 回流焊工艺 贴片ChipMounting 多功能贴装ICMounting 锡膏印刷SolderPastePrinting 回流焊Reflow 自动光学检测AOI 自动光学检测SPI 自动光学检测AOI 生产流程 15 产品生产流程 A面回流焊 B面回流焊 1 主流设计 提倡应用 A面回流焊 A面AI 2 B面点胶 A面AI 3 B面点胶 低成本Radio产品 不提倡应用 注意点 1 回流焊后 可以进行AI或点胶2 AI或点胶后 不能再进行回流焊 4 A面回流焊 16 生产设备 自动插件 卧式插件机 AVK 立式插件机 RH 1台2台 17 生产设备 SMT生产线 西门子线7条 SMD1 4线 SMD6 8线 用于回流焊工艺 富士线1条 两种工艺都可以 计划6月份报废 不能用于点胶工艺 三星线5条 SMD11 15Line 其中SMD11 13Line两种工艺都可以 18 标签张贴工位 第一种 手工张贴 手工将打印好的标签张贴在PCB指定位置 第二种 镭射雕刻 镭射雕刻机直接在PCB指定位置雕刻条码 19 PCB表面清洁工位 使用全自动板面清洁机 有两种 第一种 真空型 SMD1 3线使用 设备型号 UTEKUC 850工作原理 使用高压离子风去除板面静电 并吹去杂物 再通过超强真空将杂物灰尘经吸尘口抽走 Screenprinter ChipPlacer ICPlacer Reflowoven AOI Loader PCBCleaner SPI AOI Unloader 20 PCB表面清洁工位 第二种 胶纸型 其他线使用 设备型号 UNITECHUC 250M 工作原理 使用双硅胶棒清洁PCB板面 使用胶纸清除硅胶板污染物 带静电消除装置 清洁胶纸 硅胶棒 静电消除器 Screenprinter ChipPlacer ICPlacer Reflowoven AOI Loader PCBCleaner SPI AOI Unloader 21 Screenprinter ChipPlacer ICPlacer Reflowoven AOI Loader PCBCleaner SPI AOI Unloader 功能 将锡膏印刷在PCB焊盘上 锡膏印刷 22 锡膏印刷原理图 锡膏在刮刀前滚动前进 产生将锡膏注入网孔的压力 切变力使锡膏注入网孔 PCB向下脱离 锡膏释放 脱模 23 锡膏简单介绍 锡膏成分 合金焊料 助焊剂 免清洗型 从环保角度看 分成 有铅锡膏 Sn63Pb37 熔点183 无铅锡膏 Sn96 5Ag3 0Cu0 5 熔点217 产品方面称为 有铅制程及无铅制程 24 Screenprinter ChipPlacer ICPlacer Reflowoven AOI Loader PCBCleaner SPI AOI Unloader 功能 自动对锡膏的印刷位置和形状进行筛选和判定 3D检测 测试范围涵盖体积 面积 高度 X及Y方向偏移 SPI锡膏检测 锡膏印刷NG 多锡 锡膏印刷NG 少锡 锡膏印刷NG 连桥 25 Screenprinter ChipPlacer ICPlacer Reflowoven AOI Loader PCBCleaner SPI AOI Unloader 功能 将贴片小元件贴在刷在焊盘的锡膏上 元件贴装 贴装大元件 贴装小元件 26 27 贴片示意图 吸嘴 中间是真空吸孔 排插 要求中间有与吸嘴相符的吸附区 吸嘴吸在吸附片上 通过真空吸力完成吸料 转角度 贴片操作 注意 元器件需需选择有足够真空区域的 否则考虑增加吸附片 28 贴片机对元件包装要求 1 标准卷装2 标准盘装 只能用于多功能贴片机 29 Screenprinter ChipPlacer ICPlacer Reflowoven AOI Loader PCBCleaner SPI AOI Unloader 功能 自动对元件贴片位置和效果进行筛选和判定 AOI贴片检测 元件移位 元件侧立 元件翻贴 30 Screenprinter ChipPlacer ICPlacer Reflowoven AOI Loader PCBCleaner SPI AOI Unloader 功能 锡膏回流焊接 回流焊接 31 注意 板边至少留空5mm以上 没有的话需要加工艺边 注意 大板 多拼板中间需留空5mm空间 32 Screenprinter ChipPlacer ICPlacer Reflowoven AOI Loader PCBCleaner SPI AOI Unloader 功能 自动检测锡点质量 筛选出回流焊后的不良品 AOI回流焊检测 IC连锡 元件侧立 元件假焊 33 对ViscomAOI而言 测试所使用的40 角度相机有以下要求 对SO TO QFP PLCC及其周围元件 周边元件的高度H与相隔距离G需要满足以下关系 G 1 2H 34 返工设备 专业 先进的返工设备 ERSABGA返工系统快克BGA返修系统X ray检测机等等 ERSA返工系统 快克返工系统 X Ray检测机 35 36 PCB板组装方式主要有以下几类 产品生产流程选择 主流 非主流 不建议 36 37 双面贴装 A面 B面 B面布有大型IC器件 A面以片式元件为主充分利用PCB空间 实现安装面积最小化 效率高 主流设计 流程简单 过程可控性高 提倡应用 产品生产流程选择 37 PCB组装二次加热 效率较高使用回流 AI两种 过程较复杂 次主流设计 如果通孔元件很少 可采用回流焊和手工焊的方式 单面混装 产品生产流程选择 38 双面混装 A面AI B面点胶 PCB组装二次加热 使用AI 点胶两种 过程较复杂且点胶工艺合格率低 不建议采用 产品生产流程选择 39 双面混装 A面回流 B面点胶 PCB组装三次加热 使用AI 点胶两种 过程较复杂且点胶工艺合格率低 不建议采用 产品生产流程选择 40 拼板时 panel必须保证 宽度Y范围 100 Y 280mm长度X范围 160mm X 300mm多拼板结构建议 X Y板宽Y推荐值为185mm 板长推荐值为160 270mm PCB拼板设计要求及注意事项 PCB尺寸要求 41 图5辨别进板方向 为了保证PCB能在SMD设备上规律顺畅的传输 PCB设计时必须满足一下条件 1 PCB板边必须定位孔 其主要作用有 1 辨别进板方向2 AI自动插件机时定位3 切板定位2 PCB板四角成圆弧形倒角 3 两平行边必须完整无缺口 以防在导轨上卡滞 PCB拼板设计要求及注意事项 常见不良设计 42 图9SMD压板区域 PCB拼板需保证上下板边宽度 PCB在打板时的固定 是由SMD机器的压板直接压住其上下半边实现的 所以 在压板配合区域必须保证一定的宽度 并且禁止在该区域内摆放任何器件 SMD压板配合区域 PCB拼板设计要求及注意事项 常见不良设计 43 PCB拼板设计要求及注意事项 以下情况出现时 必须在PCB底面中间位置预留一15mm的无元件直线带 供回流焊炉使用支撑 1 PCB厚度 1 2mm 2 PCB宽度 185mm 3 水平于PCB过板方向有多拼板结构的 44 注意 板边至少留空5mm以上 没有的话需要加工艺边 注意 大板 多拼板中间需留空5mm空间 PCB拼板设计要求及注意事项 45 一般情况下 一旦ME和EE确定MARK点位置后 每个状态应该保持一致 不能再更改 对角mark点离夹板边距离差 d 5mm PCB拼板设计要求及注意事项 常见mark点不良 1 距离夹板边 5mm2 mark周围有干扰3 mark点大小不规范4 mark点位置不合理 应至少有三个以上且至少有一组对角mark点 46 为了提升生产效率贴片设备一般只是用对角的两个mark点 设计时需注意对角mark点旋转180度后离板边的距离错开 5mm以上 避免PCB放反时设备仍继续生产 PCB拼板设计要求及注意事项 对角mark点离板边的距离错开 5mm以上 47 PCB拼板设计要求及注意事项 48 保证拼板的主要受力方向强度 为了保证打板和过炉时PCB板的强度 拼板时需注意board的阵列方向 PCBBoard的形状尽量做成矩形 并减少垂直与过板方向的拼板数 PCB拼板设计要求及注意事项 49 图19PCB开孔限制 PCB开孔限制及板边元件高度要求 由于SMD导轨送料是靠装在导轨下方的感应器来控制实现的 所以 在感应器的上方禁止开大孔 避免给感应器识别判断造成干扰 SMD导轨感应器 PCB拼板设计要求及注意事项 50 通过元件布局优化节省制造成本 PCBLayout对制造成本影响非常大 有时候只要在设计阶段稍加注意就可以节省大量的过程成本 设计时应注意 1 如能单面设计的尽量单面设计 2 对于双面板设计 应尽量均匀分布两面元件 避免一面非常多一面只有少数几个元件 3 双面回流设计 处于底面的元件应是安全的不会掉落 Componentweight solderingarea 0 8mN mm PCB元件布局需注意 PCBbottom面只有少数几个元件需要贴片 51 特殊拼板设计 PCB阴阳板 5 1 1阴阳板概念所谓阴阳板 MirrorBoard 就是我们通常所见的在一个拼板中的同一面既有TOP面又有BOTTOM面的PCB板 而阴阳板拼板其实就是将两块同样的PCB板 一块正放另一块反放拼在一起看作是一块PCB板 从而进行过炉焊接 焊完一面 不需改动贴片机的程序 再将其翻转焊接另一面 最终焊接完成全板 正常板 阴阳板 图30正常拼板与阴阳板的对比 52 设计注意事项1 两次进板状态第二次进板PANEL水平翻转180 TOP BOTTOM 图32两次进板状态的更改 特殊拼板设计 53 2 BOARD装配布局要求 绕PANEL中线镜像旋转180 能够完全重合 图33 特殊拼板设计 54 3 两次进板时MARK点必须保持一致 才能保证电子元器件贴片位置坐标不变 一般做法是使用对称的4个MARK点 点的位置可参考下页 第一次进板状态 PANEL正面 第二次进板状态 PANEL反面 两种进板状态MARK点必须一致 图34MARK点的放置 特殊拼板设计 55 5 当板中有较重的元器件存在时不能使用阴阳板 具体量化如下所示 Theallowedcomponentsforfirstsidehavetocomplytothefollowingrate PCB IC G 图37应考虑器件的自重 特殊拼板设计 Componentneedtocheck 56 随着用户需求及市场竞争的压力增加 核心板设计方案 俗称子板 的应用已日益广泛 目前 主要应用于智能手机 PDA PND 车载系统 消费电子类 智能家居 数据终端等产品 这种兼容的特性能够满足客户低 中 高产品梯次的需求 而且大大缩小用户的开发周期和成本 其主要有以下特点 1 结构布局上更加紧凑 尺寸更小 功能更全 2 PCB板层数一般在6层以上 需要良好的PCB板制作工艺 3 该高速PCB设计时需考虑EMC EMI等 对PCBLayout水平要求高 贴片模块设计 57 PCB板拼板连接及分板方式 尽量选择机器Milling方式分板 如使用手工分板方式将带来以下风险 拗板时应力大 BGA有裂锡的风险且过程难以发现 人工分板后容易产生毛刺 贴片顶起焊盘导致模块假焊 贴片模块设计 缺点 58 应用PCBtoPCB工艺存在的问题 元器件与PCB的允许变形量不同对于元件 IPC标准对其引脚共面性要求为 0 1mm 共面不良易假焊 结论 0 1mm与0 64mm两者相差比较大 严重影响侧面爬锡高度 而对于PCB供应商来说 0 1MM的要求比较难做到 对于PCB 其变形要求为对角线的0 7 以下或2mm的其中最小者 实际为92mm 0 7 0 64mm 贴片模块设计 缺点 59 温度冲击失效 当外部环境温度急剧变化 如汽车在寒冷的环境中启动 或各种制造工艺过程 如焊接或回流 PCB将出现热冲击效应 即使CTE匹配 当温度变化剧烈 PCB连接失效也是可能出现的 特殊拼板设计 缺点 60 对于采用PCBtoPCB工艺的模块设计需注意 1 PCB使用拼板连接 采用milling分板方式 2 模块焊盘至少需做到1mm宽度 焊盘与焊盘间隙需0 7mm以上 模块开阶梯钢网及预上锡的前提 3 核心板尺寸大于55x45mm时 不能使用PCB焊接式设计 4 6层板以上核心板需特别选择有能力的PCB制作商 5 需了解模块PCB焊接式的质量风险及执行焊锡接受标准 对高质量要求客户不建议使用 需考虑其他连接方式 特殊拼板设计 61 PCB元件设计 62 PCB元件设计 标准贴片元件选用准则1 尽量选用SMD元件 提高制造效率2 尽量选用标准件 种类尽可能少 提高制造效率3 避免同时选用很大和很小的SMD器件 如6032与0402 降低制造缺陷4 包装优选带式 管装的需要避免 5 线绕电感等SMD器件不能过波峰焊6 过波峰的SMD器件 standoff较大时需作假焊盘7 元件封装要能承受相应焊接工艺的高温 只有熟悉这些知识才是一个出色的设计工程师 63 PCB元件设计 IC选用准则1 插装IC已不能适应产品发展尽量避免选用2 小于0 4mm的SOP QFP 工艺能力可能不足慎选3 SOJ PLCC不便检测和返修慎选4 LCC等无引线IC尽量避免选用5 0 5mm以下BGA国内PCB厂加工能力不足慎选6 COB FC无加工能力禁止选用优选封装0 4mm以上pitch的SOP QFP0 5mm以上pitch的BGA 64 元件焊盘设计 对于元件焊盘设计其基本原则是