贴片课程设计报告

1、燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： SMT贴片电路工艺设计 学院（系）： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书SMT贴片电路工艺设计 张磊理学院12级微电子摘要：SMT就是表面组装技术（Surface Mount Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。表面贴装技术(Surface Mount Technology简称SMT)是新一代电子组装技术,它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本，以及生产的自动化。这种小型化的元器件

2、称为：SMD器件（或称SMC、片式器件）。将元件装配到印制板PCB上的工艺方法称为SMT工艺。相关的组装设备则称为SMT设备。随着我国电子工艺水平的不断提高，我国已成为世界电子产业的加工厂。目前，SMT已广泛应用于各行各业的电子产品组件和器件的组装中关键词：SMT、表面封装技术、小型化元器件、PCBSMT circuit design processAbstract: SMT is Surface Mount Technology (the abbreviation of Surface Mount Technology), is one of the most popular in the

3、electronic assembly industry Technology and process.Surface-mount Technology of Surface Mount Technology (SMT) is a new generation of electronic assembly Technology, it will be the traditional electronic components compressed into a small percentage volume only device, so as to realize the high dens

4、ity of the electronic product assembly, high reliability, miniaturization, low cost, and automation of production.The miniaturization of components called: SMD components (or SMC, chip device).The components to the PCB assembly process method is called on the PCB in SMT process.The relevant assembly

5、 equipment is referred to as SMT equipment.Along with the electronic technology level unceasing enhancement, our country has become the world processing factory of the electronics industry.At present, SMT electronic products has been widely used in all walks of life in the assembly of components and

6、 devices.Keywords: SMT、 surface encapsulation technology、the electronic manufacturing industry、PCB一、引言SMT工艺技术的发展和进步主要朝着4个方向。一是与新型表面组装元器件的组装要求相适应；二是与新型组装材料的发展相适应；三是与现代电子产品的品种多，更新快特征相适应；四是与高密度组装、三维立体组装、微机电系统组装等新型组装形式的组装要求相适应。二、贴片工艺要求1. 各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求。2. 贴装好的元器件要完好无损。3. 贴装元器件

7、焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。对于一般元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于0.2mm，对于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于0.1mm。正确不正确图1 对比图4. 元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。由于再流焊时有自定位效应,因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。允许偏差范围要求如下:(1)矩型元件：在PCB焊盘设计正确的条件下，元件的宽度方向焊端宽度3/4以上在焊盘上，在元件的长度方向元件的焊端与焊盘交叠后,焊盘伸出部分要大于焊端高度的1/3；有旋转偏差时，元件焊端宽度的3/4以上必须在焊盘上。贴装时要特别注意：元件焊端必须接触焊膏图形。(2)小外形晶体管(SOT)：

8、允许X、Y、T(旋转角度)有偏差,但引脚(含趾部和跟部)必须全部处于焊盘上。(3)小外形集成电路(SOIC)：允许X、Y、T(旋转角度)有贴装偏差,但必须保证器件引脚宽度的3/4(含趾部和跟部)处于焊盘上。(4)四边扁平封装器件和超小形封装器件(QFP):要保证引脚宽度3/4处于焊盘上,允许X、Y、T(旋转角度)有较小的贴装偏差。允许引脚的趾部少量伸出焊盘，但必须有3/4引脚长度在焊盘上、引脚的跟部也必须在焊盘上。5.保证贴装质量的三要素(1) 元件正确要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置。(2)位置准确元器件的端头或引脚均和焊盘

9、图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。元器件贴装位置要满足工艺要求。(3) 压力(贴片高度)合适贴片压力过小,元器件焊端或引脚浮在焊膏表面,焊膏粘不住元器件,在传递和再流焊时容易产生位置移动,另外由于Z轴高度过高,贴片时元件从高处扔下,会造成贴片位置偏移;贴片压力过大,焊膏挤出量过多,容易造成焊膏粘连,再流焊时容易产生桥接,同时也会由于滑动造成贴片位置偏移,严重时还会损坏元器件。三、贴片工艺流程1.全自动贴片机贴片工艺流程图2 贴片工艺流程图编程的方法有离线编程和在线编程两种方法。对于在CAD坐标文件的产品可采用离线编程,对于没有CAD坐标文件的产品,可采用在线编程。2、离线编程

10、离线编程是指利用离线编程软件和PCB的CAD设计文件在计算机上进行编制程序的工作。离线编程可以节省在线编程时间，从而可以减少贴装机的停机时间，提高设备的利用率，离线编程对多品种小批量生产特别有意义。离线编程软件一般由两部分组成：CAD转换软件和自动编程并优化软件。离线编程的步骤：将数据输入设备在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑校对检查并备份贴片程序PCB程序数据编辑自动编程优化并编辑图3 离线编程图3、在线编程对于已经完成离线编程的产品,可直接调出产品程序，对于没有CAD坐标文件的产品，可采用在线编程。在线编程是在贴装机上人工输入拾片和贴片程序的过程。拾片程序完全由人工编制并输入，贴片程序是

11、通过教学摄像机对PCB上每个贴片元器件贴装位置的精确摄像，自动计算元器件中心坐标(贴装位置),并记录到贴片程序表中,然后通过人工优化而成。 在线编程注意事项（1）输入数据时应经常存盘,以免停电或误操作而丢失数据;（2）输入元器件坐标时可根据PCB元器件位置顺序进行；（3）所输人元器件名称、位号、型号等必须与元件明细和装配图相符；（4）拾片与贴片以及各种库的元件名要统一;（5）编程过程中,应在同一块PCB上连续完成坐标的输入,重新上PCB或更换新PCB都有可能造成贴片坐标的误差。（6）凡是程序中涉及到的元器件,必须在元件库、包装库、供料器库、托盘库、托盘料架库、图像库建立并登记,各种元器件所需要

12、的吸嘴型号也必须在吸嘴库中登记。编制拾片程序（1）输入PCB基准标志(Maker)和局部(某个元器件)基准标志(Mark)的名字、Mark的X、Y坐标、使用的摄像机号、在任务栏中输人Fiducial(基准校正)；（2）输入每一个贴装元器件的名称(例如2125R lK)；（3）输入元器件位号(例如R1)；（4）输入器件的型号、规格(例如74HC74)；（5）输入每一个贴装元器件的中心坐标X、Y和转角T；（6）输入选用的贴片头号；（7）选择Fiducial的类型(采用PCB基准或局部基准)；（8）采用几个头同时拾片或单个头拾片方式；（9）输入是否需要跳步（若程序中某个位号不贴,可在此输入跳步,在贴

13、片过程中,贴装机将自动跳过此步）。4、人工优化原则（1）换吸嘴的次数最少。（2）拾片、贴片路程最短。（3）多头贴装机还应考虑每次同时拾片数量最多。5、制作生产流程使用已制作的生产程序进行贴片确认和生产。 制作完新程序后，在实际生产前，有必要进行试生产，以确认贴片坐标和吸取坐标等，对新建的程序进行最终确认。（1）生产模式在生产中，主要有三种生产模式，羁绊的生产，试打和空打。基板的生产是指定生产数量，实际生产基板的模式，试打是进行生产的模式，而空打不是用元件二确认吸取贴片动作的模式。（2）生产流程图4 生产流程图三、手板试贴及检验1、首件试贴（1）调出程序文件（2）按照操作规则试贴一块PCB板2、

14、首件检验检验方法要根据各单位的检测设备配置而定。普通间距元器件可用目视检验,高密度窄间距时可用放大镜、显微镜、在线或离线光学检查设备(AOI)，检验项目如下：（1）各元件位号上元器件的规格、方向、极性是否与工艺文件（或表面组装样板）相符；（2）元器件有无损坏、引脚有无变形；（3）元器件的贴装位置偏离焊盘是否超出允许范围。3、连续贴装生产按照操作规程进行生产。贴装过程中应注意的问题:（1）拿取PCB时不要用手触摸PCB表面,以防破坏印刷好的焊膏；（2）报警显示时,应立即按下警报关闭键,查看错误信息并进行处理；（3）贴装过程中补充元器件时一定要注意元器件的型号、规格、极性和方向；贴装过程中,要随时

15、注意废料槽中的弃料是否堆积过高,并及时进行清理,使弃料不能高于槽口,以免损坏贴装头。4、SMT在生产中的质检和故障处理检验主要包括来料检验、表面组装元器件(SMC/SMD)检验、印制电路板(PCB)检验、印刷焊膏工序的检验。其中印刷膏量的要求如下：（1）施加的焊膏量均匀,一致性好。焊膏图形要清晰,相邻的图形之间尽量不要粘连。焊膏图形与焊盘图形耍一致,尽量不要错位。（2）在一般情况下,焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/mm2左右.对窄间距元器件,应为0.5mg/mm2 左右(在实际操作中用模板厚度与开口尺寸来控制)。（3）印刷在基板上的焊膏与希望重量值相比,可允许有一定的偏差,焊膏覆盖每个焊

16、盘的面积,应在可75%以上。（4）焊膏印刷后,应无严重塌落,边缘整齐,错位不大于0.2mm,对窄间距元器件焊盘,错位不大于0.lmm.基板不允许被焊膏污染。四、手板试贴及检验1、贴片故障分析贴装机运行的正常与否,直接影响贴装质量和产量。要使机器正常运转,必须全面了解机器的构造、特点,掌握机器容易发生各种故障的表现形式、产生故障的原因以及排除故障的方法。只有及时发现间题,查出原因,并及时纠正解决,排除故障。才能使机器发挥其应有的贴装效率。常见故障如下：（1）机器不起动（2）贴装头不动（3）上板后PCB不往前走（4）拾取错误（5）贴装错误2、产生故障的原因（1）传输系统驱动PCB、贴装头运动的传输

17、系统以及相应的传感器。（2）气路管道、吸嘴。（3）吸嘴孔径与元件不匹配。（4）程序设置不正确图象做得不好或在元件库没有登记。（5）元件不规则与图象不一致。（6）元件厚度、贴片头高度设置不正确。五、SMT回流焊技术回流焊又称再流焊，通过重新熔化预先放置的焊料而形成焊点，在焊接过程中不需添加任何额外焊料的一种焊接方法。回流焊与波峰焊相比有如下优点： 1. 焊膏定量分配， 2. 精度高、焊料受热次数少、不易混入杂技且使用量较少; 3. 适用于各种高精度、高要求的元器件; 4. 焊接缺陷少，6. 不7. 良焊点率小于10ppm。 红外再流焊 （1）第一代热板式再流焊炉 （2）第二代红外再流焊炉 热能中

18、有 80%的能量是以电磁波的形式红外线向外发射的。其波长在可见光之上限0.70.8um 到1mm 之间，0.721.5um 为近红外;1.55.6um 为中红外;5.61000um 为远红外，微波则在远红外之上. 升温的机理：当红外波长的振动频率与被辐射物体分子间的振动频率一致时，就会产生共振，分子的激烈振动意味着物体的升温。波长为18um第四区温度设置最高，它可以导致焊区温度快速上升，提高泣湿力。优点：使助焊剂以及有机酸和卤化物迅速水利化从而提高润湿能力;红外加热的辐射波长与吸收波长相近似，因此基板升温快、温差小;温度曲线控制方便，弹性好;红外加热器效率高，成本低。 缺点：穿透性差，有阴影效应热不均匀。 对策：在再流焊中增加了热风循环。 （3）第三代红外热风式再流焊。 对流传热的快慢取决于风速，但过大的风速会造成元件移位并助长焊点的氧化，风速控制在1.01.8m/s。热风的产生有两种形式：轴向风扇产生（易形成层流，其运动造成各温区分界不清）和切向风扇（风扇安装在加热器外侧，产生面板涡流而使第个温区可精确控制）。 基本结构与温度曲线的调整： （1）加热器：管式加热器、板式加热器铝板或不锈钢板 （2）传送系统：耐热四氟乙烯玻璃纤维布， （3）运行平稳、导热性好，但不能连线，7. 适用于小型热板型不锈钢网，适