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1、1/119微电子制造检测技术微电子制造检测技术第第3 3章章 SMTSMT组装工艺质量检测与分析组装工艺质量检测与分析广东工业大学机电工程学院广东工业大学机电工程学院2/1193.1 3.1 概概 述述 l 1. 1. 决定决定SMTSMT组装产品的质量和可靠性的因素组装产品的质量和可靠性的因素uSMTSMT组装来料质量及检测组装来料质量及检测uSMTSMT组装工艺过程质量检测、分析、控制组装工艺过程质量检测、分析、控制 l 2 2. . SMT SMT组装工艺过程质量检测、分析、控制组装工艺过程质量检测、分析、控制u 内容:内容:包括印刷、贴片、焊接、清洗等组装全过程各工序的质量包括印刷、贴

2、片、焊接、清洗等组装全过程各工序的质量检测方法、策略,以及组装缺陷分析及其处理、组装设备检测与检测方法、策略,以及组装缺陷分析及其处理、组装设备检测与工艺参数控制等。工艺参数控制等。3.1 概概 述述3/1193.1 3.1 概概 述述 u 传统质量检测技术和改进后的质量检测技术:传统质量检测技术和改进后的质量检测技术: 区别:区别:“改进后的质量检测技术改进后的质量检测技术”在每一在每一关键工序关键工序之后就进行相之后就进行相应的工序质量检测应的工序质量检测。 原因:原因:印刷缺陷大致占印刷缺陷大致占6464,贴片与再流焊工艺相关缺陷各占,贴片与再流焊工艺相关缺陷各占1515,元器件缺陷占,

3、元器件缺陷占6 6。3.1 概概 述述4/1193.2焊膏印刷质量检测焊膏印刷质量检测l3.23.2焊膏印刷质量检测焊膏印刷质量检测u焊膏印刷的复杂性:焊膏印刷的复杂性:焊膏印刷是焊膏印刷是SMTSMT工艺中最复杂、最不稳工艺中最复杂、最不稳定的工序,受多种因素综合影响,而且动态变化;定的工序,受多种因素综合影响,而且动态变化;u焊膏印刷质量的不稳定性:焊膏印刷质量的不稳定性:即使焊膏、印刷机以及印刷参数即使焊膏、印刷机以及印刷参数等都不变的情况下,印刷质量也可能大不相同。等都不变的情况下,印刷质量也可能大不相同。u特别是对于含有特别是对于含有02010201等细小元件和等细小元件和0.5mm

4、0.5mm及以下细间距的及以下细间距的CSPCSP等器件的电路板焊膏印刷。等器件的电路板焊膏印刷。02010201元件元件( (贴片电阻、电容贴片电阻、电容) ):0.020.02英寸英寸0.010.01英寸英寸(0.5mmm 0.5mmm 0.25mm 0.25mm),),1/20W1/20W5/1193.2焊膏印刷质量检测焊膏印刷质量检测CSPCSP封装元件:封装元件: CSPCSP(Chip Scale PackageChip Scale Package芯片级封装)芯片级封装)6/1193.2焊膏印刷质量检测焊膏印刷质量检测目前随着科技的发展,微小元件及高密度集目前随着科技的发展,微小元

5、件及高密度集成元件已大量应用现代产品上。成元件已大量应用现代产品上。p02010201贴片元件已大量运用到手机、射频模块等贴片元件已大量运用到手机、射频模块等高密集产品上;高密集产品上;p0100501005超小型片式元件印刷:超小型片式元件印刷:叠层叠层-电感、电容、电阻电感、电容、电阻 01005: 0.4 01005: 0.40.20.20.12 (mm)0.12 (mm) 0201 : 0.6 0201 : 0.60.30.30.2 (mm) 0.2 (mm) p高密度焊盘的高密度焊盘的PCBPCB板锡膏印刷:板锡膏印刷:如苹果如苹果手机手机PCBPCB板上有板上有973973颗颗01

6、00501005型片式元件型片式元件、微小、微小ICICpCSPCSP大量应用于内存大量应用于内存 7/1193.2.1 焊膏印刷质量分析焊膏印刷质量分析l3.2.13.2.1焊膏印刷质量分析焊膏印刷质量分析 印刷质量分析印刷质量分析“鱼骨图鱼骨图” :主要质量因素包括焊膏、主要质量因素包括焊膏、PCBPCB、印、印刷机、刮刀、印刷环境、操作员、印刷参数、模板等刷机、刮刀、印刷环境、操作员、印刷参数、模板等 8/1191.焊膏质量的影响焊膏质量的影响l1.1.焊膏质量的影响焊膏质量的影响u焊膏主要性能参数:焊膏主要性能参数:焊膏的黏度、金属含量、熔点、焊接温焊膏的黏度、金属含量、熔点、焊接温度

7、、粉末大小。度、粉末大小。u焊膏的黏度:焊膏的黏度:不同的涂敷方法选用不同黏度的焊膏。不同的涂敷方法选用不同黏度的焊膏。液体分配器用黏度为液体分配器用黏度为100Pa100PaS S200Pa.S200Pa.S,丝网印刷时为丝网印刷时为100Pa100Pas s300Pa300Pas s,模板印刷时为模板印刷时为200Pa200Pas-600Pas-600PaS S。在采用旋转式黏度计测量焊膏的黏度时,随着温度、旋转在采用旋转式黏度计测量焊膏的黏度时,随着温度、旋转速度的增加,焊膏黏度均要下降;速度的增加,焊膏黏度均要下降;影响焊膏黏度的主要因素:影响焊膏黏度的主要因素:是是焊膏的金属百分含量

8、和焊料焊膏的金属百分含量和焊料球尺寸的大小球尺寸的大小。 9/1191.焊膏质量的影响焊膏质量的影响u焊膏的金属含量:焊膏的金属含量:金属成分一般包括:金属成分一般包括:Sn(Sn(锡锡) )、Pb(Pb(铅铅) )、Au(Au(金金) )、Ag(Ag(银银) )、In(In(铟铟) )、Bi(Bi(铋铋) )、Ni(Ni(镍镍) )等。焊膏的主要成分是等。焊膏的主要成分是SnSn、PbPb。无铅焊膏:无铅焊膏:以以SnSn、AgAg、Cu(Cu(铜铜) )为主为主。添加添加AgAg的作用:的作用:在传统的在传统的SnSnPbPb焊料中加入焊料中加入2 2的的AgAg可有可有效防止溶蚀作用,效

9、防止溶蚀作用,提高焊料的耐蠕变性提高焊料的耐蠕变性。添加添加InIn和和CdCd的作用:的作用:加少部分加少部分InIn和和CdCd(镉)到(镉)到SnSn焊料中焊料中可有效可有效提高剪切疲劳寿命提高剪切疲劳寿命。添加添加AgAg等元素的问题:等元素的问题:虽然一定程度上可以改善焊接质量,虽然一定程度上可以改善焊接质量,但如果没有控制好加入量,将带来新的焊接缺陷。但如果没有控制好加入量,将带来新的焊接缺陷。10/1191.焊膏质量的影响焊膏质量的影响u焊膏的金属含量:焊膏的金属含量:合金的重量百分比约为合金的重量百分比约为85859090,焊膏的最大金属含量焊膏的最大金属含量为为92.592.

10、5。p否则,不同黏度的助焊剂,焊膏的黏度将不变;否则,不同黏度的助焊剂,焊膏的黏度将不变;p否则,整个焊膏的黏度会很大,不利于焊膏的印刷。否则,整个焊膏的黏度会很大,不利于焊膏的印刷。p太低的金属含量会使助焊剂含量相对增加太低的金属含量会使助焊剂含量相对增加#导致焊接时焊点不饱满,从而出现少焊、开焊;导致焊接时焊点不饱满,从而出现少焊、开焊;#焊接时会出现更多的空洞;焊接时会出现更多的空洞;#焊点连接强度将大大降低;焊点连接强度将大大降低;#在焊接时会出现更多的气泡,容易造成焊球和锡珠。在焊接时会出现更多的气泡,容易造成焊球和锡珠。#金属含量的降低,导致黏度下降,容易出现坍塌,增加桥接的金属含

11、量的降低,导致黏度下降,容易出现坍塌,增加桥接的发生。发生。11/1191.焊膏质量的影响焊膏质量的影响u焊料粉末的形状和大小焊料粉末的形状和大小理想球形焊料粉末要求:理想球形焊料粉末要求:其粉末直径应不大于模板开口尺寸的其粉末直径应不大于模板开口尺寸的l l7 7,不大于点涂器喷嘴直径的不大于点涂器喷嘴直径的l l1010。 焊料粉末为球形的优点:焊料粉末为球形的优点: (1 1)球形焊料粉末)球形焊料粉末在生产、运输、使用过程中,比不规则形状的焊在生产、运输、使用过程中,比不规则形状的焊料粉末料粉末能有效地减小颗粒与外界的接触面积能有效地减小颗粒与外界的接触面积,从而可以有效地防止或从而可

12、以有效地防止或减少焊膏的氧化,提高焊接时的润湿性能,减少焊膏的氧化,提高焊接时的润湿性能, (2 2)有利于在焊膏印刷过程中的滚动,从而填充模板开口。)有利于在焊膏印刷过程中的滚动,从而填充模板开口。焊料尺寸:焊料尺寸:依据依据ASTMASTM(American Society for Testing and American Society for Testing and Materials Materials 美国材料试验协会美国材料试验协会 )标准,焊膏分为)标准,焊膏分为6 6种类型种类型(TYPE1(TYPE1TYPE6)TYPE6)12/1191.焊膏质量的影响焊膏质量的影响实际使

13、用的焊膏的焊料粉末:实际使用的焊膏的焊料粉末:卫星形、扁平形、有角的表卫星形、扁平形、有角的表面、包裹的表面、不规则粒状等,它们会或多或少的影响面、包裹的表面、不规则粒状等,它们会或多或少的影响最终焊接质量。最终焊接质量。粉末尺寸的减少粉末尺寸的减少 焊膏的黏度大幅度提高。焊膏的黏度大幅度提高。对于对于细间距引脚元器件细间距引脚元器件,需要采用小尺寸粉末的焊膏需要采用小尺寸粉末的焊膏,以,以提高印刷性能,减少焊料不足、模板开口堵塞的发生,从提高印刷性能,减少焊料不足、模板开口堵塞的发生,从而有效提高焊接质量。而有效提高焊接质量。u金属含量和粉末尺寸极大地影响焊膏的黏度,要根据具体组金属含量和粉

14、末尺寸极大地影响焊膏的黏度,要根据具体组装要求,选择合适的焊膏。装要求,选择合适的焊膏。13/1192.印刷参数印刷参数 l2.2.印刷参数(焊膏印刷机的参印刷参数(焊膏印刷机的参数)数)u焊膏的印刷工艺参数:焊膏的印刷工艺参数:刮刀速度、刮刀速度、压力、角度、硬度及其材质、脱压力、角度、硬度及其材质、脱模速度等。模速度等。刮刀的速度:刮刀的速度:决定焊膏填充模决定焊膏填充模板开口的时间。板开口的时间。p速度一般为速度一般为10mm10mms s25mm25mms s,#速度太快不利于焊球的滚动且速度太快不利于焊球的滚动且易造成漏印,易造成漏印,#太慢会造成焊膏在模板与太慢会造成焊膏在模板与P

15、CBPCB间间渗溢。渗溢。#刮刀速度应与焊盘间距成正比,刮刀速度应与焊盘间距成正比,与模板厚度及焊膏黏度成反比与模板厚度及焊膏黏度成反比。14/1192.印刷参数印刷参数刮刀的压力:刮刀的压力:p太小:不能使焊膏完全填充开口,也可能造成印刷焊膏量过多,太小:不能使焊膏完全填充开口,也可能造成印刷焊膏量过多,p太大:使刮刀端部挖入模板开口使焊膏印刷量太薄,或将焊膏挤太大:使刮刀端部挖入模板开口使焊膏印刷量太薄,或将焊膏挤压到模板与压到模板与PCBPCB板之间而产生印刷不良。板之间而产生印刷不良。刮刀的角度:刮刀的角度:p刮刀自身制造时制成的角度刮刀自身制造时制成的角度: :一般为一般为4545、

16、5555、6060等,等,p在印刷过程中的推动角度在印刷过程中的推动角度( (刮刀与刮刀与PCBPCB接触时与接触时与PCBPCB的夹角的夹角) )。p推动角度与刮刀自身角度、压力、刮刀硬度、印刷速度相关。推推动角度与刮刀自身角度、压力、刮刀硬度、印刷速度相关。推动角度一般都比较大,可以防止焊膏黏到刮刀上从而造成焊膏印动角度一般都比较大,可以防止焊膏黏到刮刀上从而造成焊膏印刷不足的缺陷。刷不足的缺陷。15/1192.印刷参数印刷参数刮刀的硬度及材质:刮刀的硬度及材质:p分类:分类:橡胶刮刀、金属刮刀、合金刮刀橡胶刮刀、金属刮刀、合金刮刀p橡胶刮刀:橡胶刮刀:硬度相对较低硬度相对较低, ,优点:

17、柔顺性。优点:柔顺性。#“挖掘挖掘”现象:现象:当刮刀与模板接触时,由于刮刀压力的存在,当刮刀与模板接触时,由于刮刀压力的存在,在模板开口部就造成刮刀端部变形进入开口部形成在模板开口部就造成刮刀端部变形进入开口部形成“挖掘挖掘”现现象。象。#容易磨损:容易磨损:橡胶刮刀很容易出现的磨损,磨损之后,在模板上橡胶刮刀很容易出现的磨损,磨损之后,在模板上很容易出现焊膏的残留。很容易出现焊膏的残留。#橡胶刮刀的硬度:橡胶刮刀的硬度:一般为一般为(55(5595)Hs95)Hs,常用的刮刀硬度为,常用的刮刀硬度为90Hs90Hs。较高硬度较高硬度( (大于大于90Hs)90Hs)的刮刀主要应用在细间距元

18、器件的焊膏印的刮刀主要应用在细间距元器件的焊膏印刷刷。p金属刮刀:金属刮刀:变形很小,对印刷的焊膏几乎没有影响。变形很小,对印刷的焊膏几乎没有影响。p合金刮刀:合金刮刀:采用弹性合金做基底,硬金属做刀刃的合金刮刀。采用弹性合金做基底,硬金属做刀刃的合金刮刀。#优点:优点:具有金属刮刀和橡胶刮刀两者的优点,既具有金属刮刀具有金属刮刀和橡胶刮刀两者的优点,既具有金属刮刀的硬度又具有橡胶刮刀的柔顺性,能印刷出具有平坦表面的焊的硬度又具有橡胶刮刀的柔顺性,能印刷出具有平坦表面的焊膏。膏。16/1192.印刷参数印刷参数脱模速度:脱模速度:影响已印刷焊膏外形影响已印刷焊膏外形-印刷效果印刷效果p脱模速度

19、的影响:脱模速度的影响:时间过长时间过长, ,易在模板底部残留焊膏;时间过短易在模板底部残留焊膏;时间过短, ,不利于焊膏的直立不利于焊膏的直立, ,影响其清晰度。影响其清晰度。 p理想脱模速度理想脱模速度p脱模速度与引脚脱模速度与引脚间距关系:间距关系:间距间距越小,脱模速度越小,脱模速度相对也要较小相对也要较小。过慢过慢过快过快17/1192.印刷参数印刷参数p焊膏的厚度:焊膏的厚度:#受控于模板的厚度受控于模板的厚度#焊膏厚度与引脚间距关系:焊膏厚度与引脚间距关系: 间距越大,印刷的厚度也应越大间距越大,印刷的厚度也应越大。 0.3mm0.3mm引脚间距模板厚度一般为引脚间距模板厚度一般

20、为0.1mm0.1mm印刷焊膏的印刷焊膏的厚度则为厚度则为0.09mm0.09mm0.1mm0.1mm; 0.5mm0.5mm及以上引脚间距的器件模板厚度为及以上引脚间距的器件模板厚度为0.12mm0.12mm、0.15mm0.15mm印刷厚度为印刷厚度为0.11mm0.11mm0.15mm0.15mm。 模板最大厚度为模板最大厚度为0.15mm0.15mm。 印刷模板上表面应有一定的粗糙度,以保证焊料球在印刷过印刷模板上表面应有一定的粗糙度,以保证焊料球在印刷过程中产生滚动而不是滑动。程中产生滚动而不是滑动。 模板开口的面积比与宽厚比(模板开口的面积比与宽厚比(IPC7525IPC7525标

21、准):对于传统的锡标准):对于传统的锡铅焊膏,模板开口尺寸要求宽厚比大于铅焊膏,模板开口尺寸要求宽厚比大于1.51.5,面积比大于,面积比大于0.660.66。由于无铅焊膏的填充和脱模能力相对较弱,对模板开口的宽厚由于无铅焊膏的填充和脱模能力相对较弱,对模板开口的宽厚比、面积比的要求相对高一些,推荐模板开口宽厚比大于比、面积比的要求相对高一些,推荐模板开口宽厚比大于l.6l.6,面积比大于面积比大于0.710.71。18/1193.2.2焊膏印刷质量检测方法焊膏印刷质量检测方法3.2.23.2.2焊膏印刷质量检测方法焊膏印刷质量检测方法l1.AOI1.AOI技术特点(在焊膏质量检测方面)技术特

22、点(在焊膏质量检测方面)u传统人工目视检测的局限性:传统人工目视检测的局限性:SMTSMT元器件的进一步微型化、管脚细间距化元器件的进一步微型化、管脚细间距化以及组装密度的提升,传统人工目视检测已无法完成焊膏印刷质量检测。以及组装密度的提升,传统人工目视检测已无法完成焊膏印刷质量检测。uAOIAOI检测的优点:检测的优点:具有一致性高、全自动、准确性与可靠性高等优点,现具有一致性高、全自动、准确性与可靠性高等优点,现广泛应用。广泛应用。uAOIAOI技术特点(在焊膏质量检测方面)技术特点(在焊膏质量检测方面) :快速实时检测,与快速实时检测,与PCBPCB贴装元件密度基本无关;贴装元件密度基本

23、无关;应用模板开口的应用模板开口的GerberGerber文件(由文件(由PCBPCB文件获得),快速便捷地编程;文件获得),快速便捷地编程;运用丰富的图像处理方法:专用多功能检测算法和二元或灰度水平运用丰富的图像处理方法:专用多功能检测算法和二元或灰度水平光学成像处理技术进行检测;光学成像处理技术进行检测; 通过简单醒目的图形标识表示检测出的缺陷,用以定位以及核对;通过简单醒目的图形标识表示检测出的缺陷,用以定位以及核对;目前的目前的AOIAOI设备设备不仅可以完成印刷缺陷的检测,还可以进行印刷焊不仅可以完成印刷缺陷的检测,还可以进行印刷焊膏的高度、焊膏体积(三维)的测量。膏的高度、焊膏体积

24、(三维)的测量。 19/11920/11921/11922/119l2.AOI2.AOI的应用的应用 uAOIAOI的应用包括的应用包括2D2D、2 D2 D与与3D3D检测。检测。u2D2D检测基本过程如下:检测基本过程如下: 首先利用模板开口的首先利用模板开口的GerberGerber文件进行编程以及参数设置;文件进行编程以及参数设置;自动采集印刷焊膏图像,进行相应的图像处理(应用图像自动采集印刷焊膏图像,进行相应的图像处理(应用图像处理算法),获得印刷焊膏的轮廓信息;处理算法),获得印刷焊膏的轮廓信息;AOIAOI的软件分析焊膏印刷质量。以方框、着色等醒目标记显的软件分析焊膏印刷质量。以

25、方框、着色等醒目标记显示缺陷,同时生成相关焊膏印刷质量的详细报表文件。示缺陷,同时生成相关焊膏印刷质量的详细报表文件。2123/1193.2.2焊膏印刷质量检测方法焊膏印刷质量检测方法u2 D2 D检测:检测:在在2D2D检测的基础上,增加焊膏厚度测量。检测的基础上,增加焊膏厚度测量。u焊膏体积测量:焊膏体积测量:一是前述的,依据一是前述的,依据2D2D检测的印刷面积、检测的印刷面积、2 D2 D测量的焊膏高度,间接计测量的焊膏高度,间接计算出焊膏体积,准确性相对较低;算出焊膏体积,准确性相对较低;二是直接测量,采用激光扫描技术,实时扫描二是直接测量,采用激光扫描技术,实时扫描PCBPCB上印

26、刷焊膏的三维上印刷焊膏的三维信息信息 212124/1193.2.3 焊膏印刷缺陷分析焊膏印刷缺陷分析3.2.33.2.3焊膏印刷缺陷分析焊膏印刷缺陷分析 焊膏印刷缺陷:焊膏印刷缺陷:印刷偏移、焊膏量不足、焊膏量过多、印刷形印刷偏移、焊膏量不足、焊膏量过多、印刷形状不良、污斑底部印刷状不良、污斑底部印刷(Smearing(SmearingUnder Printing)Under Printing)、坍塌、坍塌等。等。l 1.1.印刷偏移印刷偏移u印刷偏移主要原因:印刷偏移主要原因:PCBPCB焊盘和模板开口对位不准焊盘和模板开口对位不准。u主要影响因素:主要影响因素:PCBPCB延展变形;延展

27、变形;机器视觉系统;机器视觉系统;基准标准。基准标准。u解决办法:解决办法:调整印刷机的调整印刷机的PCBPCB支撑机构,防止支撑机构,防止PCBPCB在印刷压力作用下的延展变形;在印刷压力作用下的延展变形;预印刷几次;预印刷几次;机器视觉系统校对;机器视觉系统校对;检查检查PCBPCB与模板的基准标志是否匹配、是否模糊不清等。与模板的基准标志是否匹配、是否模糊不清等。 25/1193.2.3 焊膏印刷缺陷分析焊膏印刷缺陷分析l2.2.焊膏量焊膏量u焊膏量不足:焊膏量不足:主要原因是模板开口大小。主要原因是模板开口大小。其它原因:其它原因:模板开口较大刮刀压力过大:造成模板开口较大刮刀压力过大

28、:造成焊膏焊膏“挖掘挖掘”现象现象。焊膏在印刷过程中黏附在刮刀上。主要原因为焊膏在印刷过程中黏附在刮刀上。主要原因为焊膏黏度太焊膏黏度太大。大。p改善方法:改善方法:#使模板和刮刀的表面更光洁使模板和刮刀的表面更光洁#双刮刀印刷机。即两把刮刀分别完成两个单方向的印刷,以避双刮刀印刷机。即两把刮刀分别完成两个单方向的印刷,以避免一把刮刀在反向印刷时黏附在刮刀上的焊膏污染模板,从而免一把刮刀在反向印刷时黏附在刮刀上的焊膏污染模板,从而保证保证“干净干净”的印刷工艺。的印刷工艺。 压力不变而速度太快。压力不变而速度太快。模板表面太光滑:焊料球更多的是平动而不是滚动,不能模板表面太光滑:焊料球更多的是

29、平动而不是滚动,不能较好充分填充模板开口图形。较好充分填充模板开口图形。模板开口内壁太粗糙:不利于脱模,会有相当一部分焊膏模板开口内壁太粗糙:不利于脱模,会有相当一部分焊膏粘到开口内壁上造成焊膏量的不足。粘到开口内壁上造成焊膏量的不足。26/1193.2.3 焊膏印刷缺陷分析焊膏印刷缺陷分析u焊膏量过多:焊膏量过多:主要原因是开口太大。主要原因是开口太大。其它原因:其它原因:印刷的压力太小印刷的压力太小模板太厚模板太厚垂直方向的开口:垂直方向的开口在印刷后焊膏的量会相垂直方向的开口:垂直方向的开口在印刷后焊膏的量会相对增加,可以采用菱形方向开口来消除。对增加,可以采用菱形方向开口来消除。刮刀速

30、度太快,焊膏量也可能增多。刮刀速度太快,焊膏量也可能增多。27/1193.2.3 焊膏印刷缺陷分析焊膏印刷缺陷分析l3.3.焊膏形状不良:焊膏形状不良:印刷焊膏的上下角部有延展或出现印刷焊膏的上下角部有延展或出现塌边等不良现象,严重时发生焊膏的渗溢与桥连。塌边等不良现象,严重时发生焊膏的渗溢与桥连。u主要原因:焊膏特性。主要原因:焊膏特性。较理想的焊膏触变系数应在较理想的焊膏触变系数应在0.70.7左右。左右。脱膜不良:使角部有延展或出现塌边。脱膜不良:使角部有延展或出现塌边。u焊膏的渗溢与桥连焊膏的渗溢与桥连在印刷模板与在印刷模板与PCBPCB表面没有完全贴紧而有空隙的情况下,表面没有完全贴

31、紧而有空隙的情况下,发生渗溢;发生渗溢;焊膏金属含量偏低、黏度偏低时,流动性增加而更容易发焊膏金属含量偏低、黏度偏低时,流动性增加而更容易发生渗溢。生渗溢。28/1193.2.3 焊膏印刷缺陷分析焊膏印刷缺陷分析l4.4.焊膏坍塌焊膏坍塌u坍塌分为冷塌和热塌。坍塌分为冷塌和热塌。冷塌:冷塌:p冷塌现象:冷塌现象:印刷之后的焊膏慢慢扩散至焊盘之外,由四方形变成弧形。印刷之后的焊膏慢慢扩散至焊盘之外,由四方形变成弧形。p冷塌原因:冷塌原因:焊膏黏度低焊膏黏度低( (黏度是抵抗或阻止流动的一种量度黏度是抵抗或阻止流动的一种量度 ) )(1 1)焊膏黏度低的原因:)焊膏黏度低的原因:# 低金属含量(金

32、属含量降低,焊膏的黏度也降低,抗塌能力也降低)、低金属含量(金属含量降低,焊膏的黏度也降低,抗塌能力也降低)、# 大大的焊锡粉尺寸(焊锡粉尺寸越小,焊膏的黏度就越大,内聚力也越的焊锡粉尺寸(焊锡粉尺寸越小,焊膏的黏度就越大,内聚力也越大)大)# 助焊剂太多(降低黏度,引起冷塌;在加热的时候,焊锡粉间的助焊助焊剂太多(降低黏度,引起冷塌;在加热的时候,焊锡粉间的助焊剂起润滑剂的作用,助焊剂越多越易引起热坍塌)剂起润滑剂的作用,助焊剂越多越易引起热坍塌)# 焊膏的表面张力过低(表面张力越大,就越容易形成小的焊膏表面积,焊膏的表面张力过低(表面张力越大,就越容易形成小的焊膏表面积,从而防止焊膏坍塌)

33、从而防止焊膏坍塌)# 过高的焊膏周围环境湿度(焊膏容易吸湿,黏度下降。相对环境湿度过高的焊膏周围环境湿度(焊膏容易吸湿,黏度下降。相对环境湿度应为应为30305050)(2 2)过高的贴装压力等。)过高的贴装压力等。p解决方法:解决方法:测出防止坍塌的焊膏最低黏度、使焊膏在印刷过程中保持滚测出防止坍塌的焊膏最低黏度、使焊膏在印刷过程中保持滚动的最大黏度,理想焊膏黏度介于这两个数值之间。动的最大黏度,理想焊膏黏度介于这两个数值之间。29/1193.2.3 焊膏印刷缺陷分析焊膏印刷缺陷分析热塌:热塌:p热塌现象:热塌现象:指印刷完好的焊膏在再流焊预热阶段发生的坍塌。指印刷完好的焊膏在再流焊预热阶段

34、发生的坍塌。 p热塌的原因:热塌的原因:与回流焊温度曲线、升温速率有关。与回流焊温度曲线、升温速率有关。p解决方法:控制好温升曲线及温升速度。解决方法:控制好温升曲线及温升速度。30/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单3.2.4 3.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l1.1.桥接的检查清单桥接的检查清单u(1)(1)模板的开口比引脚间距的一半大了许多吗模板的开口比引脚间距的一半大了许多吗? ?u(2)(2)模板的厚度大于模板的厚度大于0.15mm0.15mm吗吗? ?u(3)(3)模板损坏了吗模板损坏了吗? ?u(4)PCB(4)PCB的阻焊膜厚度比焊盘

35、厚度高或低了很多吗的阻焊膜厚度比焊盘厚度高或低了很多吗? ?u(5)(5)在接近桥接的地方有阻焊膜、标记油墨或其他吗在接近桥接的地方有阻焊膜、标记油墨或其他吗? ?u(6)(6)焊盘可焊性涂层表面平整吗焊盘可焊性涂层表面平整吗? ?u(7)(7)焊膏的流变性焊膏的流变性( (如黏度等如黏度等) )变化了吗变化了吗? ?u(8)(8)印刷区温度与湿度是否过高印刷区温度与湿度是否过高? ?u(9)(9)刮刀变钝了吗刮刀变钝了吗? ?u(10)(10)刮刀是否太软刮刀是否太软? ?u(11)(11)印刷机的压力是否太高印刷机的压力是否太高? ?u(12)(12)印刷机对中了吗印刷机对中了吗? ?u(

36、13)(13)模板的底部干净吗模板的底部干净吗? ?u(14)(14)压沉压沉(Downstop)(Downstop)是否太大是否太大( (如如MPMMPM一印刷机一印刷机)?)?u 阻焊油墨:阻焊油墨:它不仅有抗它不仅有抗热冲击、防热冲击、防腐、抗蚀、腐、抗蚀、具有良好的具有良好的电性能,还电性能,还是一种表面是一种表面装饰。装饰。u 标记油墨:标记油墨:起着标记、起着标记、说明作用。说明作用。 31/11932/11933/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l2.2.污斑底部印刷的检查清单污斑底部印刷的检查清单u(1)(1)模板损坏了吗模板损坏了吗? ?u(2)PC

37、B(2)PCB的阻焊膜厚度比焊盘厚度高或低了很多吗的阻焊膜厚度比焊盘厚度高或低了很多吗? ?u(3)(3)在污斑底部印刷区域附近是否有阻焊膜、标记油墨或在污斑底部印刷区域附近是否有阻焊膜、标记油墨或其他吗其他吗? ?u(4)(4)焊盘可焊性涂层表面平整吗焊盘可焊性涂层表面平整吗? ?u(5)(5)焊膏的流变性焊膏的流变性( (如黏度等如黏度等) )变化了吗变化了吗? ?u(6)(6)印刷区温度与湿度是否过高印刷区温度与湿度是否过高? ?u(7)(7)印刷机的压力是否太高印刷机的压力是否太高? ?u(8)(8)印刷机对中了吗印刷机对中了吗? ?u(9)PCB(9)PCB与模板之间有印刷间隙吗与模

38、板之间有印刷间隙吗? ?u(10)(10)脱模时有较大的回弹或振动吗脱模时有较大的回弹或振动吗? ?34/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l3.3.焊膏太厚的检查清单焊膏太厚的检查清单u(1)(1)刮刀压力太低了吗刮刀压力太低了吗? ?u(2)(2)刮刀变钝了吗刮刀变钝了吗? ?u(3)PCB(3)PCB与模板之间有印刷间隙吗与模板之间有印刷间隙吗? ?u(4)(4)刮刀刀刃平直度不够了吗刮刀刀刃平直度不够了吗? ?u(5)(5)刮刀刀刃受损了吗刮刀刀刃受损了吗? ?u(6)PCB(6)PCB支撑充分吗支撑充分吗? ?u(7)(7)模板损坏了吗模板损坏了吗? ?u(8

39、)(8)在临近过多焊锡的地方是否有阻焊膜、标记油墨或其他在临近过多焊锡的地方是否有阻焊膜、标记油墨或其他吗吗? ?u(9)(9)焊膏的流变性焊膏的流变性( (如黏度等如黏度等) )变化了吗变化了吗? ?u(10)(10)印刷区温度与湿度是否过高印刷区温度与湿度是否过高? ?u(11)(11)模板底部干净吗模板底部干净吗? ?35/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l4.4.焊膏焊膏“挖掘挖掘(Scooping)(Scooping)”的检查清单的检查清单u(1)(1)模板损坏了吗模板损坏了吗? ?u(2)(2)焊膏的流变性焊膏的流变性( (如黏度等如黏度等) )变化了吗变

40、化了吗? ?u(3)(3)印刷区温度与湿度是否过高了吗印刷区温度与湿度是否过高了吗? ?u(4)(4)刮刀是否太软刮刀是否太软? ?u(5)(5)印刷机的压力太高吗印刷机的压力太高吗? ?u(6)PCB(6)PCB支撑充分吗支撑充分吗? ?u(7)(7)压沉是否太大压沉是否太大( (如如MPMMPM一印刷机一印刷机)?)?36/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l5.5.“狗耳朵狗耳朵”或或“皇冠状皇冠状”焊膏形状焊膏形状(bog Ears(bog EarsCrowns) Crowns) 的检查清单如下。的检查清单如下。u(1)(1)刮刀变钝了吗刮刀变钝了吗? ?u(2

41、)(2)刮刀是否太软刮刀是否太软? ?u(3)(3)焊膏的流变性焊膏的流变性( (如黏度等如黏度等) )变化了吗变化了吗? ?u(4)(4)印刷速度是否太低印刷速度是否太低? ?u(5)(5)脱模速度是否太低脱模速度是否太低? ?u(6)(6)刮刀压力是否太高刮刀压力是否太高? ?u(7)PCB(7)PCB支撑是否充分支撑是否充分? ?u(8)(8)压沉是否太大压沉是否太大? ?37/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l6.6.不规则的印刷厚度的检查清单不规则的印刷厚度的检查清单 u(1)(1)模板与模板与PCBPCB平行吗平行吗? ?u(2)(2)刮刀受损了吗刮刀受损

42、了吗? ? u(3)(3)模板受损了吗模板受损了吗? ? u(4)PCB(4)PCB的阻焊膜厚度比焊盘厚度高或低了很多吗的阻焊膜厚度比焊盘厚度高或低了很多吗? ?u(5)(5)在不规则厚度的地方是有阻焊膜、标记油墨或其他吗在不规则厚度的地方是有阻焊膜、标记油墨或其他吗? ? u(6)(6)焊盘可焊性涂层表面平整吗焊盘可焊性涂层表面平整吗? ?u(7)(7)刮刀是否太软刮刀是否太软? ?u(8)(8)模板的底部干净吗模板的底部干净吗? ?38/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l7.7.印刷图形不完整的检查清单印刷图形不完整的检查清单 u(1)(1)模板受损了吗模板受损了

43、吗? ?u(2)(2)焊盘可焊性涂层表面平整吗焊盘可焊性涂层表面平整吗? ?u(3)(3)焊膏的流变性焊膏的流变性( (如黏度等如黏度等) )变化了吗变化了吗? ? u(4)(4)印刷区温度与湿度是否过高了吗印刷区温度与湿度是否过高了吗? ? u(5)(5)模板的底部干净吗模板的底部干净吗? ?u(6)(6)相对于模板开口宽度而言,模板是否太厚相对于模板开口宽度而言,模板是否太厚? ? 39/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l8.8.焊膏量不足的检查清单焊膏量不足的检查清单u(1)(1)在整个刮刀宽度前面,模板上焊膏量足够吗在整个刮刀宽度前面,模板上焊膏量足够吗? ?

44、u(2)(2)完成一次印刷周期后焊膏继续黏附在刮刀上吗完成一次印刷周期后焊膏继续黏附在刮刀上吗? ? u(3)(3)刮刀前的焊膏是滑动而不是滚动吗刮刀前的焊膏是滑动而不是滚动吗? ?u(4)(4)焊膏残留在模板上吗焊膏残留在模板上吗? ?u(5)(5)模板的开口比引脚间距的一半大了许多吗模板的开口比引脚间距的一半大了许多吗? ? u(6)(6)模板厚度大于模板厚度大于0.15mm0.15mm吗吗? ?u(7)(7)模板开口堵塞了吗模板开口堵塞了吗? ? u(8)(8)模板受损了吗模板受损了吗? ?u(9)PCB(9)PCB的阻焊膜厚度比焊盘厚度高或低了很多吗的阻焊膜厚度比焊盘厚度高或低了很多吗

45、? ?u(10)(10)在接近缺陷的地方是否有阻焊膜、标记油墨或其他吗?在接近缺陷的地方是否有阻焊膜、标记油墨或其他吗? u(11)(11)焊盘可焊性涂层表面平整吗焊盘可焊性涂层表面平整吗? ?u(12)(12)焊膏的流变性焊膏的流变性( (如黏度等如黏度等) )变化了吗变化了吗? ? u(13)(13)焊膏此前用过吗焊膏此前用过吗? ? 40/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单u(14)(14)焊膏是否陈旧或变干焊膏是否陈旧或变干? ?u(15)(15)经过很长时间焊膏依然没有成型吗经过很长时间焊膏依然没有成型吗? ? u(16)(16)印刷区温度与湿度是否太低印刷区

46、温度与湿度是否太低? ?u(17)(17)印刷间隙够长吗印刷间隙够长吗? ?u(18)(18)刮刀刀刃平直度够吗刮刀刀刃平直度够吗? ?u(19)(19)刮刀变钝了吗刮刀变钝了吗? ? u(20)(20)刮刀刀刃受损了吗刮刀刀刃受损了吗? ?u(21)(21)刮刀速度太大吗刮刀速度太大吗? ? u(22)(22)刮刀压力太小吗刮刀压力太小吗? ?u(23)PCB(23)PCB支撑是否充分支撑是否充分? ?u(24)(24)刮刀太软而挖掘焊膏吗刮刀太软而挖掘焊膏吗? ?u(25)(25)刮刀压力太大而挖掘焊膏吗刮刀压力太大而挖掘焊膏吗? ?u(26)(26)印刷机对中了吗印刷机对中了吗? ?u(

47、27)(27)脱模速度是否太低脱模速度是否太低? ?41/1193.2.4 焊膏印刷缺陷检查清单焊膏印刷缺陷检查清单l9.9.印刷偏移的检查清单印刷偏移的检查清单u(1)PCB(1)PCB是否延展或变形是否延展或变形? ?u(2)PCB(2)PCB与模板的基准标志是否匹配与模板的基准标志是否匹配? ?u(3)(3)基准是否模糊不清基准是否模糊不清? ?u(4)(4)视觉系统是否已校对视觉系统是否已校对? ?u(5)(5)机械是否已受损机械是否已受损? ?42/11943/1193.3贴片质量及其检测贴片质量及其检测3.33.3贴片质量及其检测贴片质量及其检测 3.3.13.3.1贴片质量分析贴

48、片质量分析 影响贴片质量的关键因素:影响贴片质量的关键因素:贴片力、贴片的速度加速度、贴贴片力、贴片的速度加速度、贴片机的贴片精度、元器件、焊膏与片机的贴片精度、元器件、焊膏与PCBPCB。l1.1.贴片力贴片力u根据贴片头的对中原理,根据贴片头的对中原理,贴片头分为无对中爪贴片头和有对中爪贴片贴片头分为无对中爪贴片头和有对中爪贴片头两种。头两种。u无对中爪贴片头:由于无对中爪贴片头:由于贴片头只有真空吸嘴,贴片头只有真空吸嘴,所以对元器件的机械损所以对元器件的机械损伤较小。伤较小。44/1193.3.1 贴片质量分析贴片质量分析u有对中爪贴片头:在贴片头上装有机械对中爪,对元器件产有对中爪贴

49、片头:在贴片头上装有机械对中爪,对元器件产生较大的夹持力,有可能造成尺寸较小或有引脚的元件的损生较大的夹持力,有可能造成尺寸较小或有引脚的元件的损坏。坏。u贴片过程:贴片头运动到要贴装的位置正上方一定高度后,贴片过程:贴片头运动到要贴装的位置正上方一定高度后,释放元器件,元器件在重力的作用下,贴装到指定位置。释放元器件,元器件在重力的作用下,贴装到指定位置。u影响贴片力的因素:影响贴片力的因素:元器件大小各异,重量相差较大;元器件大小各异,重量相差较大;在先进的贴片机中,还有对贴片头气流的智能管理,使得在先进的贴片机中,还有对贴片头气流的智能管理,使得元器件既快速贴放同时对焊膏与元器件的冲击又

50、小。元器件既快速贴放同时对焊膏与元器件的冲击又小。贴片高度。元器件释放时吸嘴距离贴片高度。元器件释放时吸嘴距离PCBPCB板面的高度。板面的高度。45/1193.3.1 贴片质量分析贴片质量分析贴片力(冲击)引起的问题贴片力(冲击)引起的问题p高度越高,冲击力就越大,从而造成焊膏坍塌等。高度越高,冲击力就越大,从而造成焊膏坍塌等。p在生产过程中,事先把在生产过程中,事先把元器件的高度元器件的高度输入到程序中,当元器件下输入到程序中,当元器件下降到这个高度时就释放元器件。降到这个高度时就释放元器件。p元器件高度的不同以及较大的高度误差,容易造成早贴或晚贴的元器件高度的不同以及较大的高度误差,容易

51、造成早贴或晚贴的现象,因而出现元器件移位甚至损坏元器件。现象,因而出现元器件移位甚至损坏元器件。解决办法解决办法p设置有多个光电传感器用于检测不同元器件的高度,设置有多个光电传感器用于检测不同元器件的高度,p先进贴片机在贴片头安装压力传感器,在元器件接触先进贴片机在贴片头安装压力传感器,在元器件接触PCBPCB板面的瞬板面的瞬间释放元器件,从而达到间释放元器件,从而达到“软着陆软着陆”的效果,也称为的效果,也称为Z Z轴软着陆。轴软着陆。46/1193.3.1 贴片质量分析贴片质量分析l2.2.贴片速度与加速度贴片速度与加速度u贴片速度加速度既影响生产率又影响贴片质量贴片速度加速度既影响生产率

52、又影响贴片质量u如贴片机采用如贴片机采用PCBPCB工作台移动的方式,要求工作台移动的方式,要求PCBPCB工作台有快速工作台有快速加速和快速减速过程。加速和快速减速过程。对于大型、较重的元器件:加速度越大,元器件受冲击越对于大型、较重的元器件:加速度越大,元器件受冲击越大,元器件质量越大,则所受的惯性越大,则已贴装好的大,元器件质量越大,则所受的惯性越大,则已贴装好的元器件可能因为惯性大而造成移位,这就会降低贴装精度。元器件可能因为惯性大而造成移位,这就会降低贴装精度。47/1193.3.1 贴片质量分析贴片质量分析l3.3.元器件元器件u元器件越小(如贴片电阻),贴片的精度要求就越高。很小

53、元器件越小(如贴片电阻),贴片的精度要求就越高。很小的旋转误差或平移误差就会使元器件贴偏甚至完全偏离焊盘。的旋转误差或平移误差就会使元器件贴偏甚至完全偏离焊盘。u对于细间距元件(如对于细间距元件(如PLCC ICPLCC IC),极小的旋转误差将可能使),极小的旋转误差将可能使元件完全偏离而导致桥连。元件完全偏离而导致桥连。48/1193.3.1 贴片质量分析贴片质量分析l3.3.元器件元器件u在贴装小型、细间距的元件时在贴装小型、细间距的元件时(如(如04020402、02010201、0100501005贴片贴片电阻),必须选用旋转误差和电阻),必须选用旋转误差和平移误差很小的高精度贴片机

54、。平移误差很小的高精度贴片机。u01005: 0.401005: 0.40.20.20.12 (mm)0.12 (mm) 0201 : 0.6 0201 : 0.60.30.30.2 (mm) 0.2 (mm) u在实际的生产线上,有两台贴片机,在实际的生产线上,有两台贴片机,即即高速贴片机、高精度贴片机。高速贴片机、高精度贴片机。高速贴片机主要贴装片式电阻、片式高速贴片机主要贴装片式电阻、片式电容等片式元件电容等片式元件高精度贴片机则主要贴装高精度贴片机则主要贴装PLCCPLCC、QFPQFP等大型、多引脚的等大型、多引脚的ICIC。49/1193.3.1 贴片质量分析贴片质量分析l4.4.

55、焊膏焊膏u焊膏必须提供足够的黏附力以固定元器件。焊膏必须提供足够的黏附力以固定元器件。若若PCBPCB承载台是运动的,会对贴装的元器件产生冲击力,承载台是运动的,会对贴装的元器件产生冲击力,使元器件移动。使元器件移动。尤其是贴装大型、较重的元器件,由于尤其是贴装大型、较重的元器件,由于PCBPCB的运动惯性,的运动惯性,元件更易移动。元件更易移动。u考虑焊膏的老化时间。考虑焊膏的老化时间。若焊膏已老化较长时间,焊膏印刷后就应该即时进行贴片若焊膏已老化较长时间,焊膏印刷后就应该即时进行贴片工序,否则,因为助焊剂的迅速蒸发而黏性下降。工序,否则,因为助焊剂的迅速蒸发而黏性下降。50/1193.3.

56、1 贴片质量分析贴片质量分析l5.5.贴片机的贴片精度贴片机的贴片精度u贴片精度:贴片精度:主要包括基板(主要包括基板(PCBPCB)精度、基板定位精度、贴)精度、基板定位精度、贴片头定位精度、元器件定位精度以及贴片头的重复定位精度。片头定位精度、元器件定位精度以及贴片头的重复定位精度。u定位精度:定位精度:指贴片机的实际贴片位置与设定位置的偏差指贴片机的实际贴片位置与设定位置的偏差u重复定位精度:重复定位精度:指贴装头重复地返回设定点的能力。指贴装头重复地返回设定点的能力。u贴片机贴装精度的主要影响因素:贴片机贴装精度的主要影响因素:PCBPCB定位工作台的定位工作台的X XY Y轴运动精度

57、轴运动精度元器件对中机构的精度和贴装头元器件对中机构的精度和贴装头(Z(Z轴上下运动、轴上下运动、旋转旋转) )精度。精度。元器件贴装精度影响:元器件贴装精度影响:X X、Y Y、三个参数,三个参数,的影响是最的影响是最大的大的p选择一台选择一台XYXY轴贴装精度较低而轴贴装精度较低而精度较高的贴片机比选择一台精度较高的贴片机比选择一台XYXY轴贴装精度高而轴贴装精度高而精度低的贴片机,更能提高元器件的贴装精度。精度低的贴片机,更能提高元器件的贴装精度。51/1193.3.1 贴片质量分析贴片质量分析u(1)PCB(1)PCB基板精度基板精度基板精度:基板精度:包括基板制图的精度、基板的制造精

58、度以及基包括基板制图的精度、基板的制造精度以及基板的材料质量影响。板的材料质量影响。p基板制图精度的影响:基板制图精度的影响:如果基板的制图的精度不高,即使贴装的如果基板的制图的精度不高,即使贴装的精度再高,元器件也会贴偏;精度再高,元器件也会贴偏;p制造精度:制造精度:包括焊盘间距的精度、焊盘对定位孔的精度以及焊盘包括焊盘间距的精度、焊盘对定位孔的精度以及焊盘对对PCBPCB板边的制造精度板边的制造精度pPCBPCB材料质量:材料质量:主要指机械稳定性和热稳定性。因为随着贴装速度主要指机械稳定性和热稳定性。因为随着贴装速度的提高,温升也提高,冲击力增大。的提高,温升也提高,冲击力增大。#机械

59、稳定性指机械稳定性指PCBPCB的抗冲击的能力,的抗冲击的能力,#热稳定性指在热稳定性指在PCBPCB温度升高时,温度升高时, PCBPCB的硬度、延展性变化等。的硬度、延展性变化等。52/1193.3.1 贴片质量分析贴片质量分析u(2)(2)基板定位基板定位目的:为了固定基板和确定目的:为了固定基板和确定PCBPCB的准确位置,的准确位置,PCBPCB的定位类型:孔定位和边定位两种方式。的定位类型:孔定位和边定位两种方式。p孔定位:可以减少孔定位:可以减少PCBPCB的翘曲度的影响,可以不要基准点。的翘曲度的影响,可以不要基准点。 为了保证印制板能准确、牢固地放置在贴片机的夹具上,为了保证

60、印制板能准确、牢固地放置在贴片机的夹具上,需要设置需要设置一对定位孔一对定位孔,定位孔的大小为,定位孔的大小为5 50.1mm0.1mm。为了定位迅速,其中一。为了定位迅速,其中一个孔可以设计成椭圆形状。在定位孔周围个孔可以设计成椭圆形状。在定位孔周围1mm1mm范围内不能有元件。范围内不能有元件。 p边定位:一般用在基板较厚、对基板翘曲度要求较小、陶瓷基板边定位:一般用在基板较厚、对基板翘曲度要求较小、陶瓷基板等情况下。等情况下。#这种定位方式这种定位方式必须有基准点必须有基准点。#基准点在制造过程中是和焊盘采用同一工艺和在同一工序中完基准点在制造过程中是和焊盘采用同一工艺和在同一工序中完成

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