主板生产流程课件(PPT 73页)

1、刘顺斌2011-11-4主板生产流程第1页，共73页。品新学习主要内容1、主板各制程段2、编码原则3、出货检验4、功能测试5、SFIS系统流程6、稽核巡检第2页，共73页。主板四大制程段SMT制程段DIP制程段TEST制程段PACK制程段第3页，共73页。SMT制程段流程图投板站印刷站高速机泛用机回流焊AOI站QC抽检维修PCB拆封DIP制程第4页，共73页。什么是SMT？ （Surface MountedTechnology）是表面组装技术。是将体积很小的无（或短）引线片状器件贴装在印制板铜箔上，从而实现了电子产品的高密度、高可靠、小型化、低成本，以及生产的自动化。SMT技术应用：史于上世纪

2、七十年代，之前采用THT（通孔安装）技术。SMT技术组成：元器件/印制板PCB/材料，生产设备、工艺方法、产品设计等。第5页，共73页。SMT优点1、组装密度高、电子产品体积小、重量轻。2、可靠性高、抗振能力强。3、密集的安装减少了电磁和射频干扰；在高频电路中减少了分布参数的影响，提高了整个产品性能。4、易于实现自动化，提高生产效率。降低加工成本。第6页，共73页。区域温度湿度%RH生产车间23+/-535-80%低单价/一般材料/成品房.备料房等23+/-535-80%维修23+/-535-80%高单价/敏感元件/库房23+/-540-60%PCB库23+/-540-60%温湿度管控第7页，

3、共73页。物料封装PCB库小电容电阻等备注：PCB、小电容电阻等放置于车间第8页，共73页。A料锡膏备注：A料、锡膏等均置放于A料库中第9页，共73页。锡膏（ solder paster ）锡膏厂牌升贸；型号PF606-P；产地大陆，成份 Sn96.5%/Ag3%/Cu0.5%，冰箱温度为0-10 ，回温4H搅拌3-5分钟方可用，锡膏拆封24H内需用完；锡膏厚度管制为0.12-0.16mm第10页，共73页。成份：锡膏的成份可分为两个大的部分,助焊剂和焊料粉(FLUX &Solder Powder）。焊剂三大类型：R型（松香焊剂），RMA型（适度活化的松香）以及用RA型（全部活化的松香）。一般

4、采用的是含有RMA型焊剂是以松香为活化剂的盐溶液组成的。这种焊剂靠盐激活，适合于消除轻微的氧化膜及其它污染，增加了熔化的焊料与焊盘、元件端焊头或孔线之间的润湿作用。助焊剂作用：(1)清除PCB焊盘的氧化层; (2)保护焊盘不再氧化；(3)减少焊接中焊料的表面张力,足进焊料移动和分散焊料粉又称锡粉,主要由合金组成,目前分有铅与无铅。有铅：由锡铅组成,一般比例为Sn63/Pb37,其熔点在183。无铅：由锡银铜组成,一般比例为Sn95.4/Ag3.1/Cu1.5,其熔点在217。锡膏基本知识第11页，共73页。印刷机1、刮刀压力为2.5-6KG，脱模速度：0.3-0.7mm/s，印刷速度：50-1

5、00mm/s。2、钢网厚度0.12mm，钢网张力标准36N以上，测试点为四周和中心点，钢网每过5片PCB自动清洗一次，每半小时作业员清洗一次刮刀钢网第12页，共73页。锡膏印刷原理解析图刮刀压力 2.5-6KG印刷速度50-100mm/s脱模速度0.3-07mm/s 钢网厚度0.12mm第13页，共73页。贴片机贴片机是SMT生产线中极其关键的设备之一。是机械-电气-光学以及计算机控制技术的一项综合技术。 它通过吸取-位移-定位-放置等功能，实现了将元件快速而准确地贴装到PCB板所指定的焊盘位置。第14页，共73页。分类形式种类特点速度分高速机采用固定多头（约6头）或双组贴片头，种类最多，生产

6、厂家最多超高速采用旋转式多头系统。（安比昂）Assembleon-FCM型和（富士）FUJI-QP-132型贴片机均装有16个贴片头功能分高速/超高速以贴片式元件为主体，贴片器件品种不多多功能也能贴装大型器件和异型器件贴装方式分同时式使用放置圆柱式元件的专用料斗，一个动作就能将元件全部贴装到PCB相应的焊盘上。产品更换时，所有料斗全部更换，已很少使用同时在线式由多个贴片头组合而成，依次同时对一块PCB贴片，assembleon-FCM就是该类自动化程度手动式手动贴片头安装、移动和旋转等，用于新品开发机电一体化大部分贴片机就是该类贴片机分类第15页，共73页。贴片机基本构造构成组件：机架、PCB

7、传送机构、贴装头、供料系统、X/Y伺服定位系统、光学识别系统、控制系统、传感器系统第16页，共73页。机架：机架是机器的基础，是传动、定位、传送平台的机械结构。大部分型号贴片机及其各种送料器安装在上面。因此机架应有足够机械强度和刚性。PCB传送机构：作用是将需要贴片的PCB从导轨送到预定位置，贴装完成后送至另一道工序。第17页，共73页。贴装头：它是整个贴装的关鍵,其工作由拾取/释放和移动/定位两种模式组成,第一,贴装头通过过程序控制完成三维的往复运动.实现从供料器取料后移动到PCB的指定坐标位置上.第二,贴装头的端部有一个用真空泵控制的吸嘴,当转换汽阀打开时,吸嘴的负压把SMT元器件从供料器

8、中吸上来;当转换汽阀开关时,吸盘把元器件释放到PCB上.贴装头通过上太两种模式的组合,完成吸取置件的工作贴片头相关动作: a.提取元件 b.元件判定 c.元件旋转 d.元件定位 e.系统传感贴装头第18页，共73页。供料系统供料系统：工作原理根据不同零件的包装方来选择相同类型型的供料器(Feeder),配合机器的供料装置的供料装置。作用是将元件按照一定的规律和顺序提供给贴片以便准确方便的拾取。供料器通常有带状、管状、盘状和散料Feeder供料台第19页，共73页。X/Y伺服定位系统：支持贴装头进行二维或三维运动，即贴片头安装在X导轨上，X导轨沿Y方向运动从而实现在X-Y方向贴片的全过程，实现旋

9、转，平移等动作X/Y伺服定位系统第20页，共73页。光学识别系统光学识别系统：即CCD识别系统，原理为贴装头吸取元件后，CCD摄像机对元件成像。转化成数字图像型号。经计算机分析出元件的几何中心并与控制中心进行比较。计算出元件中心与吸嘴中心进行比较元件误差，并及时反馈至控制系统进行修正，保证元件引脚与PCB焊盘重合。第21页，共73页。控制系统控制系统贴片机能够做到精确有序地贴装,其核心机构是微型计算机,它是通过高级语言软件或硬件开机编制计算机程序，内部有多片控制板组成, 控制贴片机的自动工作步骤,对每片状元器件的 精确位置SIZE都要编程输入计算机.PC控制端设置界面第22页，共73页。取元件

10、摄取元件图像在数据库中选中检测元件图像处理图像处理同模块库相比判 定元件按类型对元件判定图像处理方法选择图像处理得到管脚数及几何形状电子元件质量检测质量判定对比符合元件对中图像旋转平移机械旋转平移一次操作完成处理质量检测通过将元件放到别处产品标识正确作废处理模式匹配光学字符识别型号符合型号不符合质量问题YY作废处理第23页，共73页。高速机松下CM602高速机料架L表示物料放下一层R表示物料放上一层Feeder第24页，共73页。泛用机供料箱JUKI KE2060型号泛用机泛用机供A料使用，A料包括IC、二极管、三极管、BGA、CPU脚座等第25页，共73页。A材简介集成电路常见封装形式：BG

11、A(底部有球形脚 )，QFP(四边有脚 ,脚朝外弯)，PLCC(四边有脚,脚朝内弯)，SOP(两边有脚,脚朝外弯)SOJ(两边有脚,脚朝内弯)SOIC封装集称，外角少于28角第26页，共73页。A材管控A材拆封过期时间烘烤温度烘烤时间24H120+/-58H24-48H120+/-512H48H120+/-516HA材拆封管制时间为48H，过期需烘烤上线烘烤要求第27页，共73页。回流焊回流焊定义：亦称再流焊 Reflow soldring ，通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。HELLER 1913MK型号回流焊第

12、28页，共73页。 再流焊的原理：当 PCB 进入预热区（干燥区）时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离； PCB 进入保温区时，使 PCB 和元器件得到充分的预热，以防 PCB 突然进入焊接高温区而损坏 PCB 和元器件；当 PCB 进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对 PCB 的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点； PCB 进入冷却区，使焊点凝固。此时完成了再流焊。原理解析第29页，共73页。 1 ) 按回流焊加热区域 可分为两大类：一类是对 PCB

13、 整体加热进行再流焊， 另一类是对 PCB 局部加热进行再流焊。 2 ) 对 PCB 整体加热回流焊可分为： 热板回流焊、红外回流焊、热风回流焊、热风加红外回流焊、气相回流焊。 3 ) 对 PCB 局部加热回流焊可分为：激光回流焊、聚焦红外回流焊、光束回流焊 、 热气流回流焊 。回流焊分类第30页，共73页。温度分区图（无铅制程）预热区恒温区焊接区冷却区温度/ 时间/S预热区恒温区焊接区冷却区温度/ 50150150180220250 75时间/S5080801156090上升斜率/C/s1.531324第31页，共73页。预热区预热区温度取决因素：溶剂挥发温度和松香软化预热过快导致溶剂不宜挥

14、发， PCB变形、IC芯片损坏等现象预热过慢锡膏黏度低易流动，造成锡珠、连锡等不良温度/C50150时间/SEC5080上升斜率/C/s14第32页，共73页。预热区通常指由室温升至150左右的区域。此区域平稳升温，焊膏中的部分溶剂能够及时挥发，元器件特别是IC器件缓缓升温，以适应以后的高温。但表面由于元器件大小不一，其温度有不均匀现象，在预热区升温的速率通常控制在1.5-3/sec。若升温太快，由于热应力的作用，导致陶瓷电容的细微裂纹、PCB变形、IC芯片损坏，同时锡膏中溶剂挥发太快，导致錫珠的发生。炉子的预热区一般占加热长度的1/4-1/3。第33页，共73页。恒温区目的：使PCB上的所有

15、零件达到均温，避免热补偿不足在Peak区段时会有热冲击现象产生，此时锡膏接近溶点，且残余溶剂挥发接近完 毕，活化剂持续作用去除氧化物，松香软化并披覆于焊点上，具有防止二次氧化及热保护的功能温度/C150180时间/SEC80115上升斜率/C/s1第34页，共73页。恒温区又称保温区或活性区恒温区有鉛制程通常维持在130 170無鉛制程通常维持在150 180的区域，此时锡膏处于熔化前夕，焊膏中的挥发物进一步被去除，活化剂开始激活，并有效地去除焊接表面的氧化物，表面温度受热风对流的影响，不同大小、不同质地的元器件温度能保持均匀，板面温度差T接近最小值，曲线形态接近水平状，特别是防止墓碑缺陷的产

16、生。通常恆温区有鉛制程维持时间约60120s無鉛制程维持时间约80115s ，若时间过长也会导致锡膏氧化问题，以致焊接后錫珠增多。第35页，共73页。焊接区温度/C238250 时间/SEC6090上升斜率/C/s3此段温度主要取决于熔锡的适合温度，有铅制程一般控制在21010 无铅制程一般控制238250 ，由于加热时间过长易造成组件损坏，但太短却又热补偿不足，焊锡效果差，取两者之平衡点，目前有铅制程控制为210以上时间15 45sec无铅制程控制为220 以上时间6090sec避免热冲击，温升斜率取3/sec 以下第36页，共73页。 回流区的温度最高，进入该区后迅速升温，并超出锡膏熔点约

17、30-40，即板面温度瞬时达到215-225（此温度又称之为峰值温度），时间约为5-10sec，在回流区焊膏很快熔化，并迅速润湿焊盘，随着温度的进一步提高，焊料表面张力降低，焊料爬至组件引脚的一定高度，形成一个“弯月面”。在理想的温度下回流，PCB色质保持原貌，焊点光亮。在回流区，锡膏熔化后产生的表面张力能适度校准由贴片过程中引起的元器件引脚偏移，但也会由于焊盘设计不正确引起多种焊接缺陷，如“墓碑”、“短路”等。回流区的升温斜率控制在2.5-3/ sec，一般应在25sec-30sec内达到峰值温度。 第37页，共73页。冷却区温度/C75时间/SEC50上升斜率/C/s24 一般采用自然冷却

18、方式，以减少熱冲击發生温降斜率有铅制程一般控制在3/sec以下，无铅制程一般控制在24 /sec，机板运行到冷却区后，焊点迅速降温，焊料凝固。焊点迅速冷却可使焊料晶格细化，结合强度提高，焊点光亮，表面连续呈弯月面状。通常冷却的方法是在回流炉出口处安装风扇，强行冷却。新型的回流炉则设有冷却区，并采用水冷或风冷第38页，共73页。常见不良现象第39页，共73页。回流焊与波峰焊相比1) 不像波峰焊那样，要把元器件直接 浸渍在熔融的焊料中，所以元器件受到的热冲击小。但由于再流焊加热方法不同有时会施加给器件较大的热冲击。 2) 能控制焊料的施加量，避免了虚焊、桥接等焊接缺陷的产生，因此焊接质量好，可靠性

19、高。3) 焊料中不会混入不纯物，使用焊膏时，能正确地保证焊料的组份。第40页，共73页。测温板1、方式：打孔以红胶固定2、测试点：实心SOCKET（如940系列）依在板上贴装方向测试SOCKET左上角，右下角，及SOCKET整体之中心点对应3点。（图1）空心SOCKET（如775 1156 1366系列）依在板上贴装方向测试SOCKET左上角.右下角的对应2点。（图2）BGA中心点与表面。（图3）IC组件脚与焊盘焊接处。（图4）图1图2图3图4第41页，共73页。使用测温板的意义通过量测得出产品在回焊炉中的最佳参数收集并了解产品在回焊炉各温区中变化状况了解产品每天随环境变化在同一回焊炉中的曲线

20、变化从而得知产品制程是否稳定在新机种上线试产时预测产品质量异常量产机种每天定时监控温度变化第42页，共73页。AOIAOI原理：机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来。如图德律 TR-7502DT型号AOI操作界面第43页，共73页。特点1）高速检测系统 侦测密集PCB板上的元件。2）快速便捷，编程系统图形界面下进行运用帖装数据自动进行数据检测 运用元件数据库进行检测数据的快速编辑 。3）高精度检测，运用丰富的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 。第4

21、4页，共73页。可检测的错误类型印刷机：无锡、锡不足等 铁片机：移位，漏料、歪斜、错件 等回流焊：少锡、多锡 、无锡、短路、连锡等第45页，共73页。实施AOI两类目标（1）最终品质(End quality)对产品走下生产线时的最终状态进行监控。当生产问题非常清楚、产品混合度高、数量和速度为关键因素的时候，优先采用这个目标。AOI通常放置在生产线最末端。在这个位置，设备可以产生范围广泛的过程控制信息。 （2）过程跟踪(Process tracking)使用检查设备来监视生产过程。典型地包括详细的缺陷分类和元件贴放偏移信息。当产品可靠性很重要、低混合度的大批量制造、和元件供应稳定时，制造商优先采

22、用这个目标。这经常要求把检查设备放置到生产线上的几个位置，在线地监控具体生产状况，并为生产工艺的调整提供必要的依据。 第46页，共73页。维修与抽检经过AOI测试扫描出不良，即在SFIS系统中记录该板不良阶段原因等，维修OK后再解锁AOI检验完后按批号送检到品质，批次为120片，品质按AQL 0.4进行检验，如果检验OK进系统按批次PASS进入下一环节生产，如果不良，SFIS系统判拒收，返回炉后目检第47页，共73页。维修站位烙铁温度380+/-20 热风枪1000 左右如图所示基板修理工位第48页，共73页。DIP制程段流程图扫描投板插件波峰焊A面目视/修理打磨清洁板底目视清洗SFIS扫描S

23、MT制程段TEST制程段装散热片装CPU支架第49页，共73页。何为DIP：即DIP封装（dual inline-pin package）双列直插式封装技术采用双列直插形式封装 的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。DIP封装结构形式：陶瓷双列直插式，玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式等。第50页，共73页。 波峰焊机是指将熔化的焊料 （铅 锡 合金），经电动泵喷流成焊料波峰,亦可通过向焊料池注入氮气来形成，使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。波峰焊？第51页，共73页

24、。劲拓MS-450II型号 波峰焊第52页，共73页。波峰焊波峰焊抽风系统显示器工控机喷雾系统预执1预执2预执3锡炉（44-45 ）（75-85 ）(100-120 )255-265 波峰焊接第53页，共73页。t2温度/C时间/C200150300t3t1t2+t3=3-5st1=70-120s预热一预热二预热三焊接区冷却预热一预热二预热三波峰焊接温度/C45-5575-85100-120255-265265255第54页，共73页。测温板测试点：板底/板面/南桥/北桥/CPU/电解电容表面锡炉温度为预热一为45-55度，预热二位75-85度，预热三为100-120度，波峰焊锡温度为255-

25、265度，波峰焊接220度以上6-8s，板面，CPU脚座内部，BGA内部小于190度，电解电容表面温度小于105度第55页，共73页。锡炉使用相关事项锡炉前抽风：8-12M/秒，后抽风：6-8M/秒过炉治具3天清洗一次锡条：升贸，型号PF-629-B/PF-648-B助焊剂：同方，型号TF-9000-5B洗板水：同方，型号TF-2000-8喷雾测试于每天开线前或换线作助焊剂喷雾测试第56页，共73页。小锡炉打开开关调锡波撕掉不良标识胶纸用手轻压浮高零件第57页，共73页。用烙铁修复焊点用靜電刷清洗第58页，共73页。小锡炉事项作业时不可将元件掉进锡炉中小锡炉温度为230-250 ，温度太高会将

26、原件本体烫伤。维修机板与锡波接触3-7S。第59页，共73页。TEST制程图电压测量/贴OK贴纸烧录ID/贴OK贴纸功能测试/贴OK贴纸清洁插头目视装箱DIP制程段半成品库第60页，共73页。TESTTEST主要是三大工序：电压测量、烧录ID、功能测试电压测量：CPU电压 1.45V0.05V 、DIMM电压1.90V0.05V 、CHIP电压1.5V0.05V第61页，共73页。烧录ID利用烧录程序将板载唯一的MAC ID烧录到主板BIOS中，如右图烧录OK后显示PASS注意事项： (1)不可随意修改 ID FLASH 程式参数，否则影响网络功能. (2)待烧录程式烧录完毕才能关闭计算机.

27、(3)针对NVIDIA 主板刷过BIOS后须重新烧入ID 一次. （4）SATA Port测试必须使用SATA HDD实际进行读写测试。每个硬盘的中必须存放且只能存放一个SATA测试文件。每个工站的SATA测试文件须统一。烧录OK如图第62页，共73页。烧录ID出现错误提示即表示ME未被执行在执行完ME烧录过后，系统会自动重新启动，需要执行ME检测程序执行ME检测程序，检测是否有执行过ME。出现：Test Passed提示即表示ME执行成功第63页，共73页。功能测试 自动测试程式测试项目： 1.COM Port Test 測試COM Port 2.Paraller Port Test 測試L

28、PT Port 3.SATA Port Test 測試SATA Read/Write. 4.LAN Test 測試Net Time Test ，MAC Address Check . 5.USB Port Test 測試USB Read/Write. 6. Power Management 电源管理。 7. Hardware Monitor 測試CPU/SYS FAN Speed , CPU Temp。 8.Audio Test 測試Speaker Out 左右聲道, 9.Video Test 測試VGA Function。 10.PCI Slots Test 測試 PCI Slots 及PC

29、I-EX Slots。 11.1394 Test 測試1394 Read/Write Function。 12.Memory Test 测试内存容量及内存根数。 13.Spdif Test 测试光纤同轴声音输出功能测试主要内容：CMOSSetting、WINDOWS TEST、SLOT TEST、NETWORK TEST、优化及主板放电动作 第64页，共73页。测试步骤1、外设接好后开机查看BIOS版本日期，确认CPU/SYS温度（25-60 ），CPU电压1.13-1.42V，12V电压值11.4-12.6V，风扇转速2000-8000转/S，查看MAC ID与主板上是否一致，优化保存退出。

30、2、开机查看电源及硬盘指示灯闪烁是否正常，蜂鸣器响声是否正常。3、开机进XP/WIN7（32/64位），将耳机接Front Audio听系统是否有声音，程序自动进行USB、板载LAN、PCI、COM、I/O等接口测试，查看网络时间是否为当前时间，网络ID是否与主板上一致，网速是否为100/1000M，外显接VGA/COM/DVI/HDMI观察图像正常等测试OK后显示PASS，系统自动关机，如有项目测试不良时程序会出现FALL并停止测试。第65页，共73页。CPU启拔器测试界面 如果是Intel主板电压测试和功能测试时需使用CPU启拔器取放CPU，如右图第66页，共73页。功能测试注意事项1、必

31、须带静电设备。2、需将不可带电插拔接口外设全部OK后再接主板电源和CPU电源，不可带电插拔接口如PCI、DDR、SATA等。第67页，共73页。PACK制程段流程图板底目检放板贴BIOS贴纸A面目检产品贴纸PID贴纸扫描放附件附件扫描装箱打包称重送检入库半成品库第68页，共73页。OQC抽检包装完成后按批送检OQC，批次500pcs，抽样AQL值0.4抽检，以BOM表、生产任务单、产品规格书、ECN单、外观检验规范书以及贴纸编码原则为基准检验。抽检项目包括外观检验和功能检验。第69页，共73页。MIL - STD - 105E Level II 正常检验单次抽样计划样本数代字批量样本大小允收品质水准AQL0.0100.0150.0250.040.0650.400.651.0 6.5 1015