【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Y坐標(biāo)系統(tǒng)移動(dòng)的工作臺(tái)上，貼片頭安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)塔上，工作 時(shí)，料車將元件送料器移動(dòng)到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在 取料位置取元件，經(jīng)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)到貼片位置 (與取料位置成 180度 )，在 轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，將元件貼放于基板上。 一般，轉(zhuǎn)塔上安裝有十幾到二十幾個(gè)貼片頭，每個(gè)貼片頭上安裝 2~4個(gè)真空吸嘴 (較早機(jī)型 )至 5~6個(gè)真空吸嘴 (現(xiàn)在機(jī)型 )。由于轉(zhuǎn)塔的 特點(diǎn)，將動(dòng)作細(xì)微化，選換吸嘴、送料器移動(dòng)到位、取元件、元件識(shí) 別、角度調(diào)整、工作臺(tái)移動(dòng) (包含位置調(diào)整 )、貼放元件等動(dòng)作都可以 在同一時(shí)間周期內(nèi)完成，所以實(shí)現(xiàn)真正意義上的高速度。目前最快的 時(shí)間周期達(dá)到 ~。 這類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)在于： 這類機(jī)型的缺點(diǎn)在于： 貼裝元件類型的限制，并且價(jià)格昂貴。 SMA Introduce MOUNT 對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法： 1)、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的 精度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。 2)、相機(jī)識(shí)別、 X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴自旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，相 機(jī)固定，貼片頭飛行劃過(guò)相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別。 SMA Introduce MOUNT 貼片機(jī)過(guò)程能力的驗(yàn)證： 第一步 ： 最初的 24小時(shí)的干循環(huán)，期間機(jī)器必須連續(xù)無(wú)誤地工作。 第二步：要求元件準(zhǔn)確地貼裝在兩個(gè)板上，每個(gè)板上包括 32個(gè) 140引腳的玻璃 心子元件。主板上有 6個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)，用作機(jī)器貼裝前和視覺(jué)測(cè)量系 統(tǒng)檢驗(yàn)元件貼裝精度的參照。貼裝板的數(shù)量視乎被測(cè)試機(jī)器的特定頭 和攝像機(jī)的配置而定 。 第三步：用所有四個(gè)貼裝芯軸，在所有四個(gè)方向： 0176。 , 90176。 , 180176。 , 270176。 貼裝元件。 一種用來(lái)驗(yàn)證貼裝精度的方法使用了一種玻璃心子，它和一個(gè)“完美的”高引 腳數(shù) QFP的焊盤鑲印在一起，該 QFP是用來(lái)機(jī)器貼裝的 (看引腳圖 )。通過(guò)貼裝一個(gè) 理想的元件，這里是 140引腳、 ”腳距的 QFP，攝像機(jī)和貼裝芯軸兩者的精度 都可被一致地測(cè)量到。除了特定的機(jī)器性能數(shù)據(jù)外，內(nèi)在的可用性、生產(chǎn)能力和 可靠性的測(cè)量應(yīng)該在多臺(tái)機(jī)器的累積數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提供。 SMA Introduce MOUNT 貼片機(jī)過(guò)程能力的驗(yàn)證： 第四步：用測(cè)量系統(tǒng)掃描每個(gè)板，可得出任何偏移的完整列表。每個(gè) 140引 腳的玻璃心子包含兩個(gè)圓形基準(zhǔn)點(diǎn)，相對(duì)于元件對(duì)應(yīng)角的引腳布 置精度為177。 ”，用于計(jì)算 X、 Y和 q 旋轉(zhuǎn)的偏移。所有 32個(gè) 貼片都通過(guò)系統(tǒng)測(cè)量，并計(jì)算出每個(gè)貼片的偏移。這個(gè)預(yù)定的參 數(shù)在 X和 Y方向?yàn)?77。 ”， q 旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?77。 ，機(jī)器對(duì)每個(gè) 元件貼裝都必須保持。 第五步：為了通過(guò)最初的“慢跑”，貼裝在板面各個(gè)位置的 32個(gè)元件都必須 滿足四個(gè)測(cè)試規(guī)范：在運(yùn)行時(shí)，任何貼裝位置都不能超出177。 ” 或177。 。另外， X和 Y偏移的平均值不能超過(guò)177。 ”， 它們的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須在 ”范圍內(nèi)， q 的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須小 于或等于 176。 ，其平均偏移量小于177。 176。 ， Cpk(過(guò)程能力 指數(shù) process capability index) 在所有三個(gè)量化區(qū)域都大于 。 這轉(zhuǎn)換成最小 或最大允許大約每百萬(wàn)之 (dpm, defects per million)。 SMA Introduce MOUNT 貼片機(jī)過(guò)程能力的驗(yàn)證： 3σ = 2,700 DPM 4σ = 60 DPM 5σ = DPM 6σ = 在今天的電子制造中，希望 cmk要大于 ，甚至還大得多。 cmk也 顯示已經(jīng)達(dá)到 4σ 工藝能力。 6σ 的工藝能力，是今天經(jīng)常看到的一個(gè)要求，意 味著 cmk必須至少為 。在電子生產(chǎn)中， DPM的使用是有實(shí)際理由的，因?yàn)槊? 一個(gè)缺陷都產(chǎn)生成本。統(tǒng)計(jì)基數(shù) 6σ 和相應(yīng)的百萬(wàn)缺陷率 (DPM)之間的 關(guān)系如下： 在實(shí)際測(cè)試中還有專門的分析軟件是 JMP專門用于數(shù)據(jù)分析，這樣簡(jiǎn)化了 整個(gè)的過(guò)程，得到的數(shù)據(jù)減少了人為的錯(cuò)誤。 SMA Introduce REFLOW 再流的方式： 紅外線焊接 紅外 +熱風(fēng)（組合） 氣相焊（ VPS） 熱風(fēng)焊接 熱型芯板（很少采用） SMA Introduce REFLOW Temperature Time (BGA Bottom) 13℃ /Sec 200 ℃ Peak 225 ℃ 177。 5 ℃ 6090 Sec 140170 ℃ 60120 Sec Preheat Dryout Reflow cooling 熱風(fēng)回流焊過(guò)程中，焊膏需經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)階段，溶劑揮發(fā)；焊劑清除焊件 表面的氧化物 ；焊膏的熔融 、再流動(dòng)以及 焊膏的冷卻、 凝固。 基本工藝： SMA Introduce REFLOW 工藝分區(qū)： （一）預(yù)熱區(qū) 目的： 使 PCB和元器件預(yù)熱 ，達(dá)到平衡，同時(shí)除去焊膏中的水份 、溶劑，以防焊膏發(fā)生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較 緩慢，溶劑揮發(fā)。較溫和，對(duì)元器件的熱沖擊盡可能小， 升溫過(guò)快會(huì)造成對(duì)元器件的傷害，如會(huì)引起多層陶瓷電容 器開(kāi)裂。同時(shí)還會(huì)造成焊料飛濺，使在整個(gè) PCB的非焊接 區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點(diǎn)。 SMA Introduce REFLOW 目的：保證在達(dá)到再流溫度之前焊料能完全干燥，同時(shí)還起 著焊劑活化的作用，清除元器件、焊盤、焊粉中的金 屬氧化物。時(shí)間約 60~120秒，根據(jù)焊料的性質(zhì)有所差異。 工藝分區(qū)： （二）保溫區(qū) SMA Introduce REFLOW 目的：焊膏中的焊料使金粉開(kāi)始熔化，再次呈流動(dòng)狀態(tài)，替代液態(tài)焊 劑潤(rùn)濕 焊盤和元器件，這種潤(rùn)濕作用導(dǎo)致焊料進(jìn)一步擴(kuò)展，對(duì) 大多數(shù)焊料潤(rùn)濕時(shí)間為 60~90秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔 點(diǎn)溫度，一般要超過(guò)熔點(diǎn)溫度 20度才能保證再流焊的質(zhì)量。有 時(shí)也將該區(qū)域分為兩個(gè)區(qū)，即熔融區(qū)和再流區(qū)。 （四）冷卻區(qū) 焊料隨溫度的降低而凝固，使元器件與焊膏形成良好的電接觸，冷卻速度要求同預(yù)熱速度相同。 （二）再流焊區(qū) 工藝分區(qū)： SMA Introduce REFLOW 影響焊接性能的各種因素： 工藝因素 焊接前處理方式，處理的類型，方法，厚度，層 數(shù)。處理后到焊接的時(shí)間內(nèi)是否加熱，剪切或經(jīng)過(guò) 其他的加工方式。 焊接工藝的設(shè)計(jì) 焊區(qū)：指尺寸，間隙，焊點(diǎn)間隙 導(dǎo)帶（布線）：形狀，導(dǎo)熱性，熱容量 被焊接物：指焊接方向，位置，壓力，粘合狀態(tài)等 SMA Introduce REFLOW 焊接條件 指焊接溫度與時(shí)間，預(yù)熱條件，加熱，冷卻速度 焊接加熱的方式，熱源的載體的形式（波長(zhǎng)，導(dǎo)熱 速度等） 焊接材料 焊劑：成分，濃度，活性度，熔點(diǎn)，沸點(diǎn)等 焊料：成分，組織，不純物含量，熔點(diǎn)等 母材：母材的組成，組織，導(dǎo)熱性能等 焊膏的粘度，比重，觸變性能 基板的材料，種類，包層金屬等 影響焊接性能的各種因素： SMA Introduce REFLOW 幾種焊接缺陷及其解決措施 回流焊中的錫球 回流焊中錫球形成的機(jī)理 回流焊接中出的錫球，常常藏于矩形片式元件兩端 之間的側(cè)面或細(xì)距引腳之間。在元件貼裝過(guò)程中，焊膏 被置于片式元件的引腳與焊盤之間，隨著印制板穿過(guò)回 流焊爐，焊膏熔化變成液體，如果與焊盤和器件引腳等 潤(rùn)濕不良，液態(tài)焊錫會(huì)因收縮而使焊縫填充不充分，所 有焊料顆粒不能聚合成一個(gè)焊點(diǎn)。部分液態(tài)焊錫會(huì)從焊 縫流出，形成錫球。因此，焊錫與焊盤和器件引腳潤(rùn)濕 性差是導(dǎo)致錫球形成的根本原因。 SMA Introduce 原因分析與控制方法 以下主要分析與相關(guān)工藝有關(guān)的原因及解決措施： a) 回流溫度曲線設(shè)置不當(dāng)。焊膏的回流是溫度與時(shí)間的函數(shù)，如果未到 達(dá)足夠的溫度或時(shí)間，焊膏就不會(huì)回流。預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過(guò)快， 達(dá)到平頂溫度的時(shí)間過(guò)短，使焊膏內(nèi)部的水分、溶劑未完全揮發(fā)出來(lái) ，到達(dá)回流焊溫區(qū)時(shí)，引起水分、溶劑沸騰，濺出焊錫球。實(shí)踐證明， 將預(yù)熱區(qū)溫度的上升速度控制在 1～ 4176。 C/s是較理想的。 b) 如果總在同一位置上出現(xiàn)焊球，就有必要檢查金屬板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。模板 開(kāi)口尺寸腐蝕精度達(dá)不到要求，對(duì)于焊盤大小偏大，以及表面材質(zhì)較 軟（如銅模板），造成漏印焊膏的外形輪廓不清晰，互相橋連，這種 情況多出現(xiàn)在對(duì)細(xì)間距器件的焊盤漏印時(shí)，回流焊后必然造成引腳間 大量錫珠的產(chǎn)生。因此，應(yīng)針對(duì)焊盤圖形的不同形狀和中心距，選擇 適宜的模板材料及模板制作工藝來(lái)保證焊膏印刷質(zhì)量。 REFLOW SMA Introduce c) 如果在貼片至回流焊的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則因焊膏中焊料粒子的氧化，焊劑 變質(zhì)、活性降低，會(huì)導(dǎo)致焊膏不回流，焊球則會(huì)產(chǎn)生。選用工作壽命 長(zhǎng)一些的焊膏（至少 4小時(shí)），則會(huì)減輕這種影響。 d) 另外，焊膏印錯(cuò)的印制板清洗不充分，使焊膏殘留于印制板表面及通 孔中?；亓骱钢?，被貼放的元器件重新對(duì)準(zhǔn)、貼放，使漏印焊膏變 形。這些也是造成焊球的原因。因此應(yīng)加強(qiáng)操作者和工藝人員在生產(chǎn) 過(guò)程的責(zé)任心，嚴(yán)格遵照工藝要求和操作規(guī)程行生產(chǎn)，加強(qiáng)工藝過(guò)程 的質(zhì)量控制。 REFLOW SMA Introduce REFLOW 立片問(wèn)題（曼哈頓現(xiàn)象） 回流焊中立片形成的機(jī)理 矩形片式元件的一端焊接在焊 盤上，而另一端則翹立，這種現(xiàn)象 就稱為曼哈頓現(xiàn)象。引起該種現(xiàn)象 主要原因是元件兩端受熱不均勻， 焊膏熔化有先后所致。 SMA Introduce REFLOW 如何造成元件兩端熱不均勻： a) 有缺陷的元件排列方向設(shè)計(jì)。我們?cè)O(shè)想在 再流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的再流焊 限線，一旦焊膏通過(guò)它就會(huì)立即熔化。片 式矩形元件的一個(gè)端頭先通過(guò)再流焊限線， 焊膏先熔化，完全浸潤(rùn)元件的金屬表面， 具有液態(tài)表面張力 。而另一端未達(dá)到 183176。 C 液相溫度，焊膏未熔化，只有焊劑的粘接 力，該力遠(yuǎn)小于再流焊焊膏的表面張力， 因而，使未熔化端的元件端頭向上直立。 因此，保持元件兩端同時(shí)進(jìn)入再流焊限 線，使兩端焊盤上 的焊膏同時(shí)熔化，形 成均衡的液態(tài)表面張力，保持元件位置 不變。 SMA Introduce b) 在進(jìn)行汽相焊接時(shí)印制電路組件預(yù)熱不充分。 c) 汽相焊是利用惰性液體蒸汽冷凝在元件引腳和 PCB焊盤上時(shí)，釋放出熱 d) 量而熔化焊膏。汽相焊分平衡區(qū)和飽和蒸汽區(qū)，在飽和蒸汽區(qū)焊接溫度 e) 高達(dá) 217176。 C，在生產(chǎn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，如果被焊組件預(yù)熱不充分，經(jīng)受 f) 一百多度的溫差變化，汽相焊的汽化力容易將小于 1206封裝尺寸的片式 g) 元件浮起，從而產(chǎn)生立片現(xiàn)象。我們通過(guò)將被焊組件在高低箱內(nèi)以 h) 145176。 C150176。 C的溫度預(yù)熱 12分鐘，然后在汽相焊的平衡區(qū)內(nèi)再預(yù)熱 1 i) 分鐘左右，最后緩慢進(jìn)入飽和蒸汽區(qū)焊接消除了立片現(xiàn)象。 c) 焊盤設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響。 若片式元件的一對(duì)焊盤大小不同或不對(duì)稱，也會(huì)引起漏印的焊膏量不 一致，小焊盤對(duì)溫度響應(yīng)快，其上的焊膏易熔化，大焊盤則相反，所 以，當(dāng)小焊盤上的焊膏熔化后，在焊膏表面張力作用下，將元件拉直 豎起。焊盤的寬度或間隙過(guò)大，也都可能出現(xiàn)立片現(xiàn)象。嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范進(jìn)行焊盤設(shè)計(jì)是解決該缺陷的先決條件。 REFLOW SMA Introduce REFLOW 細(xì)間距引腳橋接問(wèn)題 導(dǎo)致細(xì)間距元器件引腳橋接缺陷的主要因素有： a) 漏印的焊膏成型不佳； b) 印制板上有缺陷的細(xì)間距引線制作； c) 不恰當(dāng)?shù)幕亓骱笢囟惹€設(shè)置等。 因而，應(yīng)從模板的制作、絲印工藝、回流焊工藝等關(guān)鍵 工序的質(zhì)量控制入手，盡可能避免橋接隱患。 SMA Intro