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正文內(nèi)容

表面貼裝工程技術(shù)(1)(編輯修改稿)

2025-04-02 21:02 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 達(dá)到的 精度有限,較晚的機(jī)型已再不采用。 2)、相機(jī)識別、 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,貼片頭飛行劃過相機(jī)上空,進(jìn)行成像識別。 SMA Introduce MOUNT 貼片機(jī)過程能力的驗證: 第一步 : 最初的 24小時的干循環(huán),期間機(jī)器必須連續(xù)無誤地工作。 第二步:要求元件準(zhǔn)確地貼裝在兩個板上,每個板上包括 32個 140引腳的玻璃 心子元件。主板上有 6個全局基準(zhǔn)點,用作機(jī)器貼裝前和視覺測量系 統(tǒng)檢驗元件貼裝精度的參照。貼裝板的數(shù)量視乎被測試機(jī)器的特定頭 和攝像機(jī)的配置而定 。 第三步:用所有四個貼裝芯軸,在所有四個方向: 0176。 , 90176。 , 180176。 , 270176。 貼裝元件。 一種用來驗證貼裝精度的方法使用了一種玻璃心子,它和一個“完美的”高引 腳數(shù) QFP的焊盤鑲印在一起,該 QFP是用來機(jī)器貼裝的 (看引腳圖 )。通過貼裝一個 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 可靠性的測量應(yīng)該在多臺機(jī)器的累積數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提供。 SMA Introduce MOUNT 貼片機(jī)過程能力的驗證: 第四步:用測量系統(tǒng)掃描每個板,可得出任何偏移的完整列表。每個 140引 腳的玻璃心子包含兩個圓形基準(zhǔn)點,相對于元件對應(yīng)角的引腳布 置精度為177。 ”,用于計算 X、 Y和 q 旋轉(zhuǎn)的偏移。所有 32個 貼片都通過系統(tǒng)測量,并計算出每個貼片的偏移。這個預(yù)定的參 數(shù)在 X和 Y方向為177。 ”, q 旋轉(zhuǎn)方向為177。 ,機(jī)器對每個 元件貼裝都必須保持。 第五步:為了通過最初的“慢跑”,貼裝在板面各個位置的 32個元件都必須 滿足四個測試規(guī)范:在運行時,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(過程能力 指數(shù) process capability index) 在所有三個量化區(qū)域都大于 。 這轉(zhuǎn)換成最小 或最大允許大約每百萬之 (dpm, defects per million)。 SMA Introduce MOUNT 貼片機(jī)過程能力的驗證: 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)??吹降囊粋€要求,意 味著 cmk必須至少為 。在電子生產(chǎn)中, DPM的使用是有實際理由的,因為每 一個缺陷都產(chǎn)生成本。統(tǒng)計基數(shù) 6σ 和相應(yīng)的百萬缺陷率 (DPM)之間的 關(guān)系如下: 在實際測試中還有專門的分析軟件是 JMP專門用于數(shù)據(jù)分析,這樣簡化了 整個的過程,得到的數(shù)據(jù)減少了人為的錯誤。 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 5 6090 Sec 140170 60120 Sec Preheat Dryout Reflow cooling 熱風(fēng)回流焊過程中,焊膏需經(jīng)過以下幾個階段,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,對元器件的熱沖擊盡可能小, 升溫過快會造成對元器件的傷害,如會引起多層陶瓷電容 器開裂。同時還會造成焊料飛濺,使在整個 PCB的非焊接 區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點。 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始熔化,再次呈流動狀態(tài),替代液態(tài)焊 劑潤濕 焊盤和元器件,這種潤濕作用導(dǎo)致焊料進(jìn)一步擴(kuò)展,對 大多數(shù)焊料潤濕時間為 60~90秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔 點溫度,一般要超過熔點溫度 20度才能保證再流焊的質(zhì)量。有 時也將該區(qū)域分為兩個區(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)。處理后到焊接的時間內(nèi)是否加熱,剪切或經(jīng)過 其他的加工方式。 焊接工藝的設(shè)計 焊區(qū):指尺寸,間隙,焊點間隙 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,導(dǎo)熱 速度等) 焊接材料 焊劑:成分,濃度,活性度,熔點,沸點等 焊料:成分,組織,不純物含量,熔點等 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,隨著印制板穿過回 流焊爐,焊膏熔化變成液體,如果與焊盤和器件引腳等 潤濕不良,液態(tài)焊錫會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焊點。部分液態(tài)焊錫會從焊 縫流出,形成錫球。因此,焊錫與焊盤和器件引腳潤濕 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間的函數(shù),如果未到 達(dá)足夠的溫度或時間,焊膏就不會回流。預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過快, 達(dá)到平頂溫度的時間過短,使焊膏內(nèi)部的水分、溶劑未完全揮發(fā)出來 ,到達(dá)回流焊溫區(qū)時,引起水分、溶劑沸騰,濺出焊錫球。實踐證明, 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)計結(jié)構(gòu)。模板 開口尺寸腐蝕精度達(dá)不到要求,對于焊盤大小偏大,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)在對細(xì)間距器件的焊盤漏印時,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保證焊膏印刷質(zhì)量。 REFLOW SMA Introduce c) 如果在貼片至回流焊的時間過長,則因焊膏中焊料粒子的氧化,焊劑 變質(zhì)、活性降低,會導(dǎo)致焊膏不回流,焊球則會產(chǎn)生。選用工作壽命 長一些的焊膏(至少 4小時),則會減輕這種影響。 d) 另外,焊膏印錯的印制板清洗不充分,使焊膏殘留于印制板表面及通 孔中。回流焊之前,被貼放的元器件重新對準(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)工藝過程 的質(zhì)量控制。 REFLOW SMA Introduce REFLOW 立片問題(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。我們設(shè)想在 再流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的再流焊 限線,一旦焊膏通過它就會立即熔化。片 式矩形元件的一個端頭先通過再流焊限線, 焊膏先熔化,完全浸潤元件的金屬表面, 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,保持元件兩端同時進(jìn)入再流焊限 線,使兩端焊盤上 的焊膏同時熔化,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,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)計質(zhì)量的影響。 若片式元件的一對焊盤大小不同或不對稱,也會引起漏印的焊膏量不 一致,小焊盤對溫度響應(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)計是解決該缺陷的先決條件。 REFL
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