【正文】 全自動生產(chǎn)線是指整條生產(chǎn)線的設(shè)備都是全自動設(shè)備，通過自動上板機(jī)、緩沖連接和卸板機(jī)將所有生產(chǎn)設(shè)備連成一條自動線；半自動生產(chǎn)線是指主要生產(chǎn)設(shè)備沒有連接起來或沒有完全連接起來，印刷機(jī)是半自動的，需要人工印刷或人工裝卸印制板。大型生產(chǎn)線是指具有較大的生產(chǎn)能力，一條大型單面貼裝生產(chǎn)線上的貼裝機(jī)由一臺多功能機(jī)和多臺高速機(jī)組成；一條大型雙面貼裝生產(chǎn)線千一臺翻板機(jī)可將兩條單面貼裝生產(chǎn)線連接一起。中、小型SMT生產(chǎn)線主要適合研究所和中小型企業(yè)使用，滿足多品種、中小批量或單一品種、中小批量的生產(chǎn)任務(wù)，可以是全自動線或半自動線。貼裝機(jī)一般選用中、小型機(jī)，如果產(chǎn)量比較小，可采用一臺速度較高的多功能機(jī)，如果有一定的生產(chǎn)量，可采用一臺多功能機(jī)和一至兩臺高速機(jī)。圖61為中、小型SMT自動流水生產(chǎn)線設(shè)備配置示意圖圖61 中、小型SMT自動流水生產(chǎn)線設(shè)備配置平面方框示意圖圖中：1――自動上板裝置2――高精密全自動印刷機(jī)3――緩沖帶（檢查工位）4――高速貼裝機(jī)5――高精度、多功能貼裝機(jī)6――緩沖帶（檢查工位）7――熱風(fēng)或熱風(fēng)＋遠(yuǎn)紅外再流焊爐8――自動卸板裝置說明：如果半自動印刷機(jī)，生產(chǎn)線不能連線。 SMT生產(chǎn)線主要設(shè)備SMT生產(chǎn)線主要生產(chǎn)設(shè)備包括印刷機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、貼裝機(jī)、再流焊爐和波峰焊機(jī)。輔助設(shè)備有檢測設(shè)備、返修設(shè)備、清洗設(shè)備、干燥設(shè)備和物料存儲設(shè)備等。 一．印刷機(jī) 印刷機(jī)是用來印刷焊膏或貼片膠的，其功能是將焊膏或貼片膠正確地漏印到印制板相應(yīng)的位置上。 用于SMT的印刷機(jī)大致分為三種檔次：手動、自動和全自動印刷機(jī)。半自動和全自動印刷機(jī)可以根據(jù)具體情況配置各種功能，以提高印刷精度。例如：視覺識別系統(tǒng)、干、濕和真空吸擦板功能、調(diào)整離板速度功能、工作臺或刮刀45176。角旋轉(zhuǎn)功能(用于窄間距QFP器件)，以及二維、三維測量系統(tǒng)等。1．印刷機(jī)的基本結(jié)構(gòu)無論是那一種印刷機(jī)，都由以下幾部分組成：（1）夾持基板(PCB)的工作臺包括工作臺面、真空或邊夾持機(jī)構(gòu)、工作臺傳輸控制機(jī)構(gòu)。 (2)印刷頭系統(tǒng) 包括刮刀、刮刀固定機(jī)構(gòu)、印刷頭的傳輸控制系統(tǒng)等。(3)絲網(wǎng)或模板以及絲網(wǎng)或模板的固定機(jī)構(gòu)。(4)為保證印刷精度而配置的其它選件。包括視覺對中系統(tǒng)、擦板系統(tǒng)；二維、三維測量系統(tǒng)等。焊膏和貼片膠都是觸變流體，具有粘性。當(dāng)刮刀以一定速度和角度向前移動時，對焊膏產(chǎn)生一定的壓力，推動焊膏在刮板前滾動，產(chǎn)生將焊膏注入網(wǎng)孔或漏孔所需的壓力。焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板與網(wǎng)板交接處產(chǎn)生切變，切變力使焊膏的粘性下降，有利于焊膏順利地注入網(wǎng)孔或漏孔。刮刀速度、刮刀壓力、刮刀與網(wǎng)板的角度以及焊膏的粘度之間都存在一定的制約關(guān)系，因此，只有正確地控制這些參數(shù)，才能保證焊膏的印刷質(zhì)量。3．印刷機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 最大印刷面積：根據(jù)最大的PCB尺寸確定。 印刷精度：根據(jù)印制板組裝密度和器件的引腳間距或球距的最小尺寸確定，一般要求達(dá)到177。 印刷速度：根據(jù)產(chǎn)量要求確定。二．貼裝機(jī) 貼裝機(jī)相當(dāng)于機(jī)器人的機(jī)械手，把元器件按照事先編制好的程序從它的包裝中取出，并貼放到印制板相應(yīng)的位置上。 1．貼裝機(jī)的的基本結(jié)構(gòu) (1)底座——用來安裝和支撐貼裝機(jī)的全部部件，目前趨向采用鑄鐵件。鑄鐵件具有質(zhì)量大、振動小的特點(diǎn)，有利于保證貼裝精度。 (2)供料器——供料器用來放置各種包裝形式的元器件，有散裝、編帶、管裝和托盤四種類型。貼裝時將各種類型的供料器分別安裝到相應(yīng)的供料器架上。 (3)印制電路板傳輸裝置——目前大多數(shù)貼裝機(jī)直接采用軌道傳輸，也有一些貼裝機(jī)采用工作臺傳輸，即把PCB固定在工作臺上，工作臺在傳輸軌道上運(yùn)行。 (4)貼裝頭—貼裝頭是貼裝機(jī)上最復(fù)雜、最關(guān)鍵的部件，它相當(dāng)于機(jī)械手，用來拾取和貼放元器件。 (5)貼裝頭的x、Y定位傳輸裝置——有機(jī)械絲杠傳輸(一般采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動)；磁尺和光柵傳輸。從理論上講，磁尺和光柵傳輸?shù)木雀哂诮z杠傳輸；但是在維護(hù)修理方面，絲杠傳輸比較容易。 (6)貼裝工具(吸嘴)——不同形狀、大小的元器件要采用不同的吸嘴進(jìn)行拾放，一般元器件采用真空吸嘴，對于異形元件(例如沒有吸取平面的連接器等)也有采用機(jī)械爪結(jié)構(gòu)的。 (7)對中系統(tǒng)——有機(jī)械對中、激光對中、激光加視覺對中，以及全視覺對中系統(tǒng)。 (8)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是貼裝機(jī)所有操作的指揮中心，目前大多數(shù)貼裝機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用Windows界面。 2．貼裝機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) (1)貼裝精度：貼裝精度包括三個內(nèi)容：貼裝精度、分辨率和重復(fù)精度。 貼裝精度——是指元器件貼裝后相對于印制板標(biāo)準(zhǔn)貼裝位置的偏移量。一般來講，貼裝Ch中元件要求達(dá)到177。，貼裝高密度窄間距的SMD至少要求達(dá)到177。 分辨率——分辨率是貼裝機(jī)運(yùn)行時最小增量( mm，)的一種度量，衡量機(jī)器本身精度時，分辨率是重要指標(biāo)。但是，實(shí)際貼裝精度包括所有誤差的總和，因此，描述貼裝機(jī)性能時很少使用分辨率，一般在比較貼裝機(jī)性能時才使用分辨率。 重復(fù)精度——重復(fù)精度是指貼裝頭重復(fù)返回標(biāo)定點(diǎn)的能力。貼裝精度、分辨率、重復(fù)精度之間有一定的相關(guān)關(guān)系。(2)貼片速度：／Chip元件以內(nèi)，／Ch中元件；高精度、多功能機(jī)一般都是中速機(jī)，／Chip元件左右。(3)對中方式：貼片的對中方式有機(jī)械對中、激光對中、全視覺對中、激光和視覺混合對中等。其中，全視覺對中精度最高。(4)貼裝面積：由貼裝機(jī)傳輸軌道以及貼裝頭運(yùn)動范圍決定，一般最小PCB尺寸為50x50mm，最大PCB尺寸應(yīng)大于250x300mm。(5)貼裝功能：一般高速貼裝機(jī)主要可以貼裝各種Chip元件和較小的SMD器件(最大25x30mm左右)；()——54x54mill(最大60x60mm)SMD器件，還可以貼裝連接器等異形元器件，最大連接器的長度可達(dá)150mm。(6)可貼裝元件種類數(shù)：可貼裝元件種類數(shù)是由貼裝機(jī)供料器料站位置的數(shù)量決定的(以能容納8mm編帶供料器的數(shù)量來衡量)。一般高速貼裝機(jī)料站位置大于120個，多功能機(jī)制站位置在60—120之間。(7)編程功能：是指在線和離線編程以及優(yōu)化功能。 三．再流焊爐 再流焊爐是焊接表面組裝元器件的設(shè)備。再流焊爐主要有紅外爐、熱風(fēng)爐、紅外爐加熱風(fēng)爐、蒸汽焊爐等。目前最流行的是全熱風(fēng)爐，以及紅外加熱風(fēng)爐。 再流焊爐主要由爐體、上下加熱源、PCB傳輸裝置、空氣循環(huán)裝置、冷卻裝置、排風(fēng)裝置、溫度控制裝置，以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。 再流焊熱傳導(dǎo)方式主要有輻射和對流兩種方式。 (1)溫度控制精度(指傳感器靈敏度)：應(yīng)達(dá)到177。； (2)傳輸帶橫向溫差：要求土5℃以下： (3)溫度曲線測試功能：如果設(shè)備無此配置，應(yīng)外購溫度曲線采集器； (4)最高加熱溫度：一般為300350℃，如果考慮無鉛焊料或金屬基板，應(yīng)選擇350℃以上。 (5)加熱區(qū)數(shù)量和長度：加熱區(qū)數(shù)量越多、長度越長，越容易調(diào)整和控制溫度曲線。一般中小批量生產(chǎn)選擇45溫區(qū)，加熱區(qū)長度1．8m左右即能滿足要求。(6)傳送帶寬度：應(yīng)根據(jù)最大和最寬PCB尺寸確定第七章SMT印制電路板設(shè)計(jì)技術(shù) 印制電路板(以下簡稱PCB)設(shè)計(jì)水平是衡量表面組裝技術(shù)水平的一個重要標(biāo)志，是保證表面組裝質(zhì)量的首要條件之一。SMT的組裝質(zhì)量與PCB的設(shè)計(jì)有著直接的關(guān)系。 PCB設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容： 布線 基板材料選擇 元器件選擇 焊盤PCB設(shè)計(jì) 印制板電路設(shè)計(jì) 測試點(diǎn) 工藝性（可生產(chǎn)性）設(shè)計(jì) 導(dǎo)線、通孔 可靠性設(shè)計(jì) 焊盤與導(dǎo)線的連接 生產(chǎn)成本 阻焊 散熱、電磁干攏等 一．總體目標(biāo)和結(jié)構(gòu)1．首先確定電子產(chǎn)品功能、性能指標(biāo)、成本以及整機(jī)的外形尺寸的總體目標(biāo) 新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時，首先要給產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和成本進(jìn)行定位。 —般情況下，任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)都需要在性能、可制造性及成本之間進(jìn)行權(quán)衡和折中，因此在設(shè)計(jì)時首先要給產(chǎn)品的用途、檔次定位。2. 電原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)整機(jī)結(jié)構(gòu)確定PCB的尺寸和結(jié)構(gòu)形狀。畫出SMT印制板外形工藝圖，標(biāo)出PCB的長、寬、厚，結(jié)構(gòu)件、裝配孔的位置、尺寸，留出邊緣尺寸等，使電路設(shè)計(jì)師能在有效的范圍內(nèi)進(jìn)行布線設(shè)計(jì)(見圖71)。 3．確定工藝方案 (1)確定組裝形式 組裝形式的選擇取決于電路中元器件的類型、電路板的尺寸以及生產(chǎn)線所具備的設(shè)備條件。印制板的組裝形式的選原則：遵循優(yōu)化工序、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的原則 例如： 能否用單面板代替雙面板； 能否用雙面板代替多層板； 盡量采用一種焊接方法完成； 盡量用貼裝元件替代插裝元件； 最大限度地不使用手工焊等等。 (2)確定工藝流程 選擇工藝流程主要根據(jù)印制板的組裝密度和本單位SMT生產(chǎn)線設(shè)備條件，當(dāng)SMT生產(chǎn)線具備再流焊、波峰焊兩種焊接設(shè)備的條件下，可作如下考慮： a．盡量采用再流焊方式，因?yàn)樵倭骱副炔ǚ搴妇哂幸韵聝?yōu)越性： ——元器件受到的熱沖擊??； ——焊料組分一致性好，焊點(diǎn)質(zhì)量好； ——面接觸，焊接質(zhì)量好，可靠性高。 ——有自定位效應(yīng)(selfalignment)適合自動化生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高； ——工藝簡單，修板的工作量極小。從而節(jié)省了人力、電力、材料。 b．在一般密度的混合組裝條件下，當(dāng)SMD和THC在PCB的同一面時，采用A面印刷焊膏、再流焊，B面波峰焊工藝：當(dāng)THC在PCB的A面、SMD在PCB的B面時，采用B面點(diǎn)膠、波峰焊工藝。 c．在高密度混合組裝條件下，當(dāng)沒有THC或只有及少量THC時，可采用雙面印刷焊膏、再流焊工藝，及少量THC采用后附的方法：當(dāng)A面有較多THC時，采用A面印刷焊膏、再流焊，B面點(diǎn)膠、波峰焊工藝。 注意：在印制板的同一面，禁止采用先再流焊SMD，后對THC進(jìn)行波峰焊的工藝流程。 二．PCB材料和電子元器件選擇 PCB材料和電子元器件要根據(jù)產(chǎn)品的功能、性能指標(biāo)以及產(chǎn)品的檔次以及成本核算進(jìn)行選擇。 1．PCB材料的選擇 對于—般的電子產(chǎn)品采用FR4環(huán)氧玻璃纖維基板，對于使用環(huán)境溫度較高或撓性電路板采用聚酰亞胺玻璃纖維基板，對于高頻電路則需要采用聚四氟乙烯玻璃纖維基板；對于散熱要求高的電子產(chǎn)品應(yīng)采用金屬基板。 選擇PCB材料時應(yīng)考慮的因素： (1)應(yīng)適當(dāng)選擇玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)較高的基材，Tg應(yīng)高于電路工作溫度。 (2)要求熱膨脹系數(shù)(CTE)低。由于X、Y和厚度方向的熱膨脹系數(shù)不一致，容易造成PCB變形，嚴(yán)重時會造成金屬化孔斷裂和損壞元件。 (3)要求耐熱性高。一般要求PCB能有250℃／50S的耐熱性。 (4)要求平整度好。SMT的PCB翹曲度要求／mm。 (5)電氣性能方面，高頻電路時要求選擇介電常數(shù)高、介質(zhì)損耗小的材料。絕緣電阻，耐電壓強(qiáng)度，抗電弧性能都要滿足產(chǎn)品要求。 2．電子元器件的選擇 選擇元器件時除了滿足電器性能的要求以外，還應(yīng)滿足表面組裝對元器件的要求。還要根據(jù)生產(chǎn)線設(shè)備條件以及產(chǎn)品的工藝流程選擇元器件的封裝形式、元器件的尺寸、元器件的包裝形式。例如高密度組裝時需要選擇薄型小尺寸的元器件：又如貼裝機(jī)沒有寬尺寸編帶供料器時，則不能選擇編帶包裝的SMD器件；三．印制板電路設(shè)計(jì) 這是PCB設(shè)計(jì)的核心。SMT工藝與傳統(tǒng)插裝工藝有很大區(qū)別，對PCB設(shè)計(jì)有專門要求。例如C1ip件的焊盤尺寸與焊盤間距設(shè)計(jì)正確的話，貼裝時少量的歪斜可以在再流焊時由于熔融焊錫表面張力的作用而得到糾正(稱為自定位或自校正效應(yīng))；相反，如果焊盤尺寸與焊盤間距設(shè)計(jì)不正確，即使貼裝位置十分準(zhǔn)確，再流焊時由于熔融焊錫表面張力不平衡而造成元件位置偏移、脫焊、吊橋等焊接缺陷，這是smt再流焊工藝特性決定的。 由于SMT迅速發(fā)展，元器件越來越小、組裝密度越來越高，BGA、CSP、Flipchip、復(fù)合化片式元件等新封裝不斷出現(xiàn)，引起了SMT設(shè)備、焊接材料、印刷、貼裝和焊接工藝的變化。因此，對PCB設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。雖然目前已經(jīng)有了PROTEL、POWER、PCB等功能較強(qiáng)的CAD設(shè)計(jì)軟件，可以直接將電原理圖轉(zhuǎn)換成布線圖，對于標(biāo)準(zhǔn)尺寸元器件的焊盤圖形可以直接從CAD軟件的元件庫中調(diào)用，但實(shí)際上還必須根據(jù)組裝密度、不同的工藝、不同的設(shè)備以及特殊元器件的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。四．印制板電路設(shè)計(jì)時應(yīng)著重注意的內(nèi)容： 1．標(biāo)準(zhǔn)元器件應(yīng)注意不同廠家的元器件尺寸公差非標(biāo)準(zhǔn)元器件必須按照元器件的實(shí)際尺寸設(shè)計(jì)焊盤圖形及焊盤間距。 2．設(shè)計(jì)高可靠電路時應(yīng)對焊盤作加寬處理(焊盤寬度＝)。 3．高密度時要對CAD軟件中元件庫的焊盤尺寸進(jìn)行修正。 4．各種元器件之間的距離、導(dǎo)線、測試點(diǎn)、通孔、焊盤與導(dǎo)線的連接、阻焊等都要按照SMT工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 5．應(yīng)考慮到返修性要求，例如，大尺寸SMD周圍要留有返修工具進(jìn)行操作的尺寸。6．應(yīng)考慮散熱、高頻、電磁干擾等問題。7．元器件的布放位置與方向也要根據(jù)不同工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，采用再流焊工藝時，元器件的布放方向要考慮到：PCB進(jìn)入再流焊爐的方