項(xiàng)目二 SMT組裝過程的質(zhì)量檢測與分析（課堂PPT）

項(xiàng)目二SMT組裝過程的質(zhì)量檢測與分析,貼片質(zhì)量檢測,MOUNT,1,MOUNT,表面貼裝對PCB的要求：,第一：外觀的要求,光滑平整,不可有翹曲或高低不平.否者基板會出現(xiàn)裂紋，傷痕，銹斑等不良.,第二：熱膨脹系數(shù)的關(guān)系.元件小于3.2*1.6mm時只遭受部分應(yīng)力，元件大于3.2*1.6mm時，必須注意。,第三：導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系.,第四：耐熱性的關(guān)系.耐焊接熱要達(dá)到260度10秒的實(shí)驗(yàn)要求，其耐熱性應(yīng)符合：150度60分鐘后，基板表面無氣泡和損壞不良。,第五：銅鉑的粘合強(qiáng)度一般要達(dá)到1.5kg/cm*cm,第六：彎曲強(qiáng)度要達(dá)到25kg/mm以上,第七：電性能要求,第八：對清潔劑的反應(yīng)，在液體中浸漬5分鐘，表面不產(chǎn)生任何不良，并有良好的沖載性,2,MOUNT,表面貼裝元件具備的條件,元件的形狀適合于自動化表面貼裝,尺寸，形狀在標(biāo)準(zhǔn)化后具有互換性,有良好的尺寸精度,適應(yīng)于流水或非流水作業(yè),有一定的機(jī)械強(qiáng)度,可承受有機(jī)溶液的洗滌,可執(zhí)行零散包裝又適應(yīng)編帶包裝,具有電性能以及機(jī)械性能的互換性,耐焊接熱應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)定,3,電容,MOUNT,4,MOUNT,電阻,5,MOUNT,帶引線的塑料芯片載體,6,MOUNT,薄型小尺寸封裝,7,MOUNT,方型扁平式封裝,8,MOUNT,球柵陣列,9,MOUNT,10,MOUNT,表面貼裝元件的種類,有源元件（陶瓷封裝）,無源元件,單片陶瓷電容,鉭電容,厚膜電阻器,薄膜電阻器,軸式電阻器,CLCC（ceramicleadedchipcarrier）陶瓷密封帶引線芯片載體,DIP（dual-in-linepackage）雙列直插封裝,SOP（smalloutlinepackage）小尺寸封裝,QFP(quadflatpackage)四面引線扁平封裝,BGA(ballgridarray)球柵陣列,SMC泛指無源表面安裝元件總稱,SMD泛指有源表面安裝元件,11,阻容元件識別方法1元件尺寸公英制換算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）,Chip阻容元件,IC集成電路,英制名稱,公制mm,英制名稱,公制mm,1206,0805,0603,0402,0201,3.21.6,50,30,25,25,12,1.27,0.8,0.65,0.5,0.3,2.01.25,1.60.8,1.00.5,0.60.3,MOUNT,12,MOUNT,阻容元件識別方法2片式電阻、電容識別標(biāo)記,電阻,電容,標(biāo)印值,電阻值,標(biāo)印值,電阻值,2R2,5R6,102,682,333,104,564,2.2,5.6,1K,6800,33K,100K,560K,0R5,010,110,471,332,223,513,0.5PF,1PF,11PF,470PF,3300PF,22000PF,51000PF,13,MOUNT,IC第一腳的的辨認(rèn)方法,IC有缺口標(biāo)志,以圓點(diǎn)作標(biāo)識,以橫杠作標(biāo)識,以文字作標(biāo)識（正看IC下排引腳的左邊第一個腳為“1”）,14,MOUNT,來料檢測的主要內(nèi)容,15,MOUNT,貼片機(jī)的介紹,拱架型(Gantry),元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個真空吸料嘴)在送料器與基板之間來回移動，將元件從送料器取出，經(jīng)過對元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標(biāo)移動橫梁上，所以得名。,這類機(jī)型的優(yōu)勢在于：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產(chǎn)，也可多臺機(jī)組合用于大批量生產(chǎn)。,這類機(jī)型的缺點(diǎn)在于：貼片頭來回移動的距離長，所以速度受到限制。,16,MOUNT,對元件位置與方向的調(diào)整方法：,1)、機(jī)械對中調(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)、激光識別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法可實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識別，但不能用于球柵列陳元件BGA。,3)、相機(jī)識別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，一般相機(jī)固定，貼片頭飛行劃過相機(jī)上空，進(jìn)行成像識別，比激光識別耽誤一點(diǎn)時間，但可識別任何元件，也有實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識別的相機(jī)識別系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有其它犧牲。,17,MOUNT,轉(zhuǎn)塔型(Turret),元件送料器放于一個單坐標(biāo)移動的料車上，基板(PCB)放于一個X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)移動的工作臺上，貼片頭安裝在一個轉(zhuǎn)塔上，工作時，料車將元件送料器移動到取料位置，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)動到貼片位置(與取料位置成180度)，在轉(zhuǎn)動過程中經(jīng)過對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貼片頭，每個貼片頭上安裝24個真空吸嘴(較早機(jī)型)至56個真空吸嘴(現(xiàn)在機(jī)型)。由于轉(zhuǎn)塔的特點(diǎn)，將動作細(xì)微化，選換吸嘴、送料器移動到位、取元件、元件識別、角度調(diào)整、工作臺移動(包含位置調(diào)整)、貼放元件等動作都可以在同一時間周期內(nèi)完成，所以實(shí)現(xiàn)真正意義上的高速度。目前最快的時間周期達(dá)到0.080.10秒鐘一片元件。,這類機(jī)型的優(yōu)勢在于：,這類機(jī)型的缺點(diǎn)在于：貼裝元件類型的限制，并且價格昂貴。,18,MOUNT,對元件位置與方向的調(diào)整方法：,1)、機(jī)械對中調(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。,19,MOUNT,貼片機(jī)過程能力的驗(yàn)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(diǎn)，用作機(jī)器貼裝前和視覺測量系統(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：0,90,180,270貼裝元件。,一種用來驗(yàn)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、0.025”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。,20,MOUNT,貼片機(jī)過程能力的驗(yàn)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(diǎn)，相對于元件對應(yīng)角的引腳布置精度為0.0001”，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?yàn)?.003”，q旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?.2，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(yùn)行時，任何貼裝位置都不能超出0.003”或0.2的規(guī)格。另外，X和Y偏移的平均值不能超過0.0015”，它們的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須在0.0006”范圍內(nèi)，q的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須小于或等于0.047，其平均偏移量小于0.06，Cpk(過程能力指數(shù)processcapabilityindex)在所有三個量化區(qū)域都大于1.50。這轉(zhuǎn)換成最小4.5s或最大允許大約每百萬之3.4個缺陷(dpm,defectspermillion)。,21,MOUNT,貼片機(jī)過程能力的驗(yàn)證：,3=2,700DPM4=60DPM5=0.6DPM6=0.002DPM,在今天的電子制造中，希望cmk要大于1.33，甚至還大得多。1.33的cmk也顯示已經(jīng)達(dá)到4工藝能力。6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2.66。在電子生產(chǎn)中，DPM的使用是有實(shí)際理由的，因?yàn)槊恳粋€缺陷都產(chǎn)生成本。統(tǒng)計基數(shù)3、4、5、6和相應(yīng)的百萬缺陷率(DPM)之間的關(guān)系如下：,在實(shí)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。,22,貼片質(zhì)量分析,貼片機(jī)是典型的光、機(jī)、電、氣高度集成的一體化設(shè)備，其制造要求比較高，目前我國尚無能力制造高檔貼片機(jī)。相對SMT工序環(huán)節(jié)，貼片質(zhì)量對貼片機(jī)的性能依賴更大，與人的因素相對較小。影響貼片質(zhì)量的關(guān)鍵因素包括：貼片力、貼片的速度/加速度、貼片機(jī)的貼片精度、元器件、焊膏與PCB。,MOUNT,23,1.貼片力,貼片是在貼片頭拾取元器件，然后運(yùn)動要貼裝的位置正上方一定高度后，釋放元器件，元器件在重力的作用下，貼裝到指定位置。在實(shí)際貼片過程中，貼片頭一般可分為無對中爪貼片頭和有對中爪貼片頭兩種。,MOUNT,24,無對中爪貼片頭,對于無對中爪貼片頭而言，由于貼片頭只有真空吸嘴，所以對元器件的機(jī)械損傷較小。,MOUNT,25,有對中爪貼片頭,而對于有對中爪貼片頭來說，在貼片頭上裝有機(jī)械對中爪，使得在貼裝過程中，由于對中爪的加持作用，對元器件產(chǎn)生較大的加持力，這就很有可能造成尺寸較小或引腳的元件的損壞。,MOUNT,26,2.貼片高度,貼片高度也就是元器件釋放時吸嘴距離PCB板面的高度，在沒有額外施加力的情況下，貼片高度將直接影響元器件對PCB的沖擊力，高度越高，沖擊力就越大，從而造成焊膏坍塌等。,MOUNT,27,3.貼片速度與加速度,貼片速度與加速度不僅影響生產(chǎn)率，而且影響貼片質(zhì)量。如果PCB工作臺在工作過程中快速移動，元器件質(zhì)量越大，受的沖擊越大，從而造成移位，降低貼裝精度。,MOUNT,28,4.元器件,元器件越小，對貼片的精度要求就越高，很小的旋轉(zhuǎn)誤差或平移就會使元器件貼偏甚至完成偏離焊盤。在實(shí)際的生產(chǎn)線，一般都配置了至少兩臺貼片機(jī)，即高速貼片機(jī)、高精度貼片機(jī)。,MOUNT,29,5.焊膏,焊膏在焊接后提供預(yù)期的電氣與機(jī)械連接，它還在貼裝過程中要求提供足夠的黏附力固定元器件。焊膏印刷后就應(yīng)該及時進(jìn)行貼片工序，否則，因?yàn)橹竸┑难杆贀]發(fā)而黏性下降。,MOUNT,30,6.貼裝精度,(1)基板精度(2)基板定位精度(3)XY軸平移誤差(4)Z軸運(yùn)動誤差(5)元器件定位精度(6)元器件定位精度,MOUNT,31,貼片質(zhì)量檢測,最基本的質(zhì)量檢測安排是在高速貼片機(jī)之后與再流焊之前配置AOI,對貼片質(zhì)量進(jìn)行檢測。檢測的內(nèi)容包括：(1)元器件貼片精度(2)控制細(xì)間距器件與BGA的貼裝(3)再流焊之前的各類缺陷。(4)運(yùn)用字符識別軟件讀取元器件的數(shù)值或極性識別，判斷是否貼錯或反貼。,MOUNT,32,貼片缺陷分析,貼片缺陷大致包括以下幾種：元器件漏貼、元器件貼錯、元器件極性貼反、沒滿足最小電氣間隙、元器件貼偏等。,MOUNT,33,1.元器件漏貼,在貼裝過程中，一般采用真空檢測器檢測元器件是否被拾取，如果元器件已經(jīng)被拾取，則會在貼裝頭中形成真空，真空檢測器感覺到真空后就顯示已經(jīng)被拾取，但是如果吸嘴被雜質(zhì)堵住，貼片頭內(nèi)業(yè)會形成真空，這時真空檢測器也會顯示元器件被拾取，但實(shí)際并沒有拾取元器件，那么就造成漏貼。,MOUNT,34,2.元器件錯貼,貼片機(jī)將元器件貼裝到了不應(yīng)該屬于它的位置，而屬于它的位置被別的元器件代替，即出現(xiàn)錯貼。元器件錯貼很可能是喂料器的位置錯了，或者是在編寫貼裝程序時將元器件數(shù)據(jù)填錯了，或者是程序設(shè)定與喂料器不匹配。,MOUNT,35,3.元器件極性貼反,對于無源器件來說，沒有極性問題。但是對于二極管、三極管、集成電路等有源器件來說，元器件引腳必須嚴(yán)格按照正負(fù)極性進(jìn)行貼裝。否則，即使元器件準(zhǔn)確貼裝在焊盤上也不能滿足有效的電氣連接，這種缺陷很可能跟喂料器、貼裝程序有關(guān)。,MOUNT,36,4.沒有滿足最小電氣間隙,有些元器件在貼裝時發(fā)生了很小的偏移，就單個元器件來說這種偏移是可以接受的，但是當(dāng)相臨兩個元器件相對偏移時，這種很小的偏移可能不滿足最小電氣間隙，而這種情況往往讓人們忽略，造成嚴(yán)重的后果。,MOUNT,37,5.元器件貼偏,元器件貼偏一般是由于貼片機(jī)精度不夠或振動沖擊造成的，包括X-Y軸的傳動誤差、Z軸的旋轉(zhuǎn)精度、視覺系統(tǒng)及其分辨率、PCB的精度等因素有關(guān)。,MOUNT,3