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表贴器件的装焊技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-03-31  浏览次数:260
水溶性焊膏可在水中溶解,无吸水性。能提供与松香基焊膏相同的大于8小时的印刷时间及48小时的印后待贴时间。
水溶性焊膏不含卤化物,水溶性焊膏的剩余物的抗吸水性,表面电阻等性能与RMA焊剂相同,而且可用冷水浸洗去掉(140 °F)。
模板厚度  
表格
 
模板材料
不锈钢是用于制作模板最好的材料。但铜,Alloy42,钼及镀镍铜箔都可使用。
刮刀
金属材料是用作刮刀最常见的材料。使用金属刮刀的理由是模板凹下在PCB上沉积焊膏时,刮刀在模板平面应该均匀接触。
80-90布氏硬度橡胶材料也可用作刮刀。
印刷速度
根据印刷机的类型及性能,通常采用每秒15-65mm。
印刷压力
在焊膏印刷过程中,通过刮刀相对模板表面朝下的压力刮清焊膏。印刷压力按印刷机不同设置,但同常为刮刀每一英寸1.25—2.5 lbs。
接触/非接触式印刷工艺
接触/非接触式印刷工艺都能印刷成功.非接触式印刷建议脱开距离为
0.005.
温度与湿度
焊膏印刷可在20-26°的温度环境中进行,工作区内的相对湿度应保持在35%-65%之间。印刷完毕多余焊膏不能放入原来的容器内。
丝网/模板的清洗
丝网或模板上剩余的焊膏可使用加热到(140 °F)的低温水喷冲。初冲可不使用去离子水,但最后建议使用去离子水清洗。对其他手工工具及刮刀之类与焊膏接触的物品都应按上述程序进行清洗。
器件贴装系统
系统的配置及技术性能
电子产品设计要求器件封装尺寸不断减小,及与之相配的高密度PCB装联技术。器件贴装设备必须通过采用高精度,计算机控制,视觉系统保证贴装吸嘴能准确对准器件完成吸持及贴装动作。
下面是作为一台高速,高密度准确贴装的贴装设备应具有的功能;
l        计算机控制系统
l        Windows或专用软件
l        视觉校正系统
l        器件高度调整
l        Z轴贴装可编程
l        单头多个吸嘴可编程
l        双头多个吸嘴可编程
l        双头-每头6个吸嘴
l        双贴装工作台-12头,每头3个吸嘴
 
贴装系统
 
 
器件类型
 
器件的类型受到安装在贴装设备上的送料器的规格及数量的制约。
最新设计的贴装设备能对下面几种器件封装类型进行自动吸持贴装;
l        片式器件
l        CSP
l        QFP
l        TAB
l        BGA
l        MELF
l        SOIC
l        PLCC
l        TSOP
l        TSSOP
l        Flip-Chip
送料器件规格
许多数器件采用卷带包装形式,卷带包装能保证质量及质量控制,纸质卷带一般用于小型封装及分立无源器件,卷带规格如下;
l        8mm
l        8mm塑压带
l        12mm塑压带
l        16mm塑压带
l        24mm塑压带
l        32mm塑压带
l        48mm塑压带
l        管装送料器
l        华夫盘送料器
l        超小尺寸4.5mm
l        异形器件(中等尺寸28mm)
l        异形器件(大尺寸38mm)
l        异形器件(特大尺寸74mm)
印制板的尺寸
现有贴装设备被设计能提供用户在X/Y向最大印制板的尺寸,通过计算机控制系统的传送装置的程序指令自动调整传送带的宽度
最小尺寸;80×50mm
最大尺寸;508×457mm
器件贴装视觉系统
视觉系统是贴装设备最基本的部件,具有能处理(X,Y,Teta)器件吸持位置与器件对准PCB焊盘的能力。要达到所需的贴装精度,必须满足下面条件;
256灰度级视像处理
 贴装器件算法
基准识读摄像机
器件/焊盘对准摄像机
贴装速度
通常提出器件的贴装速度近似为每次贴装0.1秒,Flip-Chip器件每次贴装则达到3.5-5.0秒。器件的贴装速度取决于贴装头在吸持到贴装区间移动的时间,以及加上在贴装前为器件与焊盘准确对准需要对引脚及焊盘检查的时间。
每个器件最小贴装时间;0.09秒
每个器件最大贴装时间;0.12秒
贴装精度器件对准贴装在焊盘上,取决于几个因素;
局部基准标志,贴装位置的数据,印制板的尺寸,印制板平整度等
最小值;+/- 0.025mm(使用局部基准标志)
最大值:+/- 0.1mm
贴装头的类型
贴装头通过吸嘴与器件的顶面接触由系统产生的恒定的负压力吸持器件,当转为正压力时器件落下完成贴装操作。
真空吸嘴
机械吸盘
器件贴装压力
对每个器件可编程器件贴装压力,使得其能贴装非常精确的器件
 
对流再流焊炉
焊接互连技术
印制板通孔器件/表贴器件的焊接互连有两种类型;
局部器件加热
局部器件加热有5种方法;
热板
电烙铁
热棒
热风枪
激光
印制板整板加热焊接
印制板整板加热焊接有5种方法;
浸焊
IR红外再流焊热风再流焊
气相再流焊
对流炉再流焊
 
热加工(再流焊)系统
正如贴装设备一样,热加工(再流焊)系统在其寿命周期内再流焊接的技术性能正在不断得到改进。这不仅是现有待焊接的器件封装类型及布局的要求,而且许多粘接剂也需要固化。
在进行再流焊时,需要考虑到PCB安装的表贴器件有无引脚,体积大小及再流高温的承受度。
因为今天电子产品中设计使用器件的机械强度小,而且在一块小尺寸印制板上相互排列紧密,所以在再流焊系统内选用的工艺是最苛刻的。
下面仅是热加工(再流焊)系统一些最常用参数的选择;
产能
产能是为了现在及予期将来生产要求热加工(再流焊)系统的加工容量。
这不仅需要考虑印制板的数量,还要考虑印制板传送的方式。
加热均匀性及精确度
再流焊系统应以准确的方法从加热元件提供均匀的热转换到印制板整个焊装面。是使得整个印制板表面能达到相等的温度上升及冷却速度。
耗氮量
在再流焊前和过程中冲灌氮气是有焊装工艺及材料决定的。尤其是裸铜电路板,免清洗焊膏都从氮气氛再流焊得到性能的提高。
金属含量超过98%的免清洗焊膏一般都需要采用氮气氛,使得余下的小于2%的焊剂剩余物防止氧化的焊点,而在空气中再流焊这就会造成问题。
有些材料及工艺需要在氮气氛中进行再流焊过程,这样焊炉的设计要求在再流予热升温,保温,峰值再流过程最低的耗氮量。
红外再流焊接工艺
红外是一种定向,聚集的加热源,初期已用于电子行业的焊膏再流焊工艺。如果印制板的距离没有正确调整,在再流过程中,定向聚集的过量的红外辐射热会对印制板及器件造成损坏。
此项技术已很少使用。
自然对流再流焊工艺
自然对流再流焊通常使用非聚集红外热源达到,其没有强对流再流焊的优点。这种工艺经常称之非聚集加热再流,效率低于强对流再流焊工艺,这是因为大尺寸器件屏挡了小尺寸器件。
强对流再流焊工艺
焊膏再流需要的热量是通过定向红外辐射金属或陶瓷面达到,或从被再流印制板相对对流达到,焊炉加热区的热量通过精心布置风扇位置,非定向,循环传递热量。印制板上的热点被消去。
固定对流再流接工艺
固定对流再流接工艺使用与强对流再流焊工艺精心布置风扇位置的技术。
加热区
加热区数量的多少由现在及予期将来的产量,要求,产品尺寸大小,物理质量,在焊炉内产品的传送方向及选用的焊膏性能的要求等因素综合考虑。再流焊炉通常可配置4-12个加热区。
冷却区
冷却区一般直接与加热区相连,应能满足焊膏制造商提出的再流焊要求。
需要的冷却量根据PCB的装载传送或下道焊装再流工艺来决定。
冷却区的数量可从1-12个。
PCB清洗工艺
如果PCB使用松香基或其他焊剂系统装焊就需要在再流焊后进行清洗去除这些焊剂的残留物,而且接下的清洗工作必须再流焊后尽可能短的时间内完成。清洗操作要求及时,这是焊剂聚集和在导线周围器件底部粘附的残留物硬化所致。因为不及时去除这些残留物,增加了不必要的困难。一些污染物可能被焊剂吸收,保留在PCB表面,对最终产品造成潜在的危害。
PCB清洗测试
PCB清洗后,应按IPC-6012标准进行离子及污染测试。如果PCB表面涂复阻焊膜层,则在涂复前,裸铜PCB也将进行离子及污染测试。
SM再流焊可靠性
许多新设计产品采用薄,高I/O引脚,细间距SM器件与SCP封装组合装联,高可靠互连增加了工艺的要求。细间距SM器件与CSP器件互连的潜在阻碍主要取决下面一些因素;
工艺和封装结构
再流焊工艺的质量与重复性
l焊膏和互连焊盘涂层的金属化和均匀PCB内部外部设计
产品使用条件
产品寿命
使用薄型,细间距,高引脚数微型IC器件,(如CSP,微型BGA)的电子产品的可靠性要比原来使用老式通用器件的产品高得多。
SM器件的热特征
CSP和SM器件一般使用金属引脚框;叠层基板;陶瓷基板或桡性基板。裸芯片粘接在基板上,金线把芯片和基板实现互连,然后采用环氧包封,因为这些材料的热膨胀速率不同,这些材料的热特性与热机分析图(TMA)相符。
 
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