第5章表面組裝涂敷與貼裝技術(shù)課件

第5章表面組裝涂敷與貼裝技術(shù)本章要點：表面組裝的焊錫膏涂敷及設備表面組裝的貼裝膠涂敷表面組裝的貼裝技術(shù)表面組裝的貼裝設備第5章表面組裝涂敷與貼裝技術(shù)本章要點：5.1表面組裝涂敷技術(shù)5.1.1再流焊工藝焊料供給方法焊錫膏法預敷焊料法預形成焊料法5.1表面組裝涂敷技術(shù)5.1.1再流焊工藝焊料供給方法5.1.2焊錫膏印刷機一、焊錫膏印刷機的分類與結(jié)構(gòu)

1、以自動化程度來分類，可以分為：

手工印刷機、半自動印刷機、全自動印刷機。

2、PCB放進和取出的方式有兩種：一種是將整個刮刀機構(gòu)連同模板抬起，將PCB放進和取出，PCB定位精度取決于轉(zhuǎn)動軸的精度，一般不太高，多見于手動印刷機與半自動印刷機；另一種是刮刀機構(gòu)與模板不動，PCB平進與平出，模板與PCB垂直分離，故定位精度高，多見于全自動印刷機5.1.2焊錫膏印刷機一、焊錫膏印刷機的分類與結(jié)構(gòu)手動印刷機

手動印刷機的各種參數(shù)與動作均需人工調(diào)節(jié)與控制，通常僅被小批量生產(chǎn)或難度不高的產(chǎn)品使用。圖示是手動焊錫膏印刷機的照片。手動印刷機

手動印刷機的各種參數(shù)與動作均需人工調(diào)節(jié)與

半自動印刷機

半自動印刷除了PCB裝夾過程

是人工放置以外，其余動作機

器可連續(xù)完成，但第一塊PCB

與模板的窗口位置是通過人工

來對中的。通常PCB通過印刷

機臺面下的定位銷來實現(xiàn)定位

對中，因此PCB板面上應設有

高精度的工藝孔，以供裝夾用。

半自動印刷機

半自動印刷除了PCB裝夾過程

是人工放置以外全自動印刷機全自動印刷機通常裝有光學對中系統(tǒng)，通過對PCB和模板上對中標志的識別，可以自動實現(xiàn)模板窗口與PCB焊盤的自動對中，印刷機重復精度達±0.01mm。在配有PCB自動裝載系統(tǒng)后，能實現(xiàn)全自動運行。但印刷機的多種工藝參數(shù)，如刮刀速度、刮刀壓力、漏板與PCB之間的間隙仍需人工設定。全自動印刷機5.1.3焊錫膏印刷方法

模板(stencils)，又稱為漏板、鋼板，它是焊錫膏印刷的關(guān)鍵工具之一，用來定量分配焊錫膏。由于焊錫膏的印刷來源于絲網(wǎng)印刷技術(shù)，因此早期的焊錫膏印刷多采用絲網(wǎng)印刷，絲網(wǎng)材料有尼龍絲、真絲、聚酯絲和不銹鋼絲等，可用于SMT焊錫膏印刷的是聚酯絲和不銹鋼絲。用乳劑涂敷到絲網(wǎng)上，只留出印刷圖形的開口網(wǎng)目，就制成了非接觸式印刷涂敷法所用的絲網(wǎng)。但由于絲網(wǎng)制作的漏板窗口開口面積始終被絲本身占用一部分，即開口率達不到100%,不適合于焊錫膏印刷工藝，故很快被鏤空的金屬板所取代。5.1.3焊錫膏印刷方法

7金屬模板的結(jié)構(gòu)

金屬模板的結(jié)構(gòu)如圖所示，常見模板的外框是鑄鋁框架(或鋁方管焊接而成)，中心是金屬模板，框架與模板之間依靠張緊的絲網(wǎng)相連接，呈“鋼一柔一鋼”的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以確保金屬模板既平整又有彈性，使用時能緊貼PCB表面。鑄鋁框架上備有安裝孔供印刷機上裝夾之用，通常鋼板上的圖形離鋼板的外邊約50mm，以供印刷機刮刀頭運行所需要的空間，周邊絲網(wǎng)的寬度約30～40mm。

模板的結(jié)構(gòu)a)結(jié)構(gòu)示意圖b)實物照片1c)實物照片2金屬模板的結(jié)構(gòu)

金屬模板的結(jié)構(gòu)如圖所示，常見模板的外框是8第5章表面組裝涂敷與貼裝技術(shù)課件5.2SMT元器件貼片工藝和貼片機

采用人工方式或自動化設備將元器件準確貼放至印刷后的PCB表面相應位置的過程稱貼片工藝。功能：不損壞元件和PCB的前提下，穩(wěn)定拾取正確的元器件并快速把所拾取元器件準確放置在指定位置上。5.2SMT元器件貼片工藝和貼片機采用人工方式或貼片基本工作過程自動貼片機相當于自動化機械手，按事先編好的程序把元器件取出并貼放到PCB相應位置上。貼片基本工作過程自動貼片機相當于自動化機械手，按事先編好的程5.2.1對貼片質(zhì)量的要求要保證貼片質(zhì)量，應該考慮三個要素：貼裝元器件的正確性貼裝位置的準確性貼裝壓力的適度性5.2.1對貼片質(zhì)量的要求要保證貼片質(zhì)量，應該考慮三1.貼片工序?qū)N裝元器件的要求①元器件的類型、型號、標稱值和極性等特征標記，都應該符合產(chǎn)品裝配圖和明細表的要求。

②被貼裝元器件的焊端或引腳至少要有厚度的1／2浸入焊錫膏，一般元器件貼片時，焊錫膏擠出量應小于0.2mm；窄間距元器件的焊錫膏擠出量應小于0.1mm。

③元器件的焊端或引腳都應該盡量和焊盤圖形對齊、居中。再流焊時，熔融的焊料使元器件具有自定位效應，允許元器件的貼裝位置有一定的偏差。1.貼片工序?qū)N裝元器件的要求13

2.元器件貼裝偏差及貼片壓力(貼裝高度)①矩形元器件允許的貼裝偏差范圍。如圖6-7所示.

圖a的元器件貼裝優(yōu)良，元器件的焊端居中位于焊盤上。

圖b表示元件在貼裝時發(fā)生橫向移位(規(guī)定元器件的長度方向為“縱向”)，合格的標準是：焊端寬度的3／4以上在焊盤上，即D1≥焊端寬度的75%，否則為不合格。

圖c表示元器件在貼裝時發(fā)生縱向移位，合格的標準是：焊端與焊盤必須交疊，即D2≥0，否則為不合格。

圖d表示元器件在貼裝時發(fā)生旋轉(zhuǎn)偏移，合格的標準是：D3≥焊端寬度的75%，否則為不合格。

圖e表示元器件在貼裝時與焊焊錫膏圖形的關(guān)系，合格的標準是：元件焊端必須接觸焊焊錫膏圖形，否則為不合格。2.元器件貼裝偏差及貼片壓力(貼裝高度)14

圖6-7

矩形元器件貼裝偏差圖6-7矩形元器件貼裝偏差15

目前，貼片機品牌繁多、結(jié)構(gòu)形式多樣，型號規(guī)格不一，具體結(jié)構(gòu)存在一定差異，但組成結(jié)構(gòu)基本相同。自動貼片機的主要結(jié)構(gòu)

設備本體

貼裝頭

供料系統(tǒng)

電路定位系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)5.2.2自動貼片機的結(jié)構(gòu)與技術(shù)指標目前，貼片機品牌繁多、結(jié)構(gòu)形式多樣，型號規(guī)格不一，具貼裝頭

貼裝頭也叫吸—放頭，是貼片機上最復雜、最關(guān)鍵的部分，它相當于機械手，它的動作由拾取—貼放和移動—定位兩種模式組成。

貼裝頭通過程序控制，完成三維的往復運動，實現(xiàn)從供料系統(tǒng)取料后移動到電路基板的指定位置上的操作。貼裝頭的端部有一個用真空泵控制的貼裝工具吸嘴)，不同形狀、不同大小的元器件要采用不同的吸嘴拾放：一般元器件采用真空吸嘴，異形元件(例如沒有吸取平面的連接器等)用機械爪結(jié)構(gòu)拾放。當換向閥門打開時，吸嘴的負壓把SMT元器件從供料系統(tǒng)(散裝料倉、管狀料斗、盤狀紙帶或托盤包裝)中吸上來；

當換向閥門關(guān)閉時，吸盤把元器件釋放到電路基板上。貼裝頭通過上述兩種模式的組合，完成拾取—貼放元器件的動作。貼裝頭 17臺式半自動貼片機臺式半自動貼片機18多功能貼片機多功能貼片機19垂直旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)盤式貼裝頭垂直旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)盤式貼裝頭20

MSR型水平旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)塔式貼片機的結(jié)構(gòu)圖MSR型水平旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)塔式貼片機的結(jié)構(gòu)圖21

供料系統(tǒng)

適合于表面組裝元器件的供料裝置有編帶、管狀、托盤和散裝等幾種形式。供料系統(tǒng)的工作狀態(tài)根據(jù)元器件的包裝形式和貼片機的類型而確定。貼裝前，將各種類型的供料裝置分別安裝到相應的供料器支架上。隨著貼裝進程，裝載著多種不同元器件的散裝料倉水平旋轉(zhuǎn)，把即將貼裝的那種元器件轉(zhuǎn)到料倉門的下方，便于貼裝頭拾?。患垘Оb元器件的盤裝編帶隨編帶架垂直旋轉(zhuǎn)；管狀送料器定位料斗在水平面上二維移動，為貼裝頭提供新的待取元件。 供料系統(tǒng)22

電路板定位系統(tǒng)

電路板定位系統(tǒng)可以簡化為一個固定了電路板的X—Y二維平面移動的工作臺。在計算機控制系統(tǒng)的操縱下，電路板隨工作臺沿傳送軌道移動到工作區(qū)域內(nèi)，并被精確定位，使貼裝頭能把元器件準確地釋放到一定的位置上。精確定位的核心是“對中”，有機械對中、激光對中、激光加視覺混合對中以及全視覺對中方式。 電路板定位系統(tǒng)23 計算機控制系統(tǒng)

計算機控制系統(tǒng)是指揮貼片機進行準確有序操作的核心，目前大多數(shù)貼片機的計算機控制系統(tǒng)采用Windows界面?？梢酝ㄟ^高級語言軟件或硬件開關(guān)，在線或離線編制計算機程序并自動進行優(yōu)化，控制貼片機的自動工作步驟。每個片狀元器件的精確位置，都要編程輸入計算機。具有視覺檢測系統(tǒng)的貼片機，也是通過計算機實現(xiàn)對電路板上貼片位置的圖形識別。 計算機控制系統(tǒng)245.5焊錫膏印刷與貼片質(zhì)量分析5.5.1焊錫膏印刷質(zhì)量分析1、焊錫膏不足2、焊錫膏粘連3、焊錫膏印刷整體偏位4、印刷焊錫膏拉尖5.5焊錫膏印刷與貼片質(zhì)量分析5.5.1焊錫膏印刷質(zhì)量分25焊錫膏不足

焊錫膏不足

26焊錫膏粘連焊錫膏粘連27焊錫膏印刷整體偏位焊錫膏印刷整體偏位28印刷焊錫膏拉尖印刷焊錫膏拉尖29本章結(jié)束本章結(jié)束30第5章表面組裝涂敷與貼裝技術(shù)本章要點：表面組裝的焊錫膏涂敷及設備表面組裝的貼裝膠涂敷表面組裝的貼裝技術(shù)表面組裝的貼裝設備第5章表面組裝涂敷與貼裝技術(shù)本章要點：5.1表面組裝涂敷技術(shù)5.1.1再流焊工藝焊料供給方法焊錫膏法預敷焊料法預形成焊料法5.1表面組裝涂敷技術(shù)5.1.1再流焊工藝焊料供給方法5.1.2焊錫膏印刷機一、焊錫膏印刷機的分類與結(jié)構(gòu)

1、以自動化程度來分類，可以分為：

手工印刷機、半自動印刷機、全自動印刷機。

2、PCB放進和取出的方式有兩種：一種是將整個刮刀機構(gòu)連同模板抬起，將PCB放進和取出，PCB定位精度取決于轉(zhuǎn)動軸的精度，一般不太高，多見于手動印刷機與半自動印刷機；另一種是刮刀機構(gòu)與模板不動，PCB平進與平出，模板與PCB垂直分離，故定位精度高，多見于全自動印刷機5.1.2焊錫膏印刷機一、焊錫膏印刷機的分類與結(jié)構(gòu)手動印刷機

手動印刷機的各種參數(shù)與動作均需人工調(diào)節(jié)與控制，通常僅被小批量生產(chǎn)或難度不高的產(chǎn)品使用。圖示是手動焊錫膏印刷機的照片。手動印刷機

手動印刷機的各種參數(shù)與動作均需人工調(diào)節(jié)與

半自動印刷機

半自動印刷除了PCB裝夾過程

是人工放置以外，其余動作機

器可連續(xù)完成，但第一塊PCB

與模板的窗口位置是通過人工

來對中的。通常PCB通過印刷

機臺面下的定位銷來實現(xiàn)定位

對中，因此PCB板面上應設有

高精度的工藝孔，以供裝夾用。

半自動印刷機

半自動印刷除了PCB裝夾過程

是人工放置以外全自動印刷機全自動印刷機通常裝有光學對中系統(tǒng)，通過對PCB和模板上對中標志的識別，可以自動實現(xiàn)模板窗口與PCB焊盤的自動對中，印刷機重復精度達±0.01mm。在配有PCB自動裝載系統(tǒng)后，能實現(xiàn)全自動運行。但印刷機的多種工藝參數(shù)，如刮刀速度、刮刀壓力、漏板與PCB之間的間隙仍需人工設定。全自動印刷機5.1.3焊錫膏印刷方法

模板(stencils)，又稱為漏板、鋼板，它是焊錫膏印刷的關(guān)鍵工具之一，用來定量分配焊錫膏。由于焊錫膏的印刷來源于絲網(wǎng)印刷技術(shù)，因此早期的焊錫膏印刷多采用絲網(wǎng)印刷，絲網(wǎng)材料有尼龍絲、真絲、聚酯絲和不銹鋼絲等，可用于SMT焊錫膏印刷的是聚酯絲和不銹鋼絲。用乳劑涂敷到絲網(wǎng)上，只留出印刷圖形的開口網(wǎng)目，就制成了非接觸式印刷涂敷法所用的絲網(wǎng)。但由于絲網(wǎng)制作的漏板窗口開口面積始終被絲本身占用一部分，即開口率達不到100%,不適合于焊錫膏印刷工藝，故很快被鏤空的金屬板所取代。5.1.3焊錫膏印刷方法

37金屬模板的結(jié)構(gòu)

金屬模板的結(jié)構(gòu)如圖所示，常見模板的外框是鑄鋁框架(或鋁方管焊接而成)，中心是金屬模板，框架與模板之間依靠張緊的絲網(wǎng)相連接，呈“鋼一柔一鋼”的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以確保金屬模板既平整又有彈性，使用時能緊貼PCB表面。鑄鋁框架上備有安裝孔供印刷機上裝夾之用，通常鋼板上的圖形離鋼板的外邊約50mm，以供印刷機刮刀頭運行所需要的空間，周邊絲網(wǎng)的寬度約30～40mm。

模板的結(jié)構(gòu)a)結(jié)構(gòu)示意圖b)實物照片1c)實物照片2金屬模板的結(jié)構(gòu)

金屬模板的結(jié)構(gòu)如圖所示，常見模板的外框是38第5章表面組裝涂敷與貼裝技術(shù)課件5.2SMT元器件貼片工藝和貼片機

采用人工方式或自動化設備將元器件準確貼放至印刷后的PCB表面相應位置的過程稱貼片工藝。功能：不損壞元件和PCB的前提下，穩(wěn)定拾取正確的元器件并快速把所拾取元器件準確放置在指定位置上。5.2SMT元器件貼片工藝和貼片機采用人工方式或貼片基本工作過程自動貼片機相當于自動化機械手，按事先編好的程序把元器件取出并貼放到PCB相應位置上。貼片基本工作過程自動貼片機相當于自動化機械手，按事先編好的程5.2.1對貼片質(zhì)量的要求要保證貼片質(zhì)量，應該考慮三個要素：貼裝元器件的正確性貼裝位置的準確性貼裝壓力的適度性5.2.1對貼片質(zhì)量的要求要保證貼片質(zhì)量，應該考慮三1.貼片工序?qū)N裝元器件的要求①元器件的類型、型號、標稱值和極性等特征標記，都應該符合產(chǎn)品裝配圖和明細表的要求。

②被貼裝元器件的焊端或引腳至少要有厚度的1／2浸入焊錫膏，一般元器件貼片時，焊錫膏擠出量應小于0.2mm；窄間距元器件的焊錫膏擠出量應小于0.1mm。

③元器件的焊端或引腳都應該盡量和焊盤圖形對齊、居中。再流焊時，熔融的焊料使元器件具有自定位效應，允許元器件的貼裝位置有一定的偏差。1.貼片工序?qū)N裝元器件的要求43

2.元器件貼裝偏差及貼片壓力(貼裝高度)①矩形元器件允許的貼裝偏差范圍。如圖6-7所示.

圖a的元器件貼裝優(yōu)良，元器件的焊端居中位于焊盤上。

圖b表示元件在貼裝時發(fā)生橫向移位(規(guī)定元器件的長度方向為“縱向”)，合格的標準是：焊端寬度的3／4以上在焊盤上，即D1≥焊端寬度的75%，否則為不合格。

圖c表示元器件在貼裝時發(fā)生縱向移位，合格的標準是：焊端與焊盤必須交疊，即D2≥0，否則為不合格。

圖d表示元器件在貼裝時發(fā)生旋轉(zhuǎn)偏移，合格的標準是：D3≥焊端寬度的75%，否則為不合格。

圖e表示元器件在貼裝時與焊焊錫膏圖形的關(guān)系，合格的標準是：元件焊端必須接觸焊焊錫膏圖形，否則為不合格。2.元器件貼裝偏差及貼片壓力(貼裝高度)44

圖6-7

矩形元器件貼裝偏差圖6-7矩形元器件貼裝偏差45

目前，貼片機品牌繁多、結(jié)構(gòu)形式多樣，型號規(guī)格不一，具體結(jié)構(gòu)存在一定差異，但組成結(jié)構(gòu)基本相同。自動貼片機的主要結(jié)構(gòu)

設備本體

貼裝頭

供料系統(tǒng)

電路定位系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)5.2.2自動貼片機的結(jié)構(gòu)與技術(shù)指標目前，貼片機品牌繁多、結(jié)構(gòu)形式多樣，型號規(guī)格不一，具貼裝頭

貼裝頭也叫吸—放頭，是貼片機上最復雜、最關(guān)鍵的部分，它相當于機械手，它的動作由拾取—貼放和移動—定位兩種模式組成。

貼裝頭通過程序控制，完成三維的往復運動，實現(xiàn)從供料系統(tǒng)取料后移動到電路基板的指定位置上的操作。貼裝頭的端部有一個用真空泵控制的貼裝工具吸嘴)，不同形狀、不同大小的元器件要采用不同的吸嘴拾放：一般元器件采用真空吸嘴，異形元件(例如沒有吸取平面的連接器等)用機械爪結(jié)構(gòu)拾放。當換向閥門打開時，吸嘴的負壓把SMT元器件從供料系統(tǒng)(散裝料倉、管狀料斗、盤狀紙帶或托盤包裝)中吸上來；

當換向閥門關(guān)閉時，吸盤把元器件釋放到電路基板上。貼裝頭通過上述兩種模式的組合，完成拾取—貼放元器件的動作。貼裝頭 47臺式半自動貼片機臺式半自動貼片機48多功能貼片機多功能貼片機49垂直旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)盤式貼裝頭垂直旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)盤式貼裝頭50

MSR型水平旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)塔式貼片機的結(jié)構(gòu)圖MSR型水平旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)塔式貼片機的結(jié)構(gòu)圖51

供料系統(tǒng)

適合于表面組裝元器件的供料裝置有編帶、管狀、托盤和散裝等幾