PCB自動組裝優(yōu)勢及可實(shí)施性要求(時間+質(zhì)量)

PCB自動組裝優(yōu)勢及可實(shí)施性要求電裝工藝與裝聯(lián)技術(shù)中心張艷鵬2017.08目錄一、PCB組裝方式二、PCB自動組裝優(yōu)勢三、PCB自動組裝可實(shí)施性條件2024/3/132手工焊接一把烙鐵打天下設(shè)備焊接自動組裝〔SMT〕2024/3/133一、PCB組裝方式定義：利用自動組裝設(shè)備將片式化、微型化的無引線或短引線外表組裝元件/器件直接貼、焊到印制線路板外表或其他基板的外表規(guī)定位置上的一種電子裝聯(lián)技術(shù)。2024/3/13419921993199419951996年增長率THT49.547.34337.431.0-11.0SMT27.128.731.434.636.88.0PCB自動組裝的具體含義1、SMC優(yōu)勢3、設(shè)備優(yōu)勢2、SMT優(yōu)勢4、時間、質(zhì)量優(yōu)勢二、PCB自動組裝優(yōu)勢組裝密度高、體積小，重量輕：SMC/SMD尺寸只有通孔插裝器件的1/3-1/10,同一功能PCB板使用SMC，尺寸降低40-60%，質(zhì)量降低60-80%2024/3/136組裝形式組裝密度（只/cm2）通孔組裝2~4表面組裝單面表面組裝3~6單面混合組裝4~8雙面混合組裝5~9雙面表面組裝6~12

1、SMC優(yōu)勢可靠性高，抗振性能強(qiáng)：SMC一般無引腳或引腳尺寸較小，進(jìn)而元器件質(zhì)量較小，所以具有較好的耐沖擊和抗振能力，與THT相比，SMC的焊點(diǎn)失效可降低1個數(shù)量級提升性能：SMC由于具有更短的傳輸路徑而能夠提供更好的互連，具有更小的寄生感抗和容抗，高頻性能好降低本錢：SMC能夠降低裸板本錢，簡化裝聯(lián)過程，與THT相關(guān)的設(shè)備〔不同引線形式對應(yīng)不同的插裝機(jī)〕相比具有較少投入，粗略估算本錢可降低30%提高效率：SMC適合大規(guī)模自動生產(chǎn)，可以將生產(chǎn)效率提高到更高水平2024/3/137

1、SMC優(yōu)勢可焊接BGA等隱藏焊點(diǎn)封裝器件，手工焊無法完成可實(shí)現(xiàn)0402及以下尺寸封裝器件組裝，手工很難甚至根本無法完成焊點(diǎn)一致性好，手工焊因人員操作差異而不能保證調(diào)節(jié)曲線，控制晶粒生長，得到更加可靠的焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)大板手工焊接容易翹曲〔局部受熱〕敷銅較多PCB板手工焊接易冷焊，回流焊接可很好的進(jìn)行熱量補(bǔ)償對PCB和元器件的應(yīng)力損傷最小〔瓷介電容〕除編程時間外，單板生產(chǎn)時間小于10min整個過程PCB清潔度高2024/3/138

2、SMT優(yōu)勢2024/3/139P/CLCC-Plastic/CeramicleadlesschipcarrierBGA-BallgridarrayQFN-QuadflatNo-leadCCGA-Ceramiccolumngridarray

隱藏焊點(diǎn)封裝元器件可焊接BGA等隱藏焊點(diǎn)封裝器件，手工焊無法完成可實(shí)現(xiàn)0402及以下尺寸封裝器件組裝，手工很難甚至根本無法完成焊點(diǎn)一致性好，手工焊因人員操作差異而不能保證調(diào)節(jié)曲線，控制晶粒生長，得到更加可靠的焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)大板手工焊接容易翹曲〔局部受熱〕敷銅較多PCB板手工焊接易冷焊，回流焊接可很好的進(jìn)行熱量補(bǔ)償對PCB和元器件的應(yīng)力損傷最小〔瓷介電容〕除編程時間外，單板生產(chǎn)時間小于10min整個過程PCB清潔度高2024/3/1310

2、SMT優(yōu)勢2024/3/1311時間（年）197519791995199720022004外形代碼英制1206080506030402020101005公制321620121605100506030402外形尺寸（mm）3.2*1.6*1.22.0*1.2*1.21.6*0.8*0.81.0*0.5*0.50.6*0.3*0.30.4*0.2*0.13Chip元件封裝可焊接BGA等隱藏焊點(diǎn)封裝器件，手工焊無法完成可實(shí)現(xiàn)0402及以下尺寸封裝器件組裝，手工很難甚至根本無法完成焊點(diǎn)一致性好，手工焊因人員操作差異而不能保證調(diào)節(jié)曲線，控制晶粒生長，得到更加可靠的焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)大板手工焊接容易翹曲〔局部受熱〕敷銅較多PCB板手工焊接易冷焊，回流焊接可很好的進(jìn)行熱量補(bǔ)償對PCB和元器件的應(yīng)力損傷最小〔瓷介電容〕除編程時間外，單板生產(chǎn)時間小于10min整個過程PCB板清潔度高2024/3/1312

2、SMT優(yōu)勢2024/3/1313

3、設(shè)備優(yōu)勢-絲網(wǎng)印刷機(jī)0.50.22body0.420.08印刷精度：±25μm標(biāo)準(zhǔn)要求：錯位＜0.2mm，細(xì)密引腳間距器件錯位要小于0.1mm——QJ3173-2003未印上部位應(yīng)小于焊盤面積的25%——IPC/SJ2024/3/1314

3、設(shè)備優(yōu)勢-絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷合格印刷不合格元器件識別：貼片機(jī)在運(yùn)行過程中會對元器件進(jìn)行識別，剔除不合格元器件，保證產(chǎn)品質(zhì)量貼裝速度：速度快2024/3/1315

3、設(shè)備優(yōu)勢-貼片機(jī)

2012年

2016年

2022年貼裝物料（貼裝速度/CPH）150000（0.024秒/點(diǎn)）160000（0.0225秒/點(diǎn)）240000（0.015秒/點(diǎn)）芯片封裝器件的貼裝（貼裝速度/CPH）3600（1秒/點(diǎn)）3800（0.95秒/點(diǎn)）4000（0.9秒/點(diǎn)）2024/3/1316元器件分類

2012年2016年2022年芯片±40±20±20QFN單列配置±30±30±30交錯式配置±30±30±30QFP±30±30±30

FBGA（WL-CSP）±30±30±20FLGA±30±30±30

*JEITA電子組裝技術(shù)委員會《2013年組裝技術(shù)路線圖》

3、設(shè)備優(yōu)勢-貼片機(jī)貼片精度：每根引腳至少有75%在焊盤上—QJ3173-2003JUKIKE2080：50μmSiplaceD1：50μm回流焊爐：8/10溫區(qū)溫區(qū)獨(dú)立控制、曲線精細(xì)預(yù)熱區(qū)保溫區(qū)〔活化區(qū)〕回流區(qū)冷卻區(qū)自對位效應(yīng)補(bǔ)償貼片偏差2024/3/1317

3、設(shè)備優(yōu)勢時間質(zhì)量2024/3/1318

4、時間、質(zhì)量優(yōu)勢手工焊接VS手工貼片VS設(shè)備焊接2024/3/1319時間是我們大家的2024/3/1320手工焊接：6.0h/塊手工貼片：2.7h/塊自動組裝：4min/塊時間是我們大家的手工焊接VS設(shè)備焊接2024/3/1321時間是我們大家的縮短生產(chǎn)時間延長調(diào)試時間保證產(chǎn)品質(zhì)量2024/3/1322650/29時間是我們大家的2024/3/1323質(zhì)量是我們大家的航天XX1工程8塊一次調(diào)試通過航天XX-16成像控制板8塊一次調(diào)試通過航天XX-16焦面板16塊一次調(diào)試通過地面2000G/X326工程26+12塊一次調(diào)試通過……航空X05工程100塊一次調(diào)試通過；航空XXPT工程3種90塊一次調(diào)試通過焊點(diǎn)一致性好熱容量大PCB板不易出現(xiàn)冷焊元器件熱沖擊小····問題排查：設(shè)備焊接，定位準(zhǔn)確手工焊接，定位較難同一批次，不同人員同一人員，不同時段同一人員，不同心情2024/3/1324質(zhì)量是我們大家的三、PCB自動組裝可實(shí)施性要求元器件1PCB板2軟件需求3鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)4巧婦難為無“米”之炊“成袋的米”盤料〔電裝配置有點(diǎn)料機(jī)〕托盤料利于元器件周轉(zhuǎn)保存可切實(shí)做到防靜電關(guān)鍵器件說明〔BGA等〕261、自動組裝可實(shí)施要求——元器件顧慮：元器件缺失Chip元件：0.5%的拋料率元器件篩選，保證可靠性備料時需考慮這局部損耗芯片類：影像識別不合格的器件自動放回托盤，不會造成器件損失引腳變形、缺失消除可靠性隱患272、自動組裝可實(shí)施要求——PCB板Mark點(diǎn)元器件布局PCB形狀尺寸撓性PCBPCB數(shù)目Mark點(diǎn)：設(shè)備工作時，根據(jù)識別的基準(zhǔn)點(diǎn)位置，自動動態(tài)的補(bǔ)償整個板子上所有元器件的坐標(biāo)位置和角度。推薦圓形和正方形，偶爾也有十字形Y1Y0△Y0XYX1X0△XMark分類作用地位單板mark單塊板上定位所有電路特性的位置必不可少拼板mark拼板上輔助定位所有電路特定的位置輔助定位局部mark定位單個元件的基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記，以提高貼裝精度（QFP、CSP、BGA等必須有局部mark）必不可少282、自動組裝可實(shí)施要求——PCB板Mark點(diǎn)元器件布局PCB形狀尺寸撓性PCBPCB數(shù)目元器件布局：距離邊緣至少有5mm的間距由于結(jié)構(gòu)或布局限制必須設(shè)計(jì)在離邊緣較近的位置，那么需設(shè)計(jì)夾持邊夾持邊與板間通過郵票孔或V型槽連接大質(zhì)量/核心元器件盡量布局在同一面292、自動組裝可實(shí)施要求——PCB板Mark點(diǎn)元器件布局PCB形狀尺寸撓性PCBPCB數(shù)目形狀要求：至少有一組平行邊不規(guī)那么形狀的PCB板可設(shè)計(jì)夾持邊，PCB與夾持邊之間通過郵票孔連接還可制作貼片工裝完成保證PCB沿軌道運(yùn)動不轉(zhuǎn)動302、自動組裝可實(shí)施要求——PCB板Mark點(diǎn)元器件布局PCB形狀尺寸撓性PCBPCB數(shù)目尺寸要求：PCB尺寸≤60mm的，需做拼板處理拼板過程中，厚度較薄的PCB需做加強(qiáng)筋處理PCB最大尺寸為460*460mmW≥60mmL1≥5mmL2≥5mmL1≥5mmW＜60mm312、自動組裝可實(shí)施要求——PCB板Mark點(diǎn)元器件布局PCB形狀尺寸撓性PCBPCB數(shù)目撓性板貼裝：需制作剛性載板剛性板上繪制輪廓線或預(yù)留定位凸臺撓性板設(shè)置定位孔撓性板亦應(yīng)設(shè)置mark點(diǎn)322、自動組裝可實(shí)施要求——PCB板Mark點(diǎn)元器件布局PCB形狀尺寸撓性PCBPCB數(shù)目等效時間：單塊PCB板手工裝聯(lián)16h的情況下，與設(shè)備焊接所用時間〔編程、上料等〕相當(dāng)。單次生產(chǎn)超過3塊的，均可采用自動組裝。某些電路板〔含有BGA、QFN等隱藏焊點(diǎn)元器件〕，印膏后在規(guī)定的時間內(nèi)不能完成手工擺件，因此單塊也需采用自動組裝333、自動組裝可實(shí)施要求——軟件需求坐標(biāo)文件Gerber文件PCB文件坐標(biāo)文件參考標(biāo)志符、元件形狀、元件、元件角度、元器件坐標(biāo)值(X、Y)······343、自動組裝可實(shí)施要求——軟件需求坐標(biāo)文件Gerber文件PCB文件坐標(biāo)文件生成方法CadenceSetup-DesignParameterEditor-Design-在MoveOrign中輸入坐標(biāo)原點(diǎn)〔一般為PCB板左下角〕Tools-Reports-AvailableReports-雙擊ComponentReport-ReportADEdit-Origin-set(選擇坐標(biāo)原點(diǎn)，一般為PCB板左下角)File-Assemblyoutputs-Generatespickandplacefiles-Text和Imperial-點(diǎn)擊OK353、自動組裝可實(shí)施要求——軟件需求坐標(biāo)文件Gerber文件PCB文件在線模擬組裝減少元器件損失〔實(shí)物試打〕及早發(fā)現(xiàn)元器件封裝不符及早發(fā)現(xiàn)器件相互干預(yù)問題提高裝聯(lián)效率和可靠性363、自動組裝可實(shí)施要求——軟件需求坐標(biāo)文件Gerber文件PCB文件根據(jù)需求生成坐標(biāo)文件自主生成Gerber文件可制造性問題借助PCB文件解決無絲印、位號標(biāo)識不全等仍需提供藍(lán)圖以防電子版文件與紙質(zhì)文件不對應(yīng)373、自動組裝可實(shí)施要求——鋼網(wǎng)要求開孔要求厚度要求機(jī)械尺寸要求開孔要求：寬厚比>1.5面積比>0.66383、自動組裝可實(shí)施要求——鋼網(wǎng)要求開孔要求厚度要求機(jī)械尺寸要求厚度要求民品0.12mm軍品0.15mm航天0.18mm元件類型間距鋼網(wǎng)厚度QFP0.65mm0.15-0.18mm0.5mm0.13-0.15mm0.4mm0.10-0.13mm0.3mm0.07-0.13mm04020.10-0.15mm02010.08-0.12mmBGA1.25-1.27mm0.15-0.20mm1.0mm0.12-0.13mm0.5mm0.07-0