表面貼裝芯片加工基本介紹
表面貼裝技術(shù)的特點(diǎn)
電子產(chǎn)品組裝密度高、體積小、重量輕。貼片組件的體積和重量只有傳統(tǒng)插件組件的1/10。一般來說,貼片后,電子產(chǎn)品的體積減少40%~60%,重量減少60%~80%。
可靠性高,抗振能力強(qiáng)。焊點(diǎn)缺陷率低。
良好的高頻特性。電磁和射頻干擾減少。
易于實(shí)現(xiàn)自動化,提高生產(chǎn)效率。成本降低30%~50%。節(jié)省的材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)間等等。
為什么使用表面貼裝技術(shù)?
電子產(chǎn)品追求小型化,以前使用的穿孔插件不能再減少,電子產(chǎn)品的功能更加完善。所使用的集成成電路(IC)沒有穿孔元件,特別是大規(guī)模和高度集成的IC,因此必須采用表面貼裝元件進(jìn)行批量生產(chǎn)和生產(chǎn)自動化。制造商應(yīng)該以低成本、高產(chǎn)量生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品,以滿足客戶需求,增強(qiáng)市場競爭力。
電子元件的發(fā)展包括成電路集成電路的發(fā)展,半導(dǎo)體材料的多樣化應(yīng)用,
電子科技革命勢在必行,追趕國際潮流。
為什么免清洗工藝應(yīng)用于表面貼裝技術(shù)?
生產(chǎn)過程中產(chǎn)品清洗后排放的廢水給水質(zhì)、土地甚至動植物帶來污染。
除了水清洗,使用含氯氟烴的有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗也會污染和破壞空氣和大氣。
清洗劑殘留在機(jī)器板上會帶來腐蝕現(xiàn)象,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。
降低清潔操作和機(jī)器維護(hù)的成本。
免清洗可以減少PCBA在移動和清洗過程中造成的損壞。有些部件仍然難以清洗。
殘余焊劑得到了控制,可以滿足產(chǎn)品的外觀要求,避免了目視檢查清潔度的問題。
殘余焊劑不斷提高其電氣性能,以避免成品泄漏而造成任何損壞。
免清洗工藝已經(jīng)通過了許多國際安全測試,證明焊劑中的化學(xué)物質(zhì)是穩(wěn)定和無腐蝕性的。
回流焊缺陷分析:
錫珠:原因:
1.絲網(wǎng)印刷孔與焊盤不在同一個(gè)位置,印刷不準(zhǔn)確,使得錫膏污染了印刷電路板。
2.錫軟膏在氧化環(huán)境中暴露太多,吸收了太多空氣中的水分。
3.加熱不準(zhǔn)確、太慢且不均勻。
4.加熱速度太快,預(yù)熱間隔太長。
5.錫軟膏干得太快了。
6.流量活動不夠。
7.錫粉末的小顆粒太多。
8.回流焊期間焊劑揮發(fā)性不合適。錫球的工藝認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)是,當(dāng)焊盤或印刷線之間的距離為0.13毫米時(shí),錫珠的直徑不能超過0.13毫米,或者在600毫米見方內(nèi)最多只能出現(xiàn)五個(gè)錫珠。
錫橋:總的來說,造成錫橋的原因是錫漿糊太薄。表面貼裝芯片加工包括錫糊中金屬或固體含量低、振動溶解度低、錫糊容易擠壓、錫糊顆粒太大和焊劑表面張力太小。焊盤上的錫膠過多,回流焊峰值溫度過高等。
開路:原因:
1.錫軟膏的用量不夠。
2.組件引腳的共面性不夠。
3.錫不夠濕(沒有熔化,流動性不好),錫糊太薄,造成錫損失
4.大頭針吸錫(像燈心草)或者附近有連接孔。引腳的共面性對于密集和超密集引腳組件尤為重要。一種解決方案是在墊子上預(yù)先涂上錫??梢酝ㄟ^降低加熱速度并在底面加熱更多而在頂面加熱更少來防止針錫。也可以使用具有低潤濕速度和高活性溫度的助焊劑或具有不同錫/鉛比的錫焊膏來延遲熔化以減少引腳錫吸收。
與表面貼裝相關(guān)的技術(shù)組成
電子元器件和集成電路的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)
電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)技術(shù)
電路板制造技術(shù)
自動安裝設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)
電路組裝制造技術(shù)
裝配制造用輔助材料的開發(fā)與生產(chǎn)技術(shù)
貼片機(jī):
龍門式:
元件進(jìn)給器和基板(印刷電路板)是固定的,放置頭(配備有多個(gè)真空吸嘴)在進(jìn)給器和基板之間來回移動,從進(jìn)給器中取出元件,調(diào)整元件的位置和方向,然后將它們放置在基板上。由于補(bǔ)片頭安裝在拱形的X/Y坐標(biāo)移動梁上,所以得名。
部件位置和方向的調(diào)整方法;
1)、通過對中機(jī)器來調(diào)整位置,并通過旋轉(zhuǎn)吸嘴來調(diào)整方向。這種方法可以達(dá)到有限的精度,以后不再使用模型。
2)激光識別,X/Y坐標(biāo)系調(diào)整位置,噴嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向,這種方法可以實(shí)現(xiàn)飛行中的識別,但不能用于球柵陣列陳元件球柵陣列。
3)攝像頭識別、X/Y坐標(biāo)系調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向,一般攝像頭是固定的,放置頭在攝像頭上方飛行進(jìn)行成像識別,比激光識別時(shí)間稍長,但可以識別任何部件,還有一個(gè)攝像頭識別系統(tǒng)在飛行過程中實(shí)現(xiàn)識別,還有機(jī)械結(jié)構(gòu)上的其他犧牲。
在這種形式中,由于補(bǔ)片頭來回移動的距離長,速度受到限制。目前,原始設(shè)備制造商通常使用多個(gè)真空吸嘴同時(shí)(最多十個(gè))取料,并使用雙光束系統(tǒng)來提高速度,即一個(gè)光束上的貼片頭取料,另一個(gè)光束上的貼片頭貼元件,其速度幾乎是單光束系統(tǒng)的兩倍。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,很難達(dá)到同時(shí)取料的條件,不同類型的部件需要更換不同的真空吸嘴,因此更換吸嘴存在時(shí)間延遲。
這種機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,精度高,適用于各種尺寸和形狀的零件,甚至異形零件。進(jìn)料器是帶、管和托盤的形式。適用于中小批量生產(chǎn),也可用于多臺機(jī)器組合的批量生產(chǎn)。
轉(zhuǎn)臺類型:
元件進(jìn)給器放置在單坐標(biāo)移動車上,基板放置在X/Y坐標(biāo)系移動工作臺上,放置頭安裝在轉(zhuǎn)臺上。工作時(shí),推車將元件進(jìn)料器移動到取料位置,放置頭上的真空吸嘴在取料位置拾取元件,取料位置通過轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到放置位置(與取料位置成180度)。在旋轉(zhuǎn)過程中,組件相互對齊。
部件位置和方向的調(diào)整方法;
1)、通過對中機(jī)器來調(diào)整位置,并通過旋轉(zhuǎn)吸嘴來調(diào)整方向。這種方法可以達(dá)到有限的精度,以后不再使用模型。
2)攝像頭識別、X/Y坐標(biāo)系調(diào)整位置、吸嘴自轉(zhuǎn)調(diào)整方向、攝像頭固定、芯片放置頭飛過攝像頭進(jìn)行成像識別。
一般來說,轉(zhuǎn)臺配有十至二十個(gè)以上的安裝頭,每個(gè)安裝頭配有2~4個(gè)真空噴嘴(早期型號)至5~6個(gè)真空噴嘴(當(dāng)前型號)。由于轉(zhuǎn)臺的特點(diǎn),動作更加精細(xì),吸嘴的選擇和更換、送料器的移動到位、元件的取出、元件的識別、角度的調(diào)整、工作臺的移動(包括位置的調(diào)整)、元件的放置等動作都可以在同一時(shí)間內(nèi)完成,實(shí)現(xiàn)了真正的高速。目前,最快的時(shí)間段達(dá)到0.08~0.10秒。
這種型號速度快,適合大批量生產(chǎn)。但是,它只能使用條帶包裝的組件。如果它是一個(gè)密集腳,大規(guī)模集成電路(集成電路),它不能只通過托盤包裝完成,所以它依賴于其他模型合作在一起。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高。最新的型號大約是50萬美元,是拱形的三倍多。