SMT就是表面组装技术(表面贴装技术)(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。
编辑本段SMT有何特点:
组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。
可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。
高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30%~50%。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。 电脑贴片机,如图
编辑本段为什么要用SMT:
电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小
电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件
产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力
电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用
电子科技革命势在必行,追逐国际潮流
编辑本段SMT 基本工艺构成要素:
丝印(或点胶)--> 贴装 --> (固化) --> 回流焊接 --> 清洗 --> 检测 --> 返修
丝印:其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机(丝网印刷机),位于SMT生产线的最前端。
点胶:它是将胶水滴到PCB的的固定位置上,其主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机,位于SMT生产线的最前端或检测设备的后
面。
贴装:其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机,位于SMT生产线中丝印机的后面。
固化:其作用是将贴片胶融化,从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。
回流焊接:其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。
清洗:其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机,位置可以不固定,可以在线,也可不在线。
检测:其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、飞针测试仪、自动光学检测
(AOI)、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要,可以配置在生产线合适的地方。
返修:其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。
编辑本段SMT常用知识简介
1 一般来说,SMT车间规定的温度为25±3℃。
2. 锡膏印刷时,所需准备的材料及工具锡膏、钢板、刮刀、擦拭纸、无尘纸、清洗剂、搅拌刀。
3. 一般常用的锡膏合金成份为Sn/Pb合金,且合金比例为63/37。
4. 锡膏中主要成份分为两大部分锡粉和助焊剂。
5. 助焊剂在焊接中的主要作用是去除氧化物、破坏融锡表面张力、防止再度氧化。
6. 锡膏中锡粉颗粒与Flux(助焊剂)的体积之比约为1:1, 重量之比约为9:1。
7. 锡膏的取用原则是先进先出。
8. 锡膏在开封使用时,须经过两个重要的过程回温、搅拌。
9. 钢板常见的制作方法为:蚀刻、激光、电铸。
10. SMT的全称是Surface mount(或mounting) technology,中文意思为表面粘着(或贴装)技术。
11. ESD的全称是Electro-static discharge, 中文意思为静电放电。
12. 制作SMT设备程序时, 程序中包括五大部分, 此五部分为CB data; Mark data; Feeder data; Nozzle data; Part data。
13. 无铅焊锡Sn/Ag/Cu 96.5/3.0/0.5的熔点为 217C。
14. 零件干燥箱的管制相对温湿度为 < 10%。
15. 常用的被动元器件(Passive Devices)有:电阻、电容、点感(或二极体)等;主动元器件(Active Devices)有:电晶体、IC等。
16. 常用的SMT钢板的材质为不锈钢。
17. 常用的SMT钢板的厚度为0.15mm(或0.12mm)。
18. 静电电荷产生的种类有摩擦、分离、感应、静电传导等;静电电荷对电子工业的影响为:ESD失效、静电污染;静电消除的三种原理为静电中和、接地、屏蔽。
19. 英制尺寸长x宽0603=0.06inch*0.03inch,公制尺寸长x宽3216=3.2mm*1.6mm。
20. 排阻ERB-05604-J81第8码“4”表示为4个回路,阻值为56欧姆。电容ECA-0105Y-M31容值为C=106PF=1NF =1X10-6F。
21. ECN中文全称为:工程变更通知单;SWR中文全称为:特殊需求工作单,必须由各相关部门会签, 文件中心分发, 方为有效。
22. 5S的具体内容为整理、整顿、清扫、清洁、素养。
23. PCB真空包装的目的是防尘及防潮。
24. 品质政策为:全面品管、贯彻制度、提供客户需求的品质;全员参与、及时处理、以达成零缺点的目标。
25. 品质三不政策为:不接受不良品、不制造不良品、不流出不良品。
26. QC七大手法中鱼骨查原因中4M1H分别是指(中文): 人、机器、物料、方法、环境。
27. 锡膏的成份包含:金属粉末、溶济、助焊剂、抗垂流剂、活性剂;按重量分,金属粉末占85-92%,按体积分金属粉末占50%;其中金属粉末主要成份为锡和铅, 比例为63/37,熔点为183℃。
28. 锡膏使用时必须从冰箱中取出回温, 目的是:让冷藏的锡膏温度回复常温,以利印刷。如果不回温则在PCBA进Reflow后易产生的不良为锡珠。
29. 机器之文件供给模式有:准备模式、优先交换模式、交换模式和速接模式。
30. SMT的PCB定位方式有:真空定位、机械孔定位、双边夹定位及板边定位。
31. 丝印(符号)为272的电阻,阻值为 2700Ω,阻值为4.8MΩ的电阻的符号(丝印)为485。
32. BGA本体上的丝印包含厂商、厂商料号、规格和Datecode/(Lot No)等信息。
33. 208pinQFP的pitch为0.5mm。
34. QC七大手法中, 鱼骨图强调寻找因果关系;
35. CPK指: 目前实际状况下的制程能力;
36. 助焊剂在恒温区开始挥发进行化学清洗动作;
37. 理想的冷却区曲线和回流区曲线镜像关系;
38. Sn62Pb36Ag2之焊锡膏主要试用于陶瓷板;
39. 以松香为主的助焊剂可分四种: R、RA、RSA、RMA;
40. RSS曲线为升温→恒温→回流→冷却曲线;
41. 我们现使用的PCB材质为FR-4;
42. PCB翘曲规格不超过其对角线的0.7%;
43. STENCIL制作激光切割是可以再重工的方法;
44. 目前计算机主板上常用的BGA球径为0.76mm;
45. ABS系统为绝对坐标;
46. 陶瓷芯片电容ECA-0105Y-K31误差为±10%;
47. 目前使用的计算机的PCB, 其材质为: 玻纤板;
48. SMT零件包装其卷带式盘直径为13寸、7寸;
49. SMT一般钢板开孔要比PCB PAD小4um可以防止锡球不良之现象;
50. 按照《PCBA检验规范》当二面角>90度时表示锡膏与波焊体无附着性;
51. IC拆包后湿度显示卡上湿度在大于30%的情况下表示IC受潮且吸湿;
52. 锡膏成份中锡粉与助焊剂的重量比和体积比正确的是90%:10% ,50%:50%;
53. 早期之表面粘装技术源自于20世纪60年代中期之军用及航空电子领域;
54. 目前SMT最常使用的焊锡膏Sn和Pb的含量各为: 63Sn+37Pb;
55. 常见的带宽为8mm的纸带料盘送料间距为4mm;
56. 在20世纪70年代早期,业界中新出现一种SMD, 为“密封式无脚芯片载体”, 常以HCC简代之;
57. 符号为272之组件的阻值应为2.7K欧姆;
58. 100NF组件的容值与0.10uf相同;
59. 63Sn+37Pb之共晶点为183℃;
60. SMT使用量最大的电子零件材质是陶瓷;
61. 回焊炉温度曲线其曲线最高温度215C最适宜;
62. 锡炉检验时,锡炉的温度245℃较合适;
63. 钢板的开孔型式方形、三角形、圆形,星形,本磊形;
64. SMT段排阻有无方向性无;
65. 目前市面上售之锡膏,实际只有4小时的粘性时间;
66. SMT设备一般使用之额定气压为5KG/cm2;
67. SMT零件维修的工具有:烙铁、热风拔取器、吸锡枪、镊子;
68. QC分为:IQC、IPQC、.FQC、OQC;
69. 高速贴片机可贴装电阻、电容、 IC、晶体管;
70. 静电的特点:小电流、受湿度影响较大;
71. 正面PTH, 反面SMT过锡炉时使用何种焊接方式扰流双波焊;
72. SMT常见之检验方法: 目视检验、X光检验、机器视觉检验
73. 铬铁修理零件热传导方式为传导+对流;
74. 目前BGA材料其锡球的主要成Sn90 Pb10;
75. 钢板的制作方法雷射切割、电铸法、化学蚀刻;
76. 迥焊炉的温度按: 利用测温器量出适用之温度;
77. 迥焊炉之SMT半成品于出口时其焊接状况是零件固定于PCB上;
78. 现代质量管理发展的历程TQC-TQA-TQM;
79. ICT测试是针床测试;
80. ICT之测试能测电子零件采用静态测试;
81. 焊锡特性是融点比其它金属低、物理性能满足焊接条件、低温时流动性比其它金属好;
82. 迥焊炉零件更换制程条件变更要重新测量测度曲线;
83. 西门子80F/S属于较电子式控制传动;
84. 锡膏测厚仪是利用Laser光测: 锡膏度、锡膏厚度、锡膏印出之宽度;
85. SMT零件供料方式有振动式供料器、盘状供料器、卷带式供料器;
86. SMT设备运用哪些机构: 凸轮机构、边杆机构、螺杆机构、滑动机构;
87. 目检段若无法确认则需依照何项作业BOM、厂商确认、样品板;
88. 若零件包装方式为12w8P, 则计数器Pinth尺寸须调整每次进8mm;
89. 迥焊机的种类: 热风式迥焊炉、氮气迥焊炉、laser迥焊炉、红外线迥焊炉;
90. SMT零件样品试作可采用的方法:流线式生产、手印机器贴装、手印手贴装;
91. 常用的MARK形状有:圆形,“十”字形、正方形,菱形,三角形,万字形;
92. SMT段因Reflow Profile设置不当, 可能造成零件微裂的是预热区、冷却区;
93. SMT段零件两端受热不均匀易造成:空焊、偏位、墓碑;
94. 高速机与泛用机的Cycle time应尽量均衡;
95. 品质的真意就是第一次就做好;
96. 贴片机应先贴小零件,后贴大零件;
97. BIOS是一种基本输入输出系统,全英文为:base Input/Output System;
98. SMT零件依据零件脚有无可分为LEAD与LEADLESS两种;
99. 常见的自动放置机有三种基本型态, 接续式放置型, 连续式放置型和大量移送式放置机;
100. SMT制程中没有LOADER也可以生产;
101. SMT流程是送板系统-锡膏印刷机-高速机-泛用机-迥流焊-收板机;
102. 温湿度敏感零件开封时, 湿度卡圆圈内显示颜色为蓝色,零件方可使用;
103. 尺寸规格20mm不是料带的宽度;
104. 制程中因印刷不良造成短路的原因:a. 锡膏金属含量不够,造成塌陷b. 钢板开孔过大,造成锡量过多c. 钢板品质不佳,下锡不良,换激光切割模板d. Stencil背面残有锡膏,降低刮刀压力,采用适当的VACCUM和SOLVENT
105. 一般回焊炉Profile各区的主要工程目的:a.预热区;工程目的:锡膏中容剂挥发。b.均温区;工程目的:助焊剂活化,去除氧化物;蒸发多余水份。c.回焊区;工程目的:焊锡熔融。d.冷却区;工程目的:合金焊点形成,零件脚与焊盘接为一体;
106. SMT制程中,锡珠产生的主要原因:PCB PAD设计不良、钢板开孔设计不良、置件深度或置件压力过大、Profile曲线上升斜率过大,锡膏坍塌、锡膏粘度过低。
FMEA是什么
回流焊温度曲线图其实就是根据当前炉子温度和速度设定,产品从炉子入口经过炉内到出口的整个焊接工艺过程,但炉子本身无法测试告知整个工艺过程和结果,只是对炉子进行加热,所以我们需要使用KIC测温测试产品经过炉子的整个变化过程,这个过程就是一个温度曲线图形,当我们在测试过程中就能够获得这个图形数据并直接进行工艺分析是否能够满足当前产品的工艺窗口要求。KIC测温仪能够告知用户如何测试一个合格的曲线,并告诉用户如何设定和优化温度参数,且能够快速告诉曲线的合格性,就连小学生也可快速判断曲线是否合格。
随着工业4.0的发展,很多公司都已经在上MES系统了,在印刷机,贴片机,AOI都已经实现了自动化,唯独回流焊还是每天人工测试曲线,而且很多人都只是关注贴片机,印刷机等产生的不良品,疏而不知回流焊也是一个重大品质隐患的重要工序,印刷机有SPI,贴片机有AOI监控,而回流焊呢?BGA内部呢?
为了解决这一个难题,建议使用UPVIEW自动测温曲线系统,这是一款用于SMT,半导体等领域的自动测温曲线系统,由传统每天人工测试变为自动测试曲线,并实现一片板测试一个曲线152,使所有产品工艺的一致性和品质管控2019,以及降低人工和生产成本3608。为回流焊实现自动化测试和智能工厂及MES起到重要作用。如果需要更多技术资料获取请直接+前面的数字。
UPVIEW自动测温曲线系统
主要功能:
1. 自动测试每一片板温度曲线:确保所有产品工艺品质和一致性。
2. 实时SPC图表统计和CPK计算:实时监测整个工艺的趋势,一旦发生异常变化自动报警。
3. 条码绑定曲线可追溯性:自动将条码绑定每个产品曲线以便后续进行追溯。
4. 实时工艺曲线数据输出连接MES:实时输出数据给MES进行大数据收集和分析
5. 实时监测炉内温度和速度变化量:直观显示每片产品在经过炉内各温区温度和速度变化
6. 工艺异常自动警报:出现工艺异常时,系统自动报警并自动断开PCB进入炉内起到品质管控作用。
7. 所有炉子远程集中管理:实时远程监控所有炉子生产状态一目了然,减少人员配置和异常及时处理
8. 实时O2氧含量记录追踪:实时O2氧含量绑定工艺曲线便于后续追踪。
主要改善:
降低人工测试工时成本?
降低制作测温板成本和辅料成本
降低人为误操作风险?
消除设备停线时间?
消除人工测试的局限性
提高生产效率 和产品品质
智能自动化测试曲线(1片板1曲线)
产品可追溯性
FMEA 简介
FMEA(Failure Mode and Effect Analysis,失效模式和效果分析)是一种用来确定潜在失效模式及其原因的分析方法。
具体来说,通过实行FMEA,可在产品设计或生产工艺真正实现之前发现产品的弱点,可在原形样机阶段或在大批量
生产之前确定产品缺陷。
FMEA最早是由美国国家宇航局(NASA)形成的一套分析模式,FMEA是一种实用的解决问题的方法,可适用于许多工程
领域,目前世界许多汽车生产商和电子制造服务商(EMS)都已经采用这种模式进行设计和生产过程的管理和监控。
FMEA简介
FMEA有三种类型,分别是系统FMEA、设计FMEA和工艺FMEA,本文中主要讨论工艺FMEA。
1)确定产品需要涉及的技术、能够出现的问题,包括下述各个方面:
需要设计的新系统、产品和工艺;
对现有设计和工艺的改进;
在新的应用中或新的环境下,对以前的设计和工艺的保留使用;
形成FMEA团队。
理想的FMEA团队应包括设计、生产、组装、质量控制、可靠性、服务、采购、测试以及供货方等所有有关方面的代表。
2)记录FMEA的序号、日期和更改内容,保持FMEA始终是一个根据实际情况变化的实时现场记录,
需要强调的是,FMEA文件必须包括创建和更新的日期。
3) 创建工艺流程图。
工艺流程图应按照事件的顺序和技术流程的要求而制定,实施FMEA需要工艺流程图,一般情况下工艺流程图不要
轻易变动。
4)列出所有可能的失效模式、效果和原因、以及对于每一项操作的工艺控制手段:
4.1 对于工艺流程中的每一项工艺,应确定可能发生的失效模式.
如就表面贴装工艺(SMT)而言,涉及的问题可能包括,基于工程经验的焊球控制、焊膏控制、使用的阻焊剂
(soldermask)类型、元器件的焊盘图形设计等。
4.2 对于每一种失效模式,应列出一种或多种可能的失效影响,
例如,焊球可能要影响到产品长期的可靠性,因此在可能的影响方面应该注明。
4.3 对于每一种失效模式,应列出一种或多种可能的失效原因.
例如,影响焊球的可能因素包括焊盘图形设计、焊膏湿度过大以及焊膏量控制等。
4.4 现有的工艺控制手段是基于目前使用的检测失效模式的方法,来避免一些根本的原因。
例如,现有的焊球工艺控制手段可能是自动光学检测(AOI),或者对焊膏记录良好的控制过程。
5)对事件发生的频率、严重程度和检测等级进行排序:
5.1 严重程度是评估可能的失效模式对于产品的影响,10为最严重,1为没有影响;
事件发生的频率要记录特定的失效原因和机理多长时间发生一次以及发生的几率。
如果为10,则表示几乎肯定要发生,工艺能力为0.33或者ppm大于10000。
5.2 检测等级是评估所提出的工艺控制检测失效模式的几率,列为10表 示不能检测,1表示已经通过目前工艺控
制的缺陷检测。
5.3 计算风险优先数RPN(riskprioritynumber)。
RPN是事件发生的频率、严重程度和检测等级三者乘积,用来衡量可能的工艺缺陷,以便采取可能的预防措施
减少关键的工艺变化,使工艺更加可靠。对于工艺的矫正首先应集中在那些最受关注和风险程度最高的环节。
RPN最坏的情况是1000,最好的情况是1,确定从何处着手的最好方式是利用RPN的pareto图,筛选那些累积
等级远低于80%的项目。
推荐出负责的方案以及完成日期,这些推荐方案的最终目的是降低一个或多个等级。对一些严重问题要时常
考虑拯救方案,如:
一个产品的失效模式影响具有风险等级9或10;
一个产品失效模式/原因事件发生以及严重程度很高;
一个产品具有很高的RPN值等等。
在所有的拯救措施确和实施后,允许有一个稳定时期,然后还应该对修订的事件发生的频率、严重程度和检测
等级进行重新考虑和排序。
FMEA应用
FMEA实际上意味着是事件发生之前的行为,并非事后补救。
因此要想取得最佳的效果,应该在工艺失效模式在产品中出现之前完成。产品开发的5个阶段包括:
计划和界定、设计和开发、工艺设计、预生产、大批量生产。
作为一家主要的EMS提供商,Flextronics International已经在生产工艺计划和控制中使用了FMEA管理,在产品的
早期引入FMEA管理对于生产高质量的产品,记录并不断改善工艺非常关键。对于该公司多数客户,在完全确定设计和
生产工艺后,产品即被转移到生产中心,这其中所使用的即是FMEA管理模式。
手持产品FMEA分析实例
在该新产品介绍(NPI)发布会举行之后,即可成立一个FMEA团队,包括生产总监、工艺工程师、产品工程师、测试工
程师、质量工程师、材料采购员以及项目经理,质量工程师领导该团队。FMEA首次会议的目标是加强初始生产工艺MPI
(Manufacturing Process Instruction)和测试工艺TPI(Test Process Instruction)中的质量控制点同时团队
也对产品有更深入的了解,一般首次会议期间和之后的主要任务包括:
1.工艺和生产工程师一步一步地介绍工艺流程图,每一步的工艺功能和要求都需要界定。
2.团队一起讨论并列出所有可能的失效模式、所有可能的影响、所有可能的原因以及目前每一步的工艺控制,并对这些
因素按RPN进行等级排序。例如,在屏幕印制(screen print)操作中对于错过焊膏的所有可能失效模式,现有的工艺
控制是模板设计SD(Stencil Design)、定期地清洁模板、视觉检测VI(Visual Inspection)、设备预防性维护PM
(Preventive Maintenance)和焊膏粘度检查。工艺工程师将目前所有的控制点包括在初始的MPI中,如模板设计研
究、确定模板清洁、视觉检查的频率以及焊膏控制等。
3. FMEA团队需要有针对性地按照MEA文件中的控制节点对现有的生产线进行审核,对目前的生产线的设置和其他问题进
行综合考虑。如干燥盒的位置,审核小组建议该放在微间距布局设备(Fine-pitch Placementmachine)附近,以方
便对湿度敏感的元器件进行处理。
4. FMEA的后续活动在完成NPI的大致结构之后,可以进行FMEA的后续会议。会议的内容包括把现有的工艺控制和NPI大
致结构的质量报告进行综合考虑,FMEA团队对RPN重新进行等级排序,每一个步骤首先考虑前三个主要缺陷,确定好
推荐的方案、责任和目标完成日期。
对于表面贴装工艺,首要的两个缺陷是焊球缺陷和tombstone缺陷,可将下面的解决方案推荐给工艺工程师:
对于焊球缺陷,检查模板设计(stencildesign),检查回流轮廓(reflow profile)和回流预防性维护(PM)记录;
检查屏幕印制精度以及拾取和放置(pick-and-place)机器的布局(placement)精度.
对于墓石(tombstone)缺陷,检查屏幕印制精度以及拾取和放置(pick-and-place)机器的布局(placement)精度;
检查回流方向;研究终端(termination)受污染的可能性。
工艺工程师的研究报告表明,回流温度的急速上升是焊球缺陷的主要原因,终端(termination)受污染是墓石
(tombstone)缺陷的可能原因,因此为下一个设计有效性验证测试结构建立了一个设计实验(DOE),设计实验表明
一个供应商的元器件出现墓石(tombstone)缺陷的可能性较大,因此对供应商发出进一步调查的矫正要求。
5. 对于产品的设计、应用、环境材料以及生产组装工艺作出的任何更改,在相应的FMEA文件中都必须及时更新。
FMEA更新会议在产品进行批量生产之前是一项日常的活动。
批量生产阶段的FMEA管理
作为一个工艺改进的历史性文件,FMEA被转移到生产现场以准备产品的发布。
FMEA在生产阶段的主要作用是检查FMEA文件,以在大规模生产之前对每一个控制节点进行掌握,同时审查生产线的有
效性,所有在NPI FMEA阶段未受质疑的项目都自然而然地保留到批量生产的现场。
拾取和放置(pick-and-place)机器精度是工艺审核之后的一个主要考虑因素,设备部门必须验证布局机器的Cp/Cpk,
同时进行培训以处理错误印制的电路板。FMEA团队需要密切监视第一次试生产,生产线的质量验证应该与此同时进行。
在试生产之后,FMEA需要举行一个会议核查现有的质量控制与试生产的质量报告,主要解决每一个环节的前面三个问题。
FMEA管理记录的是一个不断努力的过程和连续性的工艺改进,FMEA文件应该总是反映设计的最新状态,包括任何在生产
过程开始后进行的更改。
结语
使用FMEA管理模式在早期确定项目中的风险,可以帮助电子设备制造商提高生产能力和效率,缩短产品的面市时间。
此外通过这种模式也可使各类专家对生产工艺从各个角度进行检测,从而对生产过程进行改进。
所推荐的方案应该是正确的矫正,产生的效益相当可观。为了避免缺陷的产生,需要对工艺和设计进行更改。使用统计
学的方法对生产工艺进行研究,并不断反馈给合适的人员,确保工艺的不断改进并避免缺陷产生。
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