SMT贴片机基础培训.ppt
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1、,SMT贴片机基础培训(西门子),课程大纲,表面贴装技术介绍,1,西门子贴片机结构&分类,2,3,机器操作,4,表面贴装元件,5,机器保养,6,机器故障处理,7,机器拾取&贴片过程,什么是表面贴装技术?,SMT(Surface Mount Technology)的英文缩写,中文意思是 表面贴装技术。是新一代电子组装技术,它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件。表面安装不是一个新的概念,它源于较早的工艺,如平装和混合安装。电子线路的装配,最初采用点对点的布线方法,而且根本没有基片。第一个半导体器件的封装采用放射形的引脚,将其插入已用于电阻和电容器封装的单片电路板的通孔中。50年代,
2、平装的表面安装元件应用于高可靠的军方,60年代,混合技术被广泛的应用,70年代,受日本消费类电子产品的影响,无源元件被广泛使用,近十年有源元件被广泛使用。,什么是表面贴装技术?,传统插件技术VS表面贴装技术,自动化程度,类型,THT(Through Hole Technology),SMT(Surface Mount Technology),元器件,双列直插或DIP,针阵列PGA有引线电阻,电容,SOIC,SOT,SSOIC,LCCC,PLCC,QFP,PQFP,片式电阻电容,基板,印制电路板,2.54mm网格,0.8mm0.9mm通孔,印制电路板,1.27mm网格或更细,导电孔仅在层与层互连
3、调用(0.3mm0.5mm),布线密度高2倍以上,厚膜电路,薄膜电路,0.5mm网格或更细,焊接方法,波峰焊,再流焊,面积,大,小,缩小比约1:31:10,组装方法,穿孔插入,表面安装-贴装,自动插件机,自动贴片机,生产效率高,传统插件技术VS表面贴装技术,SMT的主要组成部分,SMT工艺流程(一),表面组装技术,片时元器件,关键技术各种SMD的开发与制造技术产品设计结构设计,端子形状,尺寸精度,可焊型包装盘带式,棒式,华夫盘,散装式,装联工艺,贴装材料,焊锡膏与无铅焊料黏接剂/贴片胶助焊剂导电胶,贴装印制板,涂布工艺,贴装方式,基板材料:有机玻璃纤维,陶瓷板,合金板电路图形设计:图形尺寸设计
4、,工艺型设计,锡膏精密印刷工艺贴片胶精密点涂工艺及固化工艺,纯片式元件贴装,单面或双面SMD与通孔元件混装,单面或双面,贴装工艺:最优化编程,焊接工艺,波峰焊,再流焊:红外热风式,N2保护再流焊,汽相焊,激光焊,通孔器件再流焊,助焊剂涂布方式:发泡,喷雾双波峰,0型波,温度曲线的设定,设备:印刷机,贴片机,焊接设备,清洗设备(在较早的工艺中使用),检测设备,维修设备,清洗技术:清洗剂,清洗工艺,检测技术:焊点质量检测,在现测试,功能检测,防静电,生产管理,SMT工艺流程(二),SMT工艺流程(三),双面再流焊工艺A面布有大型IC器件B面以片式元件为主充分利用 PCB空间,实现安装面积最小化,工
5、艺控制复杂,要求严格常用于密集型或超小型电子产品,如手机。,SMT工艺流程(四),SMT工艺流程(五),SMT(表面安装技术)生产线,生产线计算机/编程站,输入模块,屏幕打印,输送器,SIPLACE HS-50,SIPLACE 80 S-20,回流炉,输出站,SIPLACE 80 F5,SMT 贴片机简述(一),SMT 起源于 70 年代但对SMT最早的普遍接受是发生在八十年代早期,當時只有FUJI 等几種机器进入市场SIEMENS貼片機是在九十年代后期才發展起來的。到目前為止貼片機機種已有數十種甚至上百種但是它們的貼片形式不外乎兩種转塔型拱架型,SMT 贴片机简述(二),转塔型(Turret
6、)元件送料器放于一个单坐标移动的料车上,基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上,贴片头安装在一个转塔上,工作时,料车将元件送料器移动到取料位置,贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件,经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度),在转动过程中经过对元件位置与方向的调整,将元件贴放于基板上。对元件位置与方向的调整方法:1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法能达到的精度有限,较晚的机型已再不采用。2)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向,相机固定,贴片头飞行划过相机上空,进行成像识别。,SMT 贴片机简述(三),转塔型(Turret)一般,转塔上安装有十几到
7、二十几个贴片头,每个贴片头上安装24个真空吸嘴(较早机型)至56个真空吸嘴(现在机型)。由于转塔的特点,将动作细微化,选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成,所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.080.10秒钟一片元件此机型在速度上是优越的,适于大批量生产,但其只能用带状包装的元件,如果是密脚、大型的集成电路(IC),只有托盘包装,则无法完成,因此还有赖于其它机型来共同合作。这种设备结构复杂,造价昂贵,最新机型约在US$50万,是拱架型的三倍以上。,SMT 贴片机简述(四),拱架型(Gantr
8、y):元件送料器、基板(PCB)是固定的,贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动,将元件从送料器取出,经过对元件位置与方向的调整,然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上,所以得名。对元件位置与方向的调整方法:1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法能达到的精度有限,较晚的机型已再不采用。2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法可实现飞行过程中的识别,但不能用于球栅列陈元件BGA。3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向,一般相机固定,贴片头飞行划过相机上空,进行成像识别,比激光识别耽误一点时间,但可识
9、别任何元件,也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统,机械结构方面有其它牺牲。,SMT 贴片机简述(五),拱架型(Gantry):这种形式由于贴片头来回移动的距离长,所以速度受到限制。现在一般采用多个真空吸料嘴同时取料(多达上十个)和采用双梁系统来提高速度,即一个梁上的贴片头在取料的同时,另一个梁上的贴片头贴放元件,速度几乎比单梁系统快一倍。但是实际应用中,同时取料的条件较难达到,而且不同类型的元件需要换用不同的真空吸料嘴,换吸料嘴有时间上的延误。这类机型的优势在于:系统结构简单,可实现高精度,适于各种大小、形状的元件,甚至异型元件,送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产,也可多台机组合
10、用于大批量生产。,表面贴装设备,SIEMENS,GSM 2,SANYO,AX5,课程大纲,表面贴装技术介绍,1,西门子贴片机结构&分类,2,3,机器操作,4,表面贴装元件,5,机器保养,6,机器故障处理,7,机器拾取&贴片过程,西门子贴片机简述(一),SIEMENS贴片机是由德国SIEMENS公司下属子公司西门子装配与物流系统有限公司研发并制造的一种用于在电子制造工业中装配各种型号及形状的电子产品的机器.与同样的处理加工能力的不同制造商的机器相比较,SIEMENS机器具有高速,多用途,多功能,操作简便,占地面积小,嗓音污染小,人机对话界面简单等特点。一般说来,按照用途来分,可将SIEMENS机
11、器分为高速贴片机多功能泛用机,西门子贴片机简述(二),高速贴片机又可分为HS系列及80S系列,如:HS50/HS60/S20/S23/S25/S27HS系列机器称为超高速贴片机,具有非常高的贴装率,理想状态下最高60,000/h,可以贴装02010805R/C,SOT23,POWER,TR1210-1812,Melf 等元件.贴装精度:90m4Sigma 67.5m3Sigma贴装可靠性:对0201吸料率99.599.贴片率100dpm 80S系列机器称为高速贴片机,80表示它每区最多的供料器承载量为80站.它可以贴装的范围和HS系列机器大致相同,只是80S20不能贴装0201型的元件.贴装速
12、度:最大27,000/h 最小20,000/h贴装精度:90m4Sigma 67.5m3Sigma(80S20不同)贴装可靠性:对0201吸料率99.599.8%(80S20除外)贴片率100dpm,西门子贴片机简述(三),多功能泛用机多功能泛用机是用来贴装各种大尺寸,异形元件,BGA,Flip Chip等,相较与高速机,它具有更高的贴装精度及贴装稳定性.因为它不但可以贴装高速机所能贴装的元件,而且还能贴装各种异形的元件,所以称它为多功能泛用机.多功能泛用机一般分为80F4,80F5,80F5HM,HF系列这几种机型.,西门子贴片机简述(四),多功能泛用机80F4&80F5&80F5H这三种机
13、型它们的机器结构及设计思路是完全相同的,只是80F5&80F5HM相较于80F4其精度更高一些,这是因为80F5&80F5HM所采用的照相系统比80F4更加精密,其余部分大体相同.HF系列机器是SIEMENS公司为了迎合市场需求,于前年才推出的一种既可用来高速贴装0201等体积小的元件,又可在保证精度的前提下高速地贴装大体积,不规则的元件.它的机器配置非常灵活,可以根据客户的不用需求来对机器进行选配,对提高客户对机器的利用率非常有效.,西门子贴片机简述(五),80F5HM 贴装精度:旋转头:52m3SigmaIC头:37.5m3Sigma80F4 贴装精度:旋转头:67.5m3SigmaIC头
14、:37.5m3SigmaHF3 贴装精度:旋转头:55m4SigmaIC头:30m4Sigma,贴装精度,西门子贴片机简述(六),SIEMENS貼片机的型号及含义 1.Fxx 如80F380F4,80F5 其中80代表可架裝80只標准8MM FEEDER,F代表FINE PITCH 泛用機 3.4.5代表第几代產品。,西门子贴片机简述(七),SIEMENS貼片机的型号及含义 2.HSxx 如HS50 其中HS代表HIGH SPEED 超高速機 50代表理想狀態的貼裝點數為50000 點每小時。,西门子贴片机简述(八),SIEMENS貼片机的型号及含义3.Sxx 如80S2080S23,80S2
15、5 其中80代表可架裝80只標准8MM FEEDER,S代表SPEED 高速機 20.23.25代表理想狀態的貼裝點數為 200002300025000點每小時。,SIPLACE 80 F4的外形,WPC,印刷电路板输送器,压缩空气接口,悬臂,x,y,收集与贴片,拾取与贴片,SIPLACE HS-50的外形,区域4,14 区域每个包括以下元件:悬臂 收集与贴片 送料器区域 带容器 交换料台轨道,区域3,区域2,印刷电路板输送方向,区域1,80S/F机器结构综述(一),80S/F的控制箱,80S/F机器结构综述(二),由于M44型MC上没有集成同轴电缆插头,所以S20&F4&F5使用AUI界面做
16、为MC和局域网的一个界面.使用这一界面,网络信号可以从同轴电缆(LAN网络)传送到M44上的一根15极带状电缆.至于M54,由于集成了插头,所以不再需要AUI界面.80S/F系列机器的轴控卡和HS50在用途上是一样的,部分机型的卡是可以和HS50互换的,如:80S25&80S27等.轴控卡上的状态指示灯的定义也和HS50是一致的.一张ICOS卡可以控制四个照相机。我们的机器只有一个显示器,为了能够显示四种图像,我们将这些信号接到一个转换板上,通过调节旋钮来显示不同的图像.80S20/80F4的ICOS卡型号为MVS240,这种卡的EPROM是不可以直接升级的,如果要升级,需要更换EPROM.8
17、0S23/80S25/80S27/80F5/80F5HM这几种机型上的ICOS卡型号是MVS340.这种卡的版本是随着Station Computer的软件版本不同而自动进行更新的,80S/F的控制箱,80S/F机器结构综述(三),80S25相较于F4/F5/F5HM在控制箱的不同之处就是多了一块Transport control card.80S27由于应用了125KB/sec的低速CAN Bus,所以就不再需要三张I/O card.而是在控制箱多了一块CAN B us 控制卡.在communication card上,最上面的两个接口是CAN Bus接口,主要用来控制贴片头上的步进电机,C
18、amera照明控制,I/O接口.第三个接口接的是component table location 3.第四个接口是选项.第五个接口接component table location 1.最后一个接WPC 或是共面性检查用,80S/F的控制箱,80S/F机器结构综述(四),左图所示是S25的伺服箱.同HS50相同,在伺服箱都有伺服卡,刹车卡,电源卡,防撞卡,Ballast card以及电压检测点.详细的各卡的名称如下:,80S/F的伺服箱,80S/F机器结构综述(五),80S/F的悬臂系统,80S/F机器结构综述(六),(1)元件照明控制板(2)吸嘴光栅盘(1-12)(3)弃料位的调节装置(4)
19、Star旋转马达(5)中间分配板(6)z 轴马达(7)元件照相机(8)元件照明系统 所有元件均以相同的循环时间插入在插入元件以前,用光电视觉系统测量元件识别照相机拍到当时元件的图像。此外,还确定了元件的精确位置当元件封装形式与设定的封装形式相比较,以便对其进行识别任何不被识别的元件都会被拒收转台把元件转到所需的贴片位置,80S/F的旋转头系统(SP12),80S/F机器结构综述(七),(1)元件照明控制板(2)吸嘴光栅盘(1-6)(3)弃料位置的调节装置(4)Star旋转轴马达(5)中间分配板(6)Z 轴马达(7)元件照相机(8)标准元件照明系统,80S/F的旋转头系统(SP6),80S/F机
20、器结构综述(八),(1)元件照明控制板(2)吸嘴光栅盘(1-6)(3)弃料位置的调节装置(4)Star旋转轴马达(5)中间分配板(6)Z 轴马达(7)元件照相机(8)标准元件照明系统,80F的IC头系统,80S/F机器结构综述(九),HS50机器结构综述(一),HS50的控制箱,ICOS卡用来处理贴片机的图象信息图象多路选择控制卡,用于在SC,MC PA1 PA2的图象及视频输出之间进行转换MC机器控制器 MC的软驱和硬盘CAN Bus控制卡 左边第一张为Fast CAN Bus(125kBit/s),由它负责控制机器的输入输出信号,轨道的传输等,第二张为Slow CAN Bus(500kBi
21、t/s),负责控制机器旋转头,送料台以及切刀部分。(这两张卡可以互换)1-4轴控卡分别 控制贴片机的四个悬臂的X,Y 及贴片头的Star5-7轴控卡分别控制贴片头的小轴DP&Z轴动作,HS50机器结构综述(二),CE-counting error 表示轴计数错误BE-Board error 表示轴硬件错误0-Zero pulse 零脉冲,当轴运行到零脉冲位置时,此灯亮In Initialized 轴初始化ED End signal 轴运动的结束信号ON Servo switch 轴上电开关,Axes board A362 LED Status,HS50机器结构综述(三),伺服箱将轴控卡给出的信
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