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  • 热度 2
    2018-1-12 16:16
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      随着电子行业的发展,电子产品得到了极其广泛的应用。电子产品功能多样化,室外应用环境也趋于复杂化,涌现出功能各异的电子产品。PCB设计朝着功能化发展,PCB作为电子元器件安装和互连使用的印制电路板必须适应当前表面安装技术(SMT)的迅速发展,现已普遍地把贴装表面安装元器件(SMD)的印制板称作表面安装印制板(SMB),它包括了较简单的单面板、较为复杂的双面印制板,也包括难度高、更为复杂的多层板。那么我们来看看为了顺应电子行业的快速发展,生产SMD中新技术有哪些发展动态。   1、高精度照相底片制作技术   光绘机向高精度和高速度方向发展,采用激光绘图系统代替普通光绘机,以色列Orbotech 公司的光绘系统是其代表,过去需十多小时绘成的照相底片,现只要十分钟左右即可完成,而且精度提高,可达 O.O03mm,该系统由 CAM 工作站,激光绘图仪和若干配套设备(如:自动上片机,自动下片机,自动显影机等)组成,并配备功能强大的软件,由于此设备价格昂贵且专业化程度高,因此已出现了激光光绘专业化公司。   2、小孔、微孔的钻孔技术   由于 SMB 上的金属化孔只作互连用,因此要求孔径越小越好,钻小孔和微孔需要小直径高韧性硬质合金钻头;高转速(12-16万转/分,最高已有35万转/分)、高稳定性、高精度的计算机数控钻床;能够减少钻头漂移和钻孔发热量的专用盖板、垫板材料及啄钻技术 (由于板厚,一个孔需分2-3次才钻透,要求有高的重复精度)或采用激光钻孔技术钻出微孔,为了提高效率,国外已有自动上下料的数控钻床。   3 、微小孔的深孔镀技术   一般将板厚/孔径比大于5:1的称为深孔,(实际上已高达10:1、20:1),要使整个孔径内得到镀层均匀的金属化孔是很困难的,因为孔直径小,孔深,镀液在孔内不易流动交换,易在孔壁产生气泡, 因此, 微小孔的深孔镀技术除采用高分散能力的镀液外, 还要在电镀设备上实现孔内镀液畅通交换,这可采用强烈机械搅拌、振动、超声搅动和水平喷镀等技术,另外还要注意孔壁镀前处理,设法提高孔壁的湿润性。   解决微小孔深孔镀的另一方法是采用化学镀加成技术, 使孔壁镀层不受电力线不均匀的影响,得到孔壁均匀的化学镀层,还有采用直接电镀技术、黑孔技术等等。直接电镀有碳膜法, 钯膜法和高分子导电膜法三大类。 碳膜法占主导地位。 直接电镀技术不仅减少污染,而且降低生产成本,简化工艺,提高层间互连质量和可靠性。 1994年全世界已有250条直接电镀生产线,今后还将快速增长。   黑孔化工艺是采用含碳微粒的黑孔化溶液取代化学镀铜工艺,碳粒子直径在10——20μm左右,溶液含碳量约1.35-1.43%,此溶液不含络合剂、不用甲醛,简化了工艺步骤,减少了污染,是具有发展前途的工艺,黑孔工艺过程如下:清洁(60-65℃) -- 水洗 -- 微蚀-- 水洗 -- 浸入黑孔化溶液中 -- 烘干(100-150,20分) -- 微蚀去膜(30℃,30+/5秒) -- 水洗 -- 电镀铜。   4 、细导线图形外观自动光学检查(AOI)技术   当导线细至 O.1-0.15mm 时, 已无法用目视检查导线上的缺口、 断路、 针孔、 侧蚀等缺   陷,必须采用自动光学检测设备,特别对多层板内层细线条,采用 AOI 后可有效地提高成   品率,防止成品报废,因此虽然设备很贵(30万美元以上),但对于多层板生产还是合算的。   AOI 现已成为精细导线多层板生产中必备设备。   5、裸板通断测试技术   SMB 给裸板测试技术带来了两个新问题:   1 测试点不再是金属化孔而是焊盘,要求采用适于表面安装测试用的插针。   2 由于裸板测试网络从2.54mm 缩小到1.27、0.635mm,使针床上测试针过于密集,不少插针处于斜向状态,裸板测试愈来愈困难,设备愈来愈复杂,价格愈来愈昂贵 (30万美元以上),有美国 TRACE 公司9090系列、Probot 公司的 Six-D 系列以及 MANIA 公司、 Tibor Darvas 公司、 Circuit Line 等公司的产品, 近年来, 英国 BSL 公司和美国 Probot公司推出了不用针床的移动探针测试方法和设备(约20万美元),有立式和平放式两种。   6、真空层压技术   为了彻底解决多层板压制工艺中产生气泡的问题, 提高层间粘合力, 采用真空层压技术是必然趋势,除了真空层压机之外,也可采用较为简单的真空框架实现真空层压。   7、高精度、高密度、细线条成像技术   为了制造高精度、 高密度细线条, 首先要解决光致抗蚀剂问题, 最近有如下四个方面的进展   (1)干膜向薄型,无 Mylar 覆盖膜,高速感光和专用途方向发展。   (2)使用液态光致抗蚀抗电镀印料(也称湿膜)   (3)电沉积(ED)抗蚀剂和生产线   采用电沉积抗蚀剂是目前制作细导线的先进 PCB 工艺,一般工艺过程是:表面准备(除   去表面油污,杂质) -- ED 电沉积,10-20μm 厚 --水洗(除去不必要的 ED)干燥 --涂覆保护层(PVAl-3μm)厚 --干燥 --冷却 --感光成像。   (4)激光直接成像技术   激光扫描直接成像不需照相底片, 直接扫描在专门的激光感光干膜上成像, 由于它不需底片,从而避免了底片的缺陷产生的影响及修版,并可直接连接 CAD/CAM,缩短了生产周期,提高了定位精度,适用于小批量多品种生产。   以上几种方法比较如下:一般干膜可做出0.1mm 的细导线;湿膜为0.075mm;特殊干膜(特薄型和无覆盖层型)为0.05mm;ED 抗蚀剂和激光直接成像为0.05mm。   为制造高精度的细导线图形, 除了要提高光致抗蚀剂性能外, 还必须注意覆铜板表面处理工艺, 由于尼龙磨料刷辊对铜箔表面有较深的划痕, 影响细导线成像, 易形成断线或缺口,因此发展了浮石粉擦板机和化学清洗设备以代替尼龙磨料刷辊型刷板机, 高精度、 细导线成像时还要注意曝光工艺,选择合适的曝光机,采用平行光源设备进行曝光可提高精度。   8、SMB 表面处理技术   如上所述,SMB 上的连接盘表面处理采用热熔的锡铅合金电镀层或垂直式热风整平焊料涂覆层均使连接盘表面呈弧形和厚薄不均, 使贴装 sMD 定位不准, 为此对双面和多层 SMB要采用水平式热风整平技术或化学镀等其它镀(涂)覆层, 使连接盘表面平整。 在裸铜上涂复新型水溶性耐热预焊剂也可替代热风整平工艺,平整度符合 SMB 要求,并具有防氧化和长期存放后有优良的可焊性。   9、液态感光阻焊膜自动生产技术   由于 SMB 上连接盘和导线尺寸变小,采用网印技术难于做成高精度的阻焊图形,因此发展了幕帘式涂覆液体感光阻焊膜和感光阻焊油墨, 两者在涂覆、 干燥后均采用照相底片曝光、显影制得阻焊图形,阻焊图形精度高,能满足 SMB 需要而被广泛采用,国外已开发了幕帘式涂覆生产线、7kW 大功率真空曝光机、高喷压显影机等新设备。我国有几家印制板厂已引进了美国 Ciba-Geigy 公司或 Svecia 公司或 Coates 公司的先进的帘涂阻焊生产线。 此外还有采用静电喷涂感光阻焊膜。   10、新型覆铜箔基板材料   SMB 对 PCB 基材提出了更高的要求,要求高的尺寸稳定性、低的膨胀系数,高的耐热性、 低的介电常数和低损耗; 超多层板为控制厚度和特性阻抗要求使用≤O.1mm 的薄铜箔板材和薄预浸材料;为适应制造细导线,减少侧蚀,要求使用5μm,10μm 的超薄铜箔,国外已开发了聚酰亚胺、BT 树脂和石英纤维、芳纶纤维等增强的新型覆铜箔基材,以满足 SMB的需要。   11、计算机集成制造管理系统硬件和软件   采用计算机联网管理 PCB 工厂的生产经营全过程,使厂长、经理能及时掌握 PCB 生产实时运行情况和及时处理出现的问题,将工厂生产经营全过程处于严格和高效的管理控制下,从而提高工作效率,缩短生产周期,提高产品质量,使 PCB 企业获得最佳经济效益,美国 CIM-NET 系统公司专门为 PCB 企业开发了先进计算机集成制造系统及其相应的应用软件系统。   12、CAD/CAM 系统   制造 SMB 需要有设计表面安装印制板的先进 CAD 工作站硬件和 CAD/CAM 软件、数据库软件、专家系统软件和网络系统软件。   CAM 应包括有 PCB 设计输入,可对电路图形进行编辑、校正、修理和拼版,以磁盘为介质材料,并输出光绘、钻孔和检测(包括 AOI 和电气检测)的自动化数据。   国外先进的 CAD 系统有:美国 Gerber 公司的 CAMPLAM 和 ECAM, Jadason 公司的PLANMASTER。以色列 Orbotech 公司的 Xpert l00工作站等。   13、洁净技术   由于 SMB 高密度,高精度,细线条,细间距,必然对环境条件的要求极为严格,除厂房要求恒温恒湿外, 照相间, 干膜间, 网印间, 多层板叠层间要求厂房空气洁净度达 l 万级,国外专家认为生产 O.13mm 细线 PCB,必需有一个 l 万级的洁净室,对高档次的 SMB,洁净度要求更高,要求达到 lO00级, 而且要定期检测, 对工艺用水也要求使用电阻大于1MΩ 的纯水,并有相应的测试仪器。14、环境保护技术   当前我国 PCB 行业环境污染情况相当严重,大部分企业领导的环境保护意识薄弱。根本上解决环境污染还需开发无污染和少污染新工艺, 开发循环再生回收新工艺, 实行清洁生产,推行 ISO14000。在印制板生产全过程中,要求节约原材料和能源,取消有毒的原材料, 减少各种废弃物的排放量和毒性。 最大限度减少工业生产对环境的负面影响, 使企业最大地获得经济效益。 清洁生产是工业污染由末端治理转向生产过程控制的新的战略性转变。是实现工业可持续发展的重要手段。   以上即是总结的生产SMD中新技术的发展动态,更多行业信息可查阅快点学院订阅号:eqpcb_cp。   随着电子行业的发展,电子产品得到了极其广泛的应用。电子产品功能多样化,室外应用环境也趋于复杂化,涌现出功能各异的电子产品。PCB设计朝着功能化发展,PCB作为电子元器件安装和互连使用的印制电路板必须适应当前表面安装技术(SMT)的迅速发展,现已普遍地把贴装表面安装元器件(SMD)的印制板称作表面安装印制板(SMB),它包括了较简单的单面板、较为复杂的双面印制板,也包括难度高、更为复杂的多层板。那么我们来看看为了顺应电子行业的快速发展,生产SMD中新技术有哪些发展动态。   1、高精度照相底片制作技术   光绘机向高精度和高速度方向发展,采用激光绘图系统代替普通光绘机,以色列Orbotech 公司的光绘系统是其代表,过去需十多小时绘成的照相底片,现只要十分钟左右即可完成,而且精度提高,可达 O.O03mm,该系统由 CAM 工作站,激光绘图仪和若干配套设备(如:自动上片机,自动下片机,自动显影机等)组成,并配备功能强大的软件,由于此设备价格昂贵且专业化程度高,因此已出现了激光光绘专业化公司。   2、小孔、微孔的钻孔技术   由于 SMB 上的金属化孔只作互连用,因此要求孔径越小越好,钻小孔和微孔需要小直径高韧性硬质合金钻头;高转速(12-16万转/分,最高已有35万转/分)、高稳定性、高精度的计算机数控钻床;能够减少钻头漂移和钻孔发热量的专用盖板、垫板材料及啄钻技术 (由于板厚,一个孔需分2-3次才钻透,要求有高的重复精度)或采用激光钻孔技术钻出微孔,为了提高效率,国外已有自动上下料的数控钻床。   3 、微小孔的深孔镀技术   一般将板厚/孔径比大于5:1的称为深孔,(实际上已高达10:1、20:1),要使整个孔径内得到镀层均匀的金属化孔是很困难的,因为孔直径小,孔深,镀液在孔内不易流动交换,易在孔壁产生气泡, 因此, 微小孔的深孔镀技术除采用高分散能力的镀液外, 还要在电镀设备上实现孔内镀液畅通交换,这可采用强烈机械搅拌、振动、超声搅动和水平喷镀等技术,另外还要注意孔壁镀前处理,设法提高孔壁的湿润性。   解决微小孔深孔镀的另一方法是采用化学镀加成技术, 使孔壁镀层不受电力线不均匀的影响,得到孔壁均匀的化学镀层,还有采用直接电镀技术、黑孔技术等等。直接电镀有碳膜法, 钯膜法和高分子导电膜法三大类。 碳膜法占主导地位。 直接电镀技术不仅减少污染,而且降低生产成本,简化工艺,提高层间互连质量和可靠性。 1994年全世界已有250条直接电镀生产线,今后还将快速增长。   黑孔化工艺是采用含碳微粒的黑孔化溶液取代化学镀铜工艺,碳粒子直径在10——20μm左右,溶液含碳量约1.35-1.43%,此溶液不含络合剂、不用甲醛,简化了工艺步骤,减少了污染,是具有发展前途的工艺,黑孔工艺过程如下:清洁(60-65℃) -- 水洗 -- 微蚀-- 水洗 -- 浸入黑孔化溶液中 -- 烘干(100-150,20分) -- 微蚀去膜(30℃,30+/5秒) -- 水洗 -- 电镀铜。   4 、细导线图形外观自动光学检查(AOI)技术   当导线细至 O.1-0.15mm 时, 已无法用目视检查导线上的缺口、 断路、 针孔、 侧蚀等缺   陷,必须采用自动光学检测设备,特别对多层板内层细线条,采用 AOI 后可有效地提高成   品率,防止成品报废,因此虽然设备很贵(30万美元以上),但对于多层板生产还是合算的。   AOI 现已成为精细导线多层板生产中必备设备。   5、裸板通断测试技术   SMB 给裸板测试技术带来了两个新问题:   1 测试点不再是金属化孔而是焊盘,要求采用适于表面安装测试用的插针。   2 由于裸板测试网络从2.54mm 缩小到1.27、0.635mm,使针床上测试针过于密集,不少插针处于斜向状态,裸板测试愈来愈困难,设备愈来愈复杂,价格愈来愈昂贵 (30万美元以上),有美国 TRACE 公司9090系列、Probot 公司的 Six-D 系列以及 MANIA 公司、 Tibor Darvas 公司、 Circuit Line 等公司的产品, 近年来, 英国 BSL 公司和美国 Probot公司推出了不用针床的移动探针测试方法和设备(约20万美元),有立式和平放式两种。   6、真空层压技术   为了彻底解决多层板压制工艺中产生气泡的问题, 提高层间粘合力, 采用真空层压技术是必然趋势,除了真空层压机之外,也可采用较为简单的真空框架实现真空层压。   7、高精度、高密度、细线条成像技术   为了制造高精度、 高密度细线条, 首先要解决光致抗蚀剂问题, 最近有如下四个方面的进展   (1)干膜向薄型,无 Mylar 覆盖膜,高速感光和专用途方向发展。   (2)使用液态光致抗蚀抗电镀印料(也称湿膜)   (3)电沉积(ED)抗蚀剂和生产线   采用电沉积抗蚀剂是目前制作细导线的先进 PCB 工艺,一般工艺过程是:表面准备(除   去表面油污,杂质) -- ED 电沉积,10-20μm 厚 --水洗(除去不必要的 ED)干燥 --涂覆保护层(PVAl-3μm)厚 --干燥 --冷却 --感光成像。   (4)激光直接成像技术   激光扫描直接成像不需照相底片, 直接扫描在专门的激光感光干膜上成像, 由于它不需底片,从而避免了底片的缺陷产生的影响及修版,并可直接连接 CAD/CAM,缩短了生产周期,提高了定位精度,适用于小批量多品种生产。   以上几种方法比较如下:一般干膜可做出0.1mm 的细导线;湿膜为0.075mm;特殊干膜(特薄型和无覆盖层型)为0.05mm;ED 抗蚀剂和激光直接成像为0.05mm。   为制造高精度的细导线图形, 除了要提高光致抗蚀剂性能外, 还必须注意覆铜板表面处理工艺, 由于尼龙磨料刷辊对铜箔表面有较深的划痕, 影响细导线成像, 易形成断线或缺口,因此发展了浮石粉擦板机和化学清洗设备以代替尼龙磨料刷辊型刷板机, 高精度、 细导线成像时还要注意曝光工艺,选择合适的曝光机,采用平行光源设备进行曝光可提高精度。   8、SMB 表面处理技术   如上所述,SMB 上的连接盘表面处理采用热熔的锡铅合金电镀层或垂直式热风整平焊料涂覆层均使连接盘表面呈弧形和厚薄不均, 使贴装 sMD 定位不准, 为此对双面和多层 SMB要采用水平式热风整平技术或化学镀等其它镀(涂)覆层, 使连接盘表面平整。 在裸铜上涂复新型水溶性耐热预焊剂也可替代热风整平工艺,平整度符合 SMB 要求,并具有防氧化和长期存放后有优良的可焊性。   9、液态感光阻焊膜自动生产技术   由于 SMB 上连接盘和导线尺寸变小,采用网印技术难于做成高精度的阻焊图形,因此发展了幕帘式涂覆液体感光阻焊膜和感光阻焊油墨, 两者在涂覆、 干燥后均采用照相底片曝光、显影制得阻焊图形,阻焊图形精度高,能满足 SMB 需要而被广泛采用,国外已开发了幕帘式涂覆生产线、7kW 大功率真空曝光机、高喷压显影机等新设备。我国有几家印制板厂已引进了美国 Ciba-Geigy 公司或 Svecia 公司或 Coates 公司的先进的帘涂阻焊生产线。 此外还有采用静电喷涂感光阻焊膜。   10、新型覆铜箔基板材料   SMB 对 PCB 基材提出了更高的要求,要求高的尺寸稳定性、低的膨胀系数,高的耐热性、 低的介电常数和低损耗; 超多层板为控制厚度和特性阻抗要求使用≤O.1mm 的薄铜箔板材和薄预浸材料;为适应制造细导线,减少侧蚀,要求使用5μm,10μm 的超薄铜箔,国外已开发了聚酰亚胺、BT 树脂和石英纤维、芳纶纤维等增强的新型覆铜箔基材,以满足 SMB的需要。   11、计算机集成制造管理系统硬件和软件   采用计算机联网管理 PCB 工厂的生产经营全过程,使厂长、经理能及时掌握 PCB 生产实时运行情况和及时处理出现的问题,将工厂生产经营全过程处于严格和高效的管理控制下,从而提高工作效率,缩短生产周期,提高产品质量,使 PCB 企业获得最佳经济效益,美国 CIM-NET 系统公司专门为 PCB 企业开发了先进计算机集成制造系统及其相应的应用软件系统。   12、CAD/CAM 系统   制造 SMB 需要有设计表面安装印制板的先进 CAD 工作站硬件和 CAD/CAM 软件、数据库软件、专家系统软件和网络系统软件。   CAM 应包括有 PCB 设计输入,可对电路图形进行编辑、校正、修理和拼版,以磁盘为介质材料,并输出光绘、钻孔和检测(包括 AOI 和电气检测)的自动化数据。   国外先进的 CAD 系统有:美国 Gerber 公司的 CAMPLAM 和 ECAM, Jadason 公司的PLANMASTER。以色列 Orbotech 公司的 Xpert l00工作站等。   13、洁净技术   由于 SMB 高密度,高精度,细线条,细间距,必然对环境条件的要求极为严格,除厂房要求恒温恒湿外, 照相间, 干膜间, 网印间, 多层板叠层间要求厂房空气洁净度达 l 万级,国外专家认为生产 O.13mm 细线 PCB,必需有一个 l 万级的洁净室,对高档次的 SMB,洁净度要求更高,要求达到 lO00级, 而且要定期检测, 对工艺用水也要求使用电阻大于1MΩ 的纯水,并有相应的测试仪器。14、环境保护技术   当前我国 PCB 行业环境污染情况相当严重,大部分企业领导的环境保护意识薄弱。根本上解决环境污染还需开发无污染和少污染新工艺, 开发循环再生回收新工艺, 实行清洁生产,推行 ISO14000。在印制板生产全过程中,要求节约原材料和能源,取消有毒的原材料, 减少各种废弃物的排放量和毒性。 最大限度减少工业生产对环境的负面影响, 使企业最大地获得经济效益。 清洁生产是工业污染由末端治理转向生产过程控制的新的战略性转变。是实现工业可持续发展的重要手段。   以上即是总结的生产SMD中新技术的发展动态,更多行业信息可查阅快点学院订阅号:eqpcb_cp。 ​ ​
  • 热度 1
    2017-12-6 16:47
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    1.半导体定义: 半导体是一种材料,是指在常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。半导体在所有的电子制造行业都有着举足轻重的作用。比如说二极管就是由半导体制成的器件。半导体的导电性可以根据其所处外部条件的不同而不同,可以由完全不导电到完全导电。所以说,它可以用来制作具有不同状态的电子元器件。无论是科学技术还是经济实惠还是实用价值,半导体都是屈指可数的好材料。像硅硅半导体、锗半导体、砷化镓半导体等半导体材料中,硅半导体在电子制造上用度是最广的,也是商业上使用最普遍的一种半导体材料。半导体相对于绝缘体和导电体来说,具有的历史比较短,据材料显示,半导体材料是在20世纪30年代时才被学术界认可,才真正的走进生活。   既然是介绍半导体,那么久不得不介绍一个专有名词“本征半导体”。本征半导体简单来说就是不含任何杂质也没有任何晶格缺陷的半导体。但是由于本征半导体的电阻率比较大,没有多大实用价值,故在商业上用到的并不多。   2.半导体分类: 我们知道绝缘体和导体的材料都比较多,所以半导体材料也不会少。半导体材料一般都是根据化学成分分类,一类是元素半导体,一类是化合物半导体。元素半导体中最常用到的是锗半导体和对半导体;化合物半导体中用到的比较多,像砷化镓半导体、磷化镓半导体、硫化镉半导体等等。   3.半导体历史进程: 半导体的发现其实可以追溯到1833年,此时的英国的法拉第发现了硫化银,它能随着温度的上升而降低其本身的电阻。这是半导体现象首次被发现。之后在1839年,法国的贝克莱尔发现了一个现象,那就是子啊关照下,半导体和电解质接触形成的节可以产生电压。这个现象也是现在我们熟知的光生伏特效应。1873年,又一位英国的科学家史密斯发现了半导体的又一个特性——光导电效应。详细发展过程就不一一举例了。但是,有一个疑点,那就是问什么半导体这个定义需要花这么长的时间才被学术界认可呢?这个问题详细情况还需要阅读材料《The coming of Materials Science》。   4.半导体的五大特性: 半导体具有掺杂性、热敏性、光敏性、负电阻率温度特性和整流特性五大特性。   5.半导体在集成电路上的运用: 集成电路的基础是晶体管,而晶体管的基础则是半导体,故集成电路的基础是半导体。其中最常见的、商业应用最广的半导体是硅半导体。那么为什么硅半导体会成为集成电路的宠儿呢?我们可以分一下几点考虑。 第一点:懂化学的人都知道,地球上含量最多的四位元素是氧硅铝铁,根据这个顺序,我们知道硅是地球上含量排名第二的元素。地壳中含量最丰富的就是硅,这也就说提取硅半导体原材料成本低。 第二点:硅半导体中很容易人工控制其参杂浓度,比较方便得到符合要求的元器件,也就是晶体管。并且其表面上的硅经过氧化,会形成一层非常稳定的氧化膜二氧化硅来充当绝缘膜。 第三点:在工艺方面,硅半导体比较容易实现氧化、光刻等工艺流程。并且其性能的可控性相对于其他类型的半导体的性能的可控性高。 相关阅读: smt贴片加工   pcb样板打样
  • 热度 5
    2013-1-4 19:49
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    建库时很有用的一个标准。    
  • 2012-1-17 14:35
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    几种常用的SMT装配工艺检查方法   检查是一种以产品为中心的活动,而监测是以工艺为中心的活动。两者对于一个品质计划都是需要的,但是,长期的目标应该是少一点产品检查和多一点工艺监测。产品检查是被动的(缺陷已经发生),而工艺监测是主动的(缺陷可以防止) - 很明显,预防比对已经存在的缺陷作被动反应要有价值地多。     检查其实是一个筛选过程,因为它企图找出不可接受的产品去修理。事实十分清楚,大量的检查不一定提高或保证产品品质。德明(Deming)十四点中的第三点说,“不要指望大批检查”。德明强调,一个强有力的工艺应该把重点放在建立稳定的、可重复的、统计上监测的工艺目标上,而不是大批量的检查。检查是一个主观的活动,即使有相当程度的培训,它也是一个困难的任务。在许多情况中,你可以叫一组检查员来评估一个焊接点,但是得到几种不同的意见。   检查可以经常提醒你,你的装配工艺是不是还有太多的变量。即使在你的制造工艺能够达到持续的零缺陷生产之后,某种形式的检查或者监测对于保证所希望的质量水平还是必要的。表面贴装装配是一系列非常复杂的事件与大量单独行动。我们的诀窍是要建立一个平衡的检查(inspection)与监测(monitering)的策略,而不需要进行100%的检查。本文要讨论的是检查方法、技术和手工检查工具,以及回顾一下自动检查工具和使用检查结果(缺陷数量与类型)来改善工艺与产品的质量。      操作员疲劳是为什么100%检查通常找不出每一个制造缺陷的原因,另外,这是一个成本高、无价值增值的操作。它很少达到更高产品质量和顾客满意的所希望目标。   几年前,我们开始了使用“过程监测”这个术语,而不是检查员,因为我们想要将生产场所的思想观念从被动反应转变到主动预防。一个检查员通常坐在装配线的末尾,检查产品。在一个理想的情况中,工艺监测活动是产品检查与工艺监测之间的一个平衡 - 例如,确认正确的工艺参数正在使用,测量机器的性能,和建立与分析控制图表。工艺监测承担这些活动的一个领导角色;它们帮助机器操作员完成这些任务。培训是一个关键因素。工艺监测员与机器操作员必须理解工艺标准(例如,IPC-A-610)、工艺监测的概念和有关的工具(例如,控制图表、Pareto图表等)。工艺监测员也提高产品品质和过程监测。作为制造队伍中的关键一员,监测员鼓励一种缺陷预防的方法,而不是一种查找与修理的方法。   过分检查也是一个普遍的问题。在许多情况中,过分检查只是由于对IPC-A-610工艺标准的错位理解所造成的。例如,对于插入安装的元件,许多检查员还希望板的两面完美的焊接圆脚,通孔完全充满。可是,这不是IPC-A-610所要求的。检查质量随着检查员的注意力紧张与集中的程度而波动。例如,惧怕(管理层的压力)可能提高生产场所的注意力集中程度,一段时间内质量可能改善。   可是,如果大批检查是主要的检查方法,那么缺陷产品还可能产生,并可能走出工厂。   我们应该回避的另一个术语是补焊(touch-up)。在正个行业,许多雇员认为补焊是一个正常的、可接受的装配工艺部分。这是非常不幸的,因为任何形式的返工与修理都应该看作是不希望的。返工通常看作为不希望的,但它是灌输在整个制造组织的必要信息。重要的是建立一个把缺陷与返工看作是可避免的和最不希望的制造环境。   对于多数公司,手工检查是第一道防线。检查员使用各种放大工具,更近地查看元件与焊接点。IPC-A-610基于检查元件的焊盘宽度建立了一些基本的放大指引。这些指引的主要原因是避免由于过分放大造成的过分检查。例如,如果焊盘宽度是0.25~0.50 mm,那末所希望的放大倍数是10X,如有必要也可使用20X作参考。     每个检查员都有一种喜爱的检查工具;有一种机械师使用的三个镜片折叠式袖珍放大镜是比较好的。它可以随身携带,最大放大倍数为12X,这刚好适合于密间距焊接点。或许,最常见的检查工具是显微镜,放大范围10-40X。但是显微镜连续使用时造成疲劳,通常导致过分检查,因为放大倍数通常超过IPC-A-610的指引。当然在需要仔细检查可能的缺陷时还是有用的。    对于一般检查,首选一种配备可变焦镜头(4-30X)和高清晰度彩色监视器的视频系统。这些系统容易使用,更重要的是比显微镜更不容易疲劳。高质量的视频系统价格不到$2000美元,好的显微镜价格也在这个范围。视频系统的额外好处是不止一个人可以看到物体,这在培训或者检查员需要第二种意见时是有帮助的。Edmund Scientific公司(edmundscientific.com)有大量的放大工具,从手持式放大镜到显微镜到视频系统。    概括起来,建立一个介于0-100%检查的平衡的监测策略是一个挑战。从这一点,关键的检查点,我们将讨论检查设备...。   自动化是奇妙的;在许多情况中,比检查员更准确、快速和效率高。但可能相当昂贵,决定于其复杂化程度。自动化检查设备可能会淡化人的意识,给人一个安全的错觉。  锡膏检查。锡膏印刷是一个复杂的过程,它很容易偏离所希望的结果。需要一个清晰定义和适当执行的工艺监测策略来保持该工艺受控。至少要人工检查覆盖区域和测量厚度,但是最好使用自动化的覆盖、厚度和体积的测量。使用极差控制图(X-bar R chart)来记录结果。      锡膏检查设备有简单的3X放大镜到昂贵的自动在线机器。一级工具使用光学或激光测量厚度,而二级工具使用激光测量覆盖区域、厚度和体积。两种工具都是离线使用的。**工具也测量覆盖区域、厚度和体积,但是在线安装的。这些系统的速度、精度和可重复性是不同的,取决于价格。越贵的工具提供更好的性能。   对于大多数装配线,特别是高混合的生产,首选中等水平性能,它是离线的、安装台面的工具,测量覆盖面积、厚度和体积。这些工具具有灵活性,成本低于$50,000美元,一般都提供所希望数量的反馈信息。很明显,自动化工具成本都贵得多($75,000 - $200,000美元)。可是,它们检查板速度更快,更方便,因为是在线安装的。最适合于大批量、低混合的装配线。   胶的检查。胶的分配是另一容易偏离所希望结果的复杂工艺。与锡膏印刷一样,需要一个清晰定义和适当执行的工艺监测策略,以保持该工艺受控。推荐使用手工检查胶点直径。使用极差控制图(X-bar R chart)来记录结果。 在一个滴胶循环的前后,在板上滴至少两个隔离的胶点来代表每一点直径是一个好主意。这允许操作员比较帝胶循环期间的胶点品质。这些点也可以用来测量胶点直径。胶点检查工具相对不贵,基本上有便携式或台式测量显微镜。还不知道有没有专门设计用于胶点检查的自动设备。一些自动光学检查(AOI, automated optical inspection)机器可以调整用来完成这个任务,但可能是大材小用。   最初产品(first-article)的确认。公司通常对从装配线上下来的第一块板进行详细的检查,以证实机器的设定。这个方法慢、被动和不够准确。常见到一块复杂的板含有至少1000个元件,许多都没有标记(值、零件编号等)。这使检查困难。验证机器设定(元件、机器参数等)是一个积极的方法。AOI可以有效地用于第一块板的检查。一些硬件与软件供应商也提供送料器(feeder)设定确认软件。   协调机器设定的验证是一个工艺监测员的理想角色,他通过一张检查表的帮助带领机器操作员通过生产线确认过程。除了验证送料器的设定之外,工艺监测员应该使用现有工具仔细地检查最初的两块板。在回流焊接之后,工艺监测员应该进行对关键元件(密间距元件、BGA、极性电容等)快速但详细的检查。   同时,生产线继续装配板。为了减少停机时间,在工艺监测员检查最初两块回流之后的板的同时,生产线应该在回流之前装满板。这可能有点危险,但是通过验证机器设定可以获得这样做的信心。   X射线检查。基于经验,X射线对于BGA装配不一定要强制使用。可是,它当然是手头应该有的一个好工具,如果你买得起的话。应该推荐对CSP装配使用它。X射线对检查焊接短路非常好,但对查找焊接开路效果差一点。低成本的X射线机器只能往下看,对焊接短路的检查是足够的。可以将检查中的物体倾斜的X射线机器对检查开路比较好。   自动光学检查(AOI)。十年前,光学检查被用作可以解决每个人的品质问题的工具。后来该技术被停止不用,因为它不能跟上装配技术的步伐。在过去五年中,它又作为一种合乎需要的技术再次出现。一个好的工艺监测策略应该包括一些重叠的工具,如在线测试(ICT)、光学检查、功能测试和外观检查。这些过程相互重叠、相互补充,都不能单独提供足够的覆盖率。   二维的(2-D)AOI机器可以检查元件丢失、对中错误、不正确零件编号和极性反向。另外,三维(3-D)的机器可以评估焊接点的品质。一些供应商开提供台式、2-D AOI机器,价格低于$50,000美元。这些机器对于最初产品的检查和小批量的样品计划是理想的。在较高性能的种类中,2-D独立或在线机器价格在$75,000-125,000美元,而3-D机器价格$150,000-250,000美元。AOI技术有相当的前途,但是处理速度和编程时间还是一个局限因素。   数据收集是一回事,但是使用这些数据来提高性能和减少缺陷才是最终目的。不幸的是,许多公司收集一大堆数据而没有有效地利用它。审查和分析数据可能是费力的,经常看到这个工作只由工程设计人员进行,不包括生产活动。没有准确的反馈,生产盲目地进行。每周的品质会议对于工程设计与生产部门沟通关键信息和推动必要的改进可能是一个有效的方法。这些会议要求一个领导者,必须组织良好,尤其时间要短(30分钟或更少)。在这些会议上提出的数据必须用户友好和有意义(例如,Pareto图表)。当确认一个问题后,必须马上指派一个调查研究人员。为了保证一个圆满结束,会议领导必须做准确的记录。结束意味着根源与改正行动。
  • 2011-12-21 16:20
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    SMT有关的技术基础知识集     一、SMT的特点   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。   二、为什么要用表面贴装技术(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    三、为什么要用表面贴装技术(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   四、为什么在表面贴装技术中应用免清洗流程?   生产过程中产品清洗后排出的废水,带来水质、大地以至动植物的污染。   除了水清洗外,应用含有氯氟氢的有机溶剂(CFCHCFC)作清洗,亦对空气、大气层进行污染、破坏。   清洗剂残留在机板上带来腐蚀现象,严重影响产品质素。   减低清洗工序操作及机器保养成本。   免清洗可减少组板( PCBA )在移动与清洗过程中造成的伤害。仍有部分元件不堪清洗。   助焊剂残留量已受控制,能配合产品外观要求使用,避免目视检查清洁状态的问题。   残留的助焊剂已不断改良其电气性能,以避免成品产生漏电,导致任何伤害。   免洗流程已通过国际上多项安全测试,证明助焊剂中的化学物质是稳定的、无腐蚀性的     五、回流焊缺陷分析:   锡珠(Solder Balls):原因:1、丝印孔与焊盘不对位,印刷不精确,使锡膏弄脏 PCB 。 2、锡膏在氧化环境中暴露过多、吸空气中水份太多。3、加热不精确,太慢并不均匀。4、加热速率太快并预热区间太长。5、锡膏干得太快。6、助焊剂活性不够。7、太多颗粒小的锡粉。8、回流过程中助焊剂挥发性不适当。锡球的工艺认可标准是:当焊盘或印制导线的之间距离为0.13mm时,锡珠直径不能超过0.13mm,或者在600mm平方范围内不能出现超过五个锡珠。   锡桥(Bridging):一般来说,造成锡桥的因素就是由于锡膏太稀,包括 锡膏内金属或固体含量低、摇溶性低、锡膏容易榨开,锡膏颗粒太大、助焊剂表面张力太小。焊盘上太多锡膏,回流温度峰值太高等。   开路(Open):原因:1、锡膏量不够。2、元件引脚的共面性不够。3、锡湿不够(不够熔化、流动性不好),锡膏太稀引起锡流失。4、引脚吸锡(象灯芯草一样)或附近有连线孔。引脚的共面性对密间距和超密间距引脚元件特别重要,一个解决方法是在焊盘上预先上锡。引脚吸锡可以通过放慢加热速度和底面加热多、上面加热少来防止。也可以用一种浸湿速度较慢、活性温度高的助焊剂或者用一种Sn/Pb不同比例的阻滞熔化的锡膏来减少引脚吸锡。     六、SMT有关的技术组成   电子元件、集成电路的设计制造技术   电子产品的电路设计技术   电路板的制造技术   自动贴装设备的设计制造技术   电路装配制造工艺技术 装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术   七、贴片机:   拱架型(Gantry):   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。   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,也可多台机组合用于大批量生产。   转塔型(Turret):   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。   一般,转塔上安装有十几到二十几个贴片头,每个贴片头上安装2~4个真空吸嘴(较早机型)至5~6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0.08~0.10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。
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