SMT生产线与产品质量管理教材课件.ppt
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1、第第9 9章章 SMT SMT生产线与产品质量管理生产线与产品质量管理根据机械工业出版社同名教材何丽梅 主编9.1.1 9.1.1 组装方式组装方式o SMT SMT的组装方式及其工艺流程主要取决于表面组装组件的组装方式及其工艺流程主要取决于表面组装组件(SMA)(SMA)的类型、使用的元器件种类和组装设备条件。大体上可将的类型、使用的元器件种类和组装设备条件。大体上可将SMASMA分成分成单面混装、双面混装和全表面组装单面混装、双面混装和全表面组装3 3种类型共种类型共6 6种组装方式,如表种组装方式,如表9-19-1所列。不同类型的所列。不同类型的SMASMA其组装方式有所不同,同一种类型
2、的其组装方式有所不同,同一种类型的SMASMA其组装方式也可以有所不同。其组装方式也可以有所不同。o 根据组装产品的具体要求和组装设备的条件选择合适的组装方根据组装产品的具体要求和组装设备的条件选择合适的组装方式,是高效、低成本组装生产的基础,也是式,是高效、低成本组装生产的基础,也是SMTSMT工艺设计的主要内工艺设计的主要内容。容。表面组装组件的安装方式表面组装组件的安装方式o 1.单面混合组装o 第一类是单面混合组装,即第一类是单面混合组装,即SMCSMCSMDSMD与通孔插装元件与通孔插装元件(THC)(THC)分分布在布在PCBPCB不同的两个面上混装,但其焊接面仅为单面。这一类组装
3、不同的两个面上混装,但其焊接面仅为单面。这一类组装方式均采用单面方式均采用单面PCBPCB和波峰焊接工艺,具体有两种组装方式。和波峰焊接工艺,具体有两种组装方式。o 先贴法。第一种组装方式称为先贴法,即在先贴法。第一种组装方式称为先贴法,即在PCBPCB的的B B面面(焊接焊接面面)先贴装先贴装SMCSMCSMDSMD,而后在,而后在A A面插装面插装THCTHC。o 后贴法。第二种组装方式称为后贴法,是先在后贴法。第二种组装方式称为后贴法,是先在PCBPCB的的A A面插面插装装THCTHC,后在,后在B B面贴装面贴装SMCSMCSMDSMD。o 2.双面混合组装o 第二类是双面混合组装,
4、第二类是双面混合组装,SMCSMCSMDSMD和和THCTHC可混合分布在可混合分布在PCBPCB的的同一面,同时,同一面,同时,SMCSMCSMDSMD也可分布在也可分布在PCBPCB的双面。双面混合组装采的双面。双面混合组装采用双面用双面PCBPCB、双波峰焊接或再流焊接。在这一类组装方式中也有先、双波峰焊接或再流焊接。在这一类组装方式中也有先贴还是后贴贴还是后贴SMCSMCSMDSMD的区别,一般根据的区别,一般根据SMCSMCSMDSMD的类型和的类型和PCBPCB的大的大小合理选择,通常采用先贴法较多。该类组装常用两种组装方式。小合理选择,通常采用先贴法较多。该类组装常用两种组装方式
5、。o SMC SMCSMOSMO和和THCTHC同侧方式。同侧方式。SMCSMCSMDSMD和和THCTHC同在同在PCBPCB的同的同一侧。一侧。o SMC SMCSMDSMD和和THCTHC不同侧方式。把表面组装集成芯片不同侧方式。把表面组装集成芯片(SMIC)(SMIC)和和THCTHC放在放在PCBPCB的的A A面,而把面,而把SMCSMC和小外形晶体管和小外形晶体管(SOT)(SOT)放在放在B B面。面。o 这类组装方式由于在这类组装方式由于在PCBPCB的单面或双面贴装的单面或双面贴装SMCSMCSMDSMD,而又,而又把难以表面组装化的有引线元件插入组装,因此组装密度相当把难
6、以表面组装化的有引线元件插入组装,因此组装密度相当高。高。混合组装工艺流程混合组装工艺流程o 3.全表面组装o 第三类是全表面组装,在第三类是全表面组装,在PCBPCB上只有上只有SMCSMCSMDSMD而无而无THCTHC。由于。由于目前元器件还未完全实现目前元器件还未完全实现SMTSMT化,实际应用中这种组装形式不多。化,实际应用中这种组装形式不多。这一类组装方式一般是在细线图形的这一类组装方式一般是在细线图形的PCBPCB或陶瓷基板上,采用细间或陶瓷基板上,采用细间距器件和再流焊接工艺进行组装。它也有两种组装方式。距器件和再流焊接工艺进行组装。它也有两种组装方式。o (1)(1)单面表面
7、组装方式。单面表面组装方式。o (2)(2)双面表面组装方式。双面表面组装方式。双面均采用焊锡膏再流焊工艺流程双面均采用焊锡膏再流焊工艺流程9.3.1 9.3.1 静电及其危害静电及其危害o 当两个物体互相摩擦时,一种物体中一部分电子会转移到另当两个物体互相摩擦时,一种物体中一部分电子会转移到另一个物体上,于是这个物体失去了电子,并带上一个物体上,于是这个物体失去了电子,并带上“正电荷正电荷”,另一,另一个物体得到电子并带上个物体得到电子并带上“负电荷负电荷”。电荷不能创造,也不能消失,。电荷不能创造,也不能消失,它只能从一个物体转移到另一个物体。它只能从一个物体转移到另一个物体。o 防静电的
8、基本概念是防止产生静电荷或已经存在静电荷的地防静电的基本概念是防止产生静电荷或已经存在静电荷的地方如何迅速而可靠地消除。为了弄清哪些地方可能会产生静电,方如何迅速而可靠地消除。为了弄清哪些地方可能会产生静电,首先应知道静电产生的原因。首先应知道静电产生的原因。1.1.静电的产生静电的产生o 1 1)接触摩擦起电。除了不同物质之间的接触摩擦会产生静电外,)接触摩擦起电。除了不同物质之间的接触摩擦会产生静电外,在相同物质之间也会发生,有时干燥的环境中当人快速在桌面上拿起在相同物质之间也会发生,有时干燥的环境中当人快速在桌面上拿起一本书,书的表面也会产生静电。几乎常见的非金属和金属之间的接一本书,书
9、的表面也会产生静电。几乎常见的非金属和金属之间的接触分离均产生静电,这也是最常见的产生静电的原因之一。静电能量触分离均产生静电,这也是最常见的产生静电的原因之一。静电能量除了取决于物质本身外,还与材料表面的清洁程度、环境条件、接触除了取决于物质本身外,还与材料表面的清洁程度、环境条件、接触压力、光洁程度、表面大小、摩擦分离速度等有关。压力、光洁程度、表面大小、摩擦分离速度等有关。o 2 2)剥离起电。当相互密切结合的物体剥离时,会引起电荷的分)剥离起电。当相互密切结合的物体剥离时,会引起电荷的分离,出现分离物体双方带电的现象,称为剥离起电。剥离带电根据不离,出现分离物体双方带电的现象,称为剥离
10、起电。剥离带电根据不同的接触面积、接触面积的黏着力和剥离速度而产生不同的静电量。同的接触面积、接触面积的黏着力和剥离速度而产生不同的静电量。o 3 3)断裂带电。材料因机械破裂使带电粒子分开,断裂两半后)断裂带电。材料因机械破裂使带电粒子分开,断裂两半后的材料各带上等量的异性电荷。的材料各带上等量的异性电荷。o 4 4)高速运动中的物体带电。物体的高速运动,其物体表面会)高速运动中的物体带电。物体的高速运动,其物体表面会因与空气的摩擦而带电。最典型的案例是高速贴片机贴片过程中因与空气的摩擦而带电。最典型的案例是高速贴片机贴片过程中因元器件的快速运动而产生静电,其静电压约在因元器件的快速运动而产
11、生静电,其静电压约在600V600V左右,特别左右,特别是贴片机的工作环境通常湿度相对较低,器件因高速运动而产生是贴片机的工作环境通常湿度相对较低,器件因高速运动而产生的静电;对于的静电;对于CMOSCMOS器件来说,有时是一个不小的威胁。与运动有器件来说,有时是一个不小的威胁。与运动有关的还有如清洗过程中,有些溶剂在高压喷淋过程中也会产生静关的还有如清洗过程中,有些溶剂在高压喷淋过程中也会产生静电。电。2.2.静电放电静电放电(ESD)(ESD)对电子工业的危害对电子工业的危害o 电子产品在生产、包装运输及装联成整机的加工、调试、检测过电子产品在生产、包装运输及装联成整机的加工、调试、检测过
12、程中,难免受到外界或自身的接触摩擦而形成很高的表面电位。根据程中,难免受到外界或自身的接触摩擦而形成很高的表面电位。根据静电的力学和放电效应,其静电损坏大体上分为两类,这就是由静电静电的力学和放电效应,其静电损坏大体上分为两类,这就是由静电引起的浮尘埃的吸附以及由静电放电引起的敏感元器件的击穿。引起的浮尘埃的吸附以及由静电放电引起的敏感元器件的击穿。o 1 1)静电吸附。在半导体和半导体器件制造过程广泛采用)静电吸附。在半导体和半导体器件制造过程广泛采用SiOSiO2 2及高及高分子物质的材料,由于它们的高绝缘性,在生产过程中易积聚很高的分子物质的材料,由于它们的高绝缘性,在生产过程中易积聚很
13、高的静电,并易吸附空气中的带电微粒导致半导体介面击穿、失效。为了静电,并易吸附空气中的带电微粒导致半导体介面击穿、失效。为了防止危害,半导体和半导体器件的制造必须在洁净室内进行。同时洁防止危害,半导体和半导体器件的制造必须在洁净室内进行。同时洁净室的墙壁、天花板、地板和操作人员及一切工具、器具均应采取防净室的墙壁、天花板、地板和操作人员及一切工具、器具均应采取防静电措施。静电措施。o 2 2)静电击穿。超大规模集成电路集成度高、输入阻抗高,这)静电击穿。超大规模集成电路集成度高、输入阻抗高,这类器件受静电的损害越来越明显。特别是金属氧化物半导体类器件受静电的损害越来越明显。特别是金属氧化物半导
14、体(MOSMOS)器件,受静电击穿的几率更高。静电放电对静电敏感器件)器件,受静电击穿的几率更高。静电放电对静电敏感器件的损害主要表现:的损害主要表现:o 硬击穿。一次性造成整个器件的失效和损坏;硬击穿。一次性造成整个器件的失效和损坏;o 软击穿。造成器件的局部损伤,降低了器件的技术性能,软击穿。造成器件的局部损伤,降低了器件的技术性能,而留下不易被人们发现的隐患以致设备不能正常工作。软击穿带而留下不易被人们发现的隐患以致设备不能正常工作。软击穿带来的危害有时比硬击穿更危险来的危害有时比硬击穿更危险。9.3.2 9.3.2 静电防护原理与方法静电防护原理与方法o 1.静电防护原理o 对对SSD
15、SSD进行静电防护的基本原则有两个:一是对可能产生静进行静电防护的基本原则有两个:一是对可能产生静电的地方要防止静电的积聚,即采取一定的措施,减少高压静电的地方要防止静电的积聚,即采取一定的措施,减少高压静电放电带来的危害,使之边产生边电放电带来的危害,使之边产生边“泄放泄放”;二是迅速、安全、;二是迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷,即对已存在的静电荷积聚采取有效地消除已经产生的静电荷,即对已存在的静电荷积聚采取措施,使之迅速地消散掉,即时措施,使之迅速地消散掉,即时“泄放泄放”。o 因此,电子产品生产中的静电防护的核心是因此,电子产品生产中的静电防护的核心是“静电消除静电消除”。当然这
16、里的消除并非指当然这里的消除并非指“一点不存在一点不存在”,而是控制在最小限度之,而是控制在最小限度之内。内。o 2.静电防护方法o 1)1)静电防护中所使用的材料。对于静电防护,原则上不使用金静电防护中所使用的材料。对于静电防护,原则上不使用金属导体,因导体漏放电流大,会造成器件的损坏,而是采用表面电阻属导体,因导体漏放电流大,会造成器件的损坏,而是采用表面电阻ll0ll05 5以下的所谓静电导体,以及表面电阻为以下的所谓静电导体,以及表面电阻为1101105 51l01l08 8的的静电亚导体。例如在橡胶中混入导电碳黑后,其表面电阻可控制在静电亚导体。例如在橡胶中混入导电碳黑后,其表面电阻
17、可控制在1101106 6以下,即为常用的静电防护材料。以下,即为常用的静电防护材料。o 2)2)泄漏与接地。对可能产生或已经产生静电的部位,应提供通泄漏与接地。对可能产生或已经产生静电的部位,应提供通道,使静电即时泄放,即通常所说的接地。一般防静电工程中,均需道,使静电即时泄放,即通常所说的接地。一般防静电工程中,均需独立建立独立建立“地线地线”工程,并保证工程,并保证“地线地线”与大地之间的电阻小于与大地之间的电阻小于1010。o 静电防护材料接地的方法是:将静电防护材料如防静电桌面静电防护材料接地的方法是:将静电防护材料如防静电桌面台垫、地垫,通过台垫、地垫,通过1M1M的电阻连接到通向
18、地线的导体上,详情见的电阻连接到通向地线的导体上,详情见SJSJT106301995T106301995电子元器件制造防静电技术要求。电子元器件制造防静电技术要求。IPC-A-6100IPC-A-6100标准中推荐的防静电工作台接地方法如图标准中推荐的防静电工作台接地方法如图9-89-8所示。所示。o 通过串接通过串接1M1M电阻的接法是确保对地泄放电流小于电阻的接法是确保对地泄放电流小于5mA5mA,称为,称为软接地,而对设备外壳和静电屏蔽罩通常是直接接地,则称为硬软接地,而对设备外壳和静电屏蔽罩通常是直接接地,则称为硬接地。接地。IPC-A-6100IPC-A-6100标准中推荐的防静电工
19、作台接地方法标准中推荐的防静电工作台接地方法o 3.导体带静电的消除o 导体上的静电可以用接地的方法使其泄漏到大地,工程上一般要导体上的静电可以用接地的方法使其泄漏到大地,工程上一般要求在求在1s1s内将静电泄漏,使静电电压降至内将静电泄漏,使静电电压降至100V100V以下的安全区;这样可以以下的安全区;这样可以防止因泄漏时间过短,泄漏电流过大对防止因泄漏时间过短,泄漏电流过大对SSDSSD造成损坏。在静电防护系造成损坏。在静电防护系统中通常使用统中通常使用1M1M的限流电阻,将泄放电流控制在的限流电阻,将泄放电流控制在5mA5mA以下,这也是以下,这也是同时考虑操作者的安全而设计的。同时考
20、虑操作者的安全而设计的。o 4.非导体带静电的消除o 1)1)使用离子风机。离子风机可以产生正、负离子以中和静电源的使用离子风机。离子风机可以产生正、负离子以中和静电源的静电。用于那些无法通过接地来泄放静电的场所,如空间,贴片机头静电。用于那些无法通过接地来泄放静电的场所,如空间,贴片机头附近,使用离子风机排除静电具有良好的防静电效果。附近,使用离子风机排除静电具有良好的防静电效果。o 2)2)使用静电消除剂。静电消除剂是各种表面活性剂,使用静电消除剂。静电消除剂是各种表面活性剂,通过洗擦的方法,可以去掉一些物体表面的静电,如仪通过洗擦的方法,可以去掉一些物体表面的静电,如仪表表面。表表面。o
21、 3)3)控制环境湿度。湿度的增加可以使非导体材料的控制环境湿度。湿度的增加可以使非导体材料的表面电导率增加,故物体不易积聚静电。在工艺条件许表面电导率增加,故物体不易积聚静电。在工艺条件许可时,可以安装增湿机来调节环境的湿度,这种方法效可时,可以安装增湿机来调节环境的湿度,这种方法效果明显而且价格低廉。果明显而且价格低廉。o 4)4)采用静电屏蔽。静电屏蔽是针对易散发静电的设采用静电屏蔽。静电屏蔽是针对易散发静电的设备、部件、仪器而采取的屏蔽措施。通过屏蔽罩或屏蔽备、部件、仪器而采取的屏蔽措施。通过屏蔽罩或屏蔽笼将静电源与外界隔离,并将屏蔽罩或屏蔽笼有效地接笼将静电源与外界隔离,并将屏蔽罩或
22、屏蔽笼有效地接地。地。放静电包装袋放静电包装袋防静电液防静电液o 5.工艺控制法o 目的是在生产过程中尽量少产生静电荷,为此应从工艺流程、目的是在生产过程中尽量少产生静电荷,为此应从工艺流程、材料选用、设备安装和操作管理等方面采取措施,控制静电的产材料选用、设备安装和操作管理等方面采取措施,控制静电的产生和积聚。当然具体操作应针对性的采取措施。生和积聚。当然具体操作应针对性的采取措施。o 在上述的各项措施中,工艺控制法是积极的措施,其他措施在上述的各项措施中,工艺控制法是积极的措施,其他措施有时应综合考虑,以便达到有效防静电的目的。有时应综合考虑,以便达到有效防静电的目的。9.3.3 9.3.
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