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SMT關(guān)鍵工序的工藝控制--貼片篇
來源：CLTPHP 時(shí)間：2020/03/19
| SMT加工關(guān)鍵工序?yàn)殄a膏印刷、設(shè)備貼片和回流焊接，只有對(duì)貼片工藝過程有效管控，方可滿足優(yōu)質(zhì)高效之加工。 |
| 一、了解貼片機(jī)原理，提高貼片質(zhì)量 |
| 貼片機(jī)是SMT生產(chǎn)工藝中的核心生產(chǎn)設(shè)備，是一種精密的工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人，為機(jī)-電-光以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的綜合體。它通過貼片程序指引及供料FEEDER或托盤匹配經(jīng)吸嘴真空吸取-位移-定位-放置等功能，在不損傷元件和印制電路板的情況下，實(shí)現(xiàn)了將SMC&SMD元器件快速而準(zhǔn)確地貼裝到PCB所指定的焊盤位置上。 |
| 1. 貼片機(jī)的PCB校準(zhǔn)原理 |
| 貼片機(jī)貼裝時(shí)元器件坐標(biāo)和角度以PCB上某個(gè)角點(diǎn)（一般為左下角）為基準(zhǔn)原點(diǎn)，但在貼片過程中PCB定位時(shí)存在一定的誤差，故而需在貼裝前對(duì)PCB位置進(jìn)行精確校準(zhǔn)基準(zhǔn)。常規(guī)使用PCB上的基準(zhǔn)標(biāo)示（也稱Mark點(diǎn)）和貼片機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì)校準(zhǔn)；對(duì)精密器件如QFP/BGA等在PCB Mark基礎(chǔ)上，再增加此料局部Mark點(diǎn)更加精密地修訂PCB定位潛在誤差，確保貼裝質(zhì)量良好。 |
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| 2. 貼片機(jī)吸取元器件對(duì)中方式與對(duì)中原理 |
| 元器件在吸取貼裝前，因供料器（Feeder或托盤）對(duì)元器件供料及真空吸嘴吸取時(shí)存在偏差，需對(duì)其對(duì)中處理，常規(guī)存在三種對(duì)中原理：機(jī)械對(duì)中（靠機(jī)械對(duì)中爪外力修正）、激光對(duì)中（靠光學(xué)投影對(duì)中，在貼片時(shí)給予修正或無法修正的則拋棄）和視覺對(duì)中（靠CCD攝像與程序庫(kù)中器件比對(duì)后，在貼片時(shí)給予修正或無法修正的則拋棄），其中后再種可以對(duì)異常元器件如引腳變形、厚度不一等進(jìn)行篩選對(duì)異常件拋入回收盒內(nèi)）。 |
| 二、保證貼片質(zhì)量的三要素 |
| 1. 元器件的正確使用 |
| 要求各貼裝位號(hào)元器件的材料型號(hào)、封裝、標(biāo)稱值和極性等基本特征標(biāo)識(shí)符合產(chǎn)品的BOM、PCB面次及位號(hào)、角度等工程資料的要求。對(duì)部分客戶還涉及材料生產(chǎn)商品牌限定的，也須有效執(zhí)行，不能用錯(cuò)。 |
| 小銘打樣&小銘商城正緊密配合，一方面小銘商城最大化地持續(xù)提升供應(yīng)材料的種類及品牌類別，對(duì)材料建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)且匹配材料追蹤識(shí)別條碼（S/N），另外一方面持續(xù)擴(kuò)大小銘平臺(tái)智能識(shí)別匹配系統(tǒng)的功能，對(duì)部分仍然客供材料進(jìn)行編碼識(shí)別且匹配材料追蹤識(shí)別條碼（S/N）；再與我們的貼片機(jī)線體和機(jī)臺(tái)編號(hào)、貼片程序等使用智能平臺(tái)進(jìn)行整合為專有特色的防錯(cuò)料系統(tǒng)，以達(dá)過程防錯(cuò)、事后追溯PCBA上的用料信息，為注冊(cè)客戶們提供有效的品質(zhì)監(jiān)控及追溯手段和數(shù)據(jù)支撐。 |
| 2. 元器件貼裝位置準(zhǔn)確 |
| 元器件的端頭或引腳均和焊盤圖形要盡量對(duì)齊、居中，還要確保元器件焊接端接觸焊膏圖形。兩個(gè)端頭的CHIP元件的自定位效應(yīng)作用比較大，貼裝時(shí)寬度方向有3/4以上搭接在焊盤上、長(zhǎng)度方向兩個(gè)端頭只要搭接到相應(yīng)焊盤上并接觸印刷的錫膏圖形，回流焊接時(shí)會(huì)自蘋果五 但如果其中一個(gè)端頭沒有搭接到錫膏圖形或焊盤上，回流焊接后就會(huì)產(chǎn)生移位或立碑或間接引起錫珠等不良。 |
| BGA貼裝之焊接球與相對(duì)應(yīng)的焊盤一一對(duì)齊，焊球的中心與焊盤中心的最大偏移量小于1/2錫球直徑為基本準(zhǔn)則。 |
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| 3. 吸嘴壓力（貼片高度）適度 |
| 吸嘴壓力（貼片高度）主要參考元器件的封裝高度、FEEDER/托盤供料平面及吸嘴的Z軸高度來設(shè)置，如果貼片壓力過小，元器件或引腳浮在錫膏表面，錫膏的粘性無法穩(wěn)固元器件，在傳遞及回流焊接時(shí)容易產(chǎn)生位置移動(dòng)；且因X軸高度過高，貼片時(shí)元件從高處扔下，會(huì)造成貼片位置偏移。貼片壓力過大，錫膏會(huì)被壓塌擠出量過多，造成錫膏粘連，在回流焊接時(shí)易于產(chǎn)生橋接短路；同時(shí)由于滑動(dòng)造成貼片位置偏移，加重短路不良國(guó)嚴(yán)重的還會(huì)直接壓壞元器件造成不易檢測(cè)的內(nèi)部或外部損傷，影響元器件的性能可靠性。 |
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| 三、如何確保貼片機(jī)的貼裝質(zhì)量 |
| 1. 貼片程序的編制及調(diào)校 |
| 貼片程序編制的正確性及優(yōu)劣，直接影響貼裝的精度和效率，必須依照小銘平臺(tái)自研的數(shù)據(jù)庫(kù)并結(jié)合BOM/坐標(biāo)文件等進(jìn)行編制，確保每個(gè)面次各元器件位號(hào)的正確坐標(biāo)及角度，同時(shí)參考吸嘴少更換、貼裝頭少移動(dòng)、幾個(gè)貼裝頭同時(shí)吸取、先后貼裝的元器件彼此不得產(chǎn)生干涉和影響等綜合條件對(duì)PCBA的元器件貼裝優(yōu)化最優(yōu)的貼裝順次、路徑等。當(dāng)涉及多個(gè)機(jī)臺(tái)串聯(lián)生產(chǎn)時(shí)，則將各機(jī)臺(tái)的的材料種類盡可能地集中，充分各自發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì)，并且貼裝用時(shí)盡可能相近（原則上前工序可小幾秒鐘），從而保持產(chǎn)線產(chǎn)能最優(yōu)利用。 |
| 當(dāng)貼片程序編制好到貼片機(jī)的調(diào)校時(shí)，特別注意PCB原點(diǎn)的尋找、Mark點(diǎn)的選擇(進(jìn)板面次或/和方向的防呆措施）和編制（區(qū)域、尺寸圖形及對(duì)比度等）等方面至關(guān)重要，確保在PCB進(jìn)板、定位的準(zhǔn)確；而對(duì)于一些精密的如QFP/QFN/BGA的器件，則還需要進(jìn)行局部Mark點(diǎn)的設(shè)置，提升器件的貼裝精確度。 |
| 編輯好的貼片程序的命名一般需要包含客戶代碼-產(chǎn)品型號(hào)-貼片機(jī)品牌-機(jī)臺(tái)-面次等信息，確保程序與訂單所屬的BOM等工程資料完全匹配，確保指令正確。 |
| 2. 貼裝前準(zhǔn)備 |
| a. 貼裝前接收的《訂單信息表》、《上料表》、已經(jīng)備上Feeder的材料標(biāo)識(shí)和貼片程序的一致性再次確認(rèn)無誤； |
| b. MSD濕敏元器件的檢查是否有效烘烤 |
| 對(duì)SMT PCBA加工前涉及的PCB、BGA、QFP、QFN等器件均需要提前判定其MSD等級(jí)，并在開封時(shí)檢查內(nèi)附的濕度指示卡上20%處是否已經(jīng)由粉紅色變?yōu)樗{(lán)色，若是則表明器件已經(jīng)受潮必須啟動(dòng)烘烤作業(yè)。 |
| MSD烘烤的溫度及時(shí)長(zhǎng)視MSD等級(jí)、材料的包裝方式等綜合判定：原則上使用1500C托盤裝的BGA、QFN、QFP等和非OSP工藝的PCB使用125±50C 、時(shí)長(zhǎng)在8~24H不等；而使用卷裝（紙帶&塑膠帶）的材料因料膜的耐溫性偏低，只能使用60±50C、時(shí)長(zhǎng)在8~72H不等。 |
| 注：由于此烘烤時(shí)長(zhǎng)非包含小銘打樣承諾的時(shí)效內(nèi)，而此類烘烤主要原理是通過一定可控的溫度對(duì)PCB/器件內(nèi)的濕氣在可控的速度逐步排出，以免器件內(nèi)部濕氣在回流焊接時(shí)相對(duì)快速的升溫形成內(nèi)部氣泡對(duì)器件電性能影響（如器件內(nèi)部焊接引線脫落、封裝炸裂、PCB層間裂開等潛在品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)），故而敬請(qǐng)客戶對(duì)客供MSD器件有效密封提供，并給予整個(gè)制造過程必要的烘烤時(shí)長(zhǎng)疊加，確保PCBA加工品質(zhì)可靠性穩(wěn)定性和保障。 |
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| c. 開機(jī)前必須進(jìn)行安全檢查，確保安全操作 |
| 主要檢查項(xiàng)目包含但不限于設(shè)備真空氣壓是否在6kg/cm2以上、所有設(shè)備及設(shè)施的導(dǎo)軌寬度是否與PCB寬度一致、PCB導(dǎo)軌上移動(dòng)部分是否會(huì)有錫膏及貼裝需求、PCB的尺寸是否大于50*50mm以保證平穩(wěn)傳遞、在PCB/PCBA傳遞過程路線上有無其他雜物或吊物影響PCBA有效傳遞而避免抹掉錫膏和元器件、FEEDER穩(wěn)固定位安裝在料臺(tái)上并壓扣扣緊無上翹變形、在吸嘴移動(dòng)路線沒有障礙物潛在損壞吸嘴及貼裝頭的風(fēng)險(xiǎn)等，只有滿足貼裝規(guī)程要求時(shí)才能啟動(dòng)。 |
| 3. 具體操作上崗證的人員依照設(shè)備的操作規(guī)程操作生產(chǎn)首件 |
| 4. IPQC首件檢測(cè) |
| 當(dāng)訂單首件產(chǎn)出后經(jīng)技術(shù)員依照BOM、《元器件位置絲印圖》、《上料表》對(duì)貼裝元器件進(jìn)行初步檢查，重點(diǎn)檢查器件類位號(hào)的貼裝正確性（包含但不限于用料正確、極性/角度正確等）和貼裝精確度（包含但不限于貼裝位置有無偏移、壓力適度與否、有無少件或/和飛件等）。 |
| 經(jīng)技術(shù)員確認(rèn)無誤后，遞交IPQC進(jìn)行制程用料檢測(cè)，小銘打樣配置了專用的首件檢測(cè)系統(tǒng)：將客供的BOM、坐標(biāo)文件和元器件位置絲印圖導(dǎo)入再依照操作規(guī)程即可自動(dòng)生成首件檢測(cè)程序，在其指引下對(duì)每個(gè)CHIP-R/C/L元件進(jìn)行夾取即可由系統(tǒng)自動(dòng)判定正確與否【此由系統(tǒng)依照指定位號(hào)BOM用料的標(biāo)稱值和誤差大小自動(dòng)判定元件值是否正確并在誤差范圍內(nèi)】，其他器件類則使用人工方式比對(duì)作業(yè)。 |
| 由于首件檢測(cè)系統(tǒng)可以自助指引、快速檢測(cè)，而且其檢測(cè)信息可以系統(tǒng)自動(dòng)記錄備查；故而請(qǐng)客戶在BOM內(nèi)參數(shù)信息（包含但不限于規(guī)格、型號(hào)、誤差等）力求完整、坐標(biāo)文件分解為正面/背面、元器件位置絲印圖明晰并對(duì)元器件的位號(hào)及角度/極性清晰標(biāo)識(shí)，以便快速檢測(cè)并過回流爐。 |
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| 5. 首件檢測(cè)合格后，依照PCBA的合適的回流焊接爐以一定間距進(jìn)行回流焊接，如果PCBA上存在BGA則還必須增加X-ray激光檢測(cè)BGA等的焊接效果：位置正確、無氣泡等不良。如果檢測(cè)存在 問題，如實(shí)記錄并提報(bào)技術(shù)人員進(jìn)行分析原因并對(duì)癥處理（包含但不限于程序調(diào)校、已貼裝的PCBA隔離和糾正等），只有完全合格后方可正式啟動(dòng)生產(chǎn)。 |
| 6. 首件合格正常生產(chǎn)后，制程中的PCBA依檢測(cè)要求經(jīng)全自動(dòng)檢測(cè)機(jī)AOI編程、自動(dòng)檢測(cè)；對(duì)于期間發(fā)生/發(fā)現(xiàn)的異常每個(gè)時(shí)段由技術(shù)人員分析并于后續(xù)制程中給予修訂改善，持續(xù)提升品質(zhì)良率。 |
| 7. 正式生產(chǎn)期間，依流程及工序規(guī)范進(jìn)行定期抽測(cè)BGA的貼裝和焊接效果，過程回流爐溫度曲線至少每個(gè)班次檢測(cè)一次并經(jīng)審核符合性。 |
| 四、影響貼裝質(zhì)量的主要因素--設(shè)備精度方面 |
| 當(dāng)前各類產(chǎn)成品的尺寸越來越輕薄短少，以便捷攜帶及功率消耗持續(xù)降低提升續(xù)航能力，相應(yīng)其產(chǎn)品控制核心PCBA上的元器件尺寸越來越精微精密，有效地管控PCBA的貼裝質(zhì)量除了優(yōu)秀的運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)及其流程整合、管控能力外，全自動(dòng)、高精密的貼片要設(shè)備也是至為重要的要項(xiàng)。 |
| 為滿足各行各業(yè)注冊(cè)客戶各類PCBA加工需要，小銘打樣全面配置SMT行業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)的、日本進(jìn)口高速高精度貼片機(jī)，主要是松下NPM-D3（貼裝SMC類元件最優(yōu)效能）、NPM-TT（貼裝SMD異型器件最優(yōu)效能）和優(yōu)雅馬哈YSM20（高效適應(yīng)SMC/SMD均可通用）。 |
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