毕业论文-SMT设备与质量.doc

毕业设计(论文)中文摘要
(题目)：SMT设备与质量
摘要：在电子产品竞争日趋激烈的今天，产品质量水平不仅是企业技术和管理水平的标志，更与企业的生存和发展休戚相关。而随着元器件和PCB板的发展，SMT已经成为电子组装的主流，提高产品质量已成为SMT生产中的最关键因素之一。而SMT生产设备的好坏直接影响到产品的质量，因此我们必须了解现在的SMT生产设备有哪些，SMT组装过程存在的缺陷，我们应如何解决？本文将以SMT生产技术和常用SMT生产设备展开讨论，结合SMT生产设备的基本原理和基本工艺及其技术应用，另外结合自己在工厂实习的经历，就如何控制SMT生产设备造成的常见质量缺陷分析并加以研究，同时提出解决措施（或预防策略）。

关键词：设备 质量缺陷 解决措施

毕业设计(论文)外文摘要
Title : SMT equipment and quality

Abstract: SMT technology in modern industry, more and more widely used in the production of life in modern plays a more and more important important, almost all of the military, civil electrical appliances are using SMT technology production. SMT production process will inevitably produce some defects, including equipment produces defects have produced defects. Process One of the product quality of production equipment has the extremely vital role. This paper production process printing presses, dispensing machines, placement machine, reflow ovens, wave soldering equipment production products produced in the process of the defects of produced were briefly analyzed and put forward some simple solution. To solve the problems occurring in the process has some effect.

keywords: equipment Quality defects solution

目录
1. 引言 5
1.1 SMT生产技术 5
1.2 SMT基本工艺构成： 5
2. SMT主要的生产设备 6
2.1 印刷机 6
2.2 点胶机介绍 6
2.3 贴片机的介绍 7
2.4 回流焊介绍 7
2.5 波峰焊介绍 8
3. SMT生产设备造成的常见质量缺陷分析与解决措施 9
3.1 印刷机引起的缺陷与解决措施 9
3.1.1 漏印、印刷不完全 9
3.1.2 焊膏图形粘连 9
3.1.3 焊膏印刷凹陷 10
3.1.4 焊膏印刷偏离 10
3.2 点胶机产生的缺陷及解决措施 10
3.2.1 拉丝/拖尾 10
3.2.2 胶嘴堵塞 11
3.2.3 掉件 11
3.2.4元件引脚上浮/移位 11
3.3 贴片机产生的缺陷及解决措施 11
3.3.1 缺件 11
3.3．2 极性错误 12
3.3.3错件 12
3.3.4元件损坏 12
3.4 回流焊产生缺陷分析 13
3.4.1 冷焊 13
3.4.2 立碑 13
3.4.3偏移 13
3.4.4焊膏量不足 14
3.5 波峰焊接中缺陷及解决措施 14
3.5.1 桥接 14
3.5.2 焊料不足 14
3.5.3 多锡 14
3.5.4 锡尖 15
3.5.5立碑 15
3.5.6 PCB变形大、弯曲 15
结论 15
致谢 16
参考文献 16

引言
1.1 SMT生产技术
SMT（Surface Mounting Technology）是新一代电子表面贴装技术的英文缩写。它将传统的电子元器件压缩成为原体积的十分之一左右,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本，成为电子信息化产业的基础。总体来说SMT由表面贴装元器件（SMD）、贴装技术、贴装设备三个部分组成。由于SMD的组装密度高，使现有的电子产品、系统在体积上缩小40%—60% ，重量上减轻60%—80% ，成本上降低30%—50% ，同时加之SMD的可靠性高和高频特性好等特点，所以SMT表面贴装工艺技术及其设备的选择和配置成为电子产品、系统质量保证的关键。
1.2 SMT基本工艺构成：
基本工艺构成要素：印刷-->贴装-->（固化）-->回流焊接-->清洗-->检测-->返修
印刷：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。
1. SMT主要的生产设备
2.1 印刷机
在SMT工艺中，印刷是SMT工序的第一环节，也是最重要的环节之一。印刷机的作用就是将焊膏印到PCB焊盘上，或者将胶体印刷到PCB的虚拟焊盘上，而SMT缺陷产品中往往占大部分的缺陷就是在这道工序。印刷机印刷现在主要是依靠金属模板进行印刷。
目前市场上主流的印刷机品牌有西门子，日立，富士，松下，三星，DEK印刷机等。以自动化程度来分类，可以分为手动印刷机、半自动印刷机、全自动印刷机（图1）。

全自动印刷机
印刷工艺流程：
印 刷 工 艺
模板印刷工艺
检验返修
编 程
印 刷 准 备
焊 膏 印 刷
丝网板印刷工艺
贴片胶印刷工艺
安装模板
安装刮刀
PCB定位
缺陷分析
过程总结

2.2 点胶机介绍
点胶机又称涂胶机，灌胶机，打胶机等，是专门对流体进行控制，并将液体点滴、涂覆、灌封于产品表面或产品内部的自动化机器。点胶机主要用于产品工艺中的胶水、油漆以及其他液体精确点、灌、注、涂、点滴到每个产品精确位置，可以用来实现打点、画线、圆型或弧型。
点胶机可分为手动和自动两种，手动点胶机用于试验或小批量生产，自动点胶机用于大批量生产。

自动点胶机
点胶工艺过程：
结 束
点胶准备
开始初始化
调节参数
连续点涂
检 验
首件试点
添加贴片胶
编制程序
检 验
不合格

2.3 贴片机的介绍
贴片是在SMT工序中不可或缺的一道。贴片机的主要任务就是就是拾取元器件和贴装元器件，其是将正确的元器件贴放到正确的位置。程序员通过所要生产产品的PCB和根据机器的性能指标进行编程。机器通过程序进行动作。目前市场上主要流行的贴片机是德国的西门子，日本的富士，美国的环球（GSM多功能贴片机）等等。

贴片基本工艺流程：
贴 装 工 艺
编 程
贴 片
贴 片 准 备
安装供料器
安装PCB
检验返修
过程总结
缺陷分析

2.4 回流焊介绍
回流焊是通过重新融化预先放置的焊料而形成焊点，焊接过程中不再添加任何额外焊料的一种焊接方法。相比传统的波峰焊接有着很多的有点：焊膏能定量分配，精度高，焊膏受热次数少，不易混入杂质，并且焊料的使用量相对较少。能够适用各种高精度、高要求的元器件。焊接缺陷率低。
回流焊的种类有很多，对PCB整体加热的有热板回流炉、红外回流炉、热风回流炉、红外热风回流炉、气象回流炉等；对PCB局部加热的有激光回流炉、聚焦红外回流炉、热气流回流炉等。

回流焊基本工艺流程：
回流焊工艺
焊 接 准 备
设 置 参 数
测定温度曲线
回 流 焊 接
检验返修
缺陷分析
过程分析

2.5 波峰焊介绍
波峰焊是将熔融的液态焊料，借助泵的作用，在焊料槽液面形成特定形状的焊料波，插装了元器件的PCB置于传送链上，经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点的焊接过程。它是20世纪电子产品装联工艺技术中最成熟、影响最广、效率最明显的一项成果。
波峰焊接机可分为单波峰焊接机和双波峰焊接机，其中单波峰焊接机主要适用于纯通孔插装元件的焊接，双波峰焊接机则适用于插装元件和表贴元件混装板的焊接。目前电子产品中纯通孔插装件已经很少，因此广泛采用的是双波峰焊接机。

工艺时间
波峰焊接工艺流程：
入板
润湿
预热
波峰接触
出板
固化
冷却
预热时间
停留时间
焊接时间
冷却时间

2. SMT生产设备造成的常见质量缺陷分析与解决措施
3.1 印刷机引起的缺陷与解决措施
3.1.1 漏印、印刷不完全
⑴ 原因：
① 模板漏孔堵塞；② 分离速度过慢；③模板开口偏低货位置不对；④焊膏滚动性不好。
⑵ 解决措施：
① 提高分离速度；
② 改变模板开口尺寸与形状；
③ 刮刀印刷速度可以改版焊膏的滚动性，减慢印刷速度，适当增加刮刀延时，使刮刀上的焊膏充分流到模板上，可改善其滚动性。
3.1.2 焊膏图形粘连
⑴ 原因：
①工艺上设置问题。如压力过大、锡膏流动性过大等导致的；②模板底面不干净；③焊膏粘度偏低；④焊膏印刷太厚；⑤印刷遍数太多；⑥环境温度与湿度过高。
⑵ 解决措施：
① 修改印刷工艺参数，减少印刷压力或遍数；② 更换模板清洗模式及频率；③ 选择粘度合适的焊膏等；
3.1.3 焊膏印刷凹陷
⑴ 原因：
① 焊膏的粘度较低，保形性不好，印刷后容易塌边、桥接；
② 刮刀硬度较低，在高压力作用下刮刀变形，从而使焊膏凹陷；
③ 模板窗口设计不合理
④ 焊膏较干，润湿性差
⑵ 解决措施：
① 降低刮刀压力；
② 选用硬度较高的刮刀；
③ 改变模板窗口设计；
④ 选用合适的焊膏
3.1.4 焊膏印刷偏离
⑴ 原因：
①印刷机的重复精度较低；②网板位置偏离或制造尺寸误差；③PCB制造尺寸误差；④印刷压力过大；⑤浮动机构调节不平衡
⑵ 解决措施：
① 必要时更换印刷机零部件；
② 通过精确地调节网版在印刷机上的位置，选用制造精度更高的模板来降低焊膏印刷的偏离；
③ 选用制造精度搞的PCB；
④ 降低印刷压力；
⑤ 调节浮动机构的平衡度。
3.2 点胶机产生的缺陷及解决措施
3.2.1 拉丝/拖尾
⑴ 原因：
① 胶嘴内径太小；② 点胶压力太高；③ 胶嘴与PCB的间距太大；④ 贴片胶过期或品质不好；⑤ 贴片胶黏度太高；⑥从冰箱中取出后未能恢复到室温⑦点胶量太大。
⑵ 解决措施：
① 改换内径较大的胶嘴；② 降低点胶压力；③ 调节“止动”高度；④ 更换贴片胶；⑤ 选择适合黏度的胶种；⑥ 从冰箱里取出后应恢复到室温（约4h）；⑦ 调节点胶量。
3.2.2 胶嘴堵塞
⑴ 原因：
① 针孔内未完全清洗干净；② 贴片胶中混入杂质；③ 有堵孔现象；④ 不相容的胶水相混合。
⑵ 解决措施：
① 换清洁的针头；② 换质量好的贴片胶 ；③ 及时检查与清洗点胶针头；④贴片胶牌号不应搞错。
3.2.3 掉件
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 固化工艺参数不到位；② 温度不够；③ 元件尺寸过大；④ 吸热量大；⑤光固化灯老化；⑥胶水量不够；⑦元件/PCB有污染。
⑵ 解决措施：
① 调整固化曲线；②调整固化温度；③ 提高热固化胶的峰值固化温度，选择合适元件；④ 提高峰值温度；⑤ 观察光固化灯是否老化，灯管是否有发黑现象，及时更换；⑥提高胶水的数量；⑦及时观察元件是否有污染，并清洗之。
3.2.4元件引脚上浮/移位
⑴ 原因：
①贴片胶不均匀；②贴片胶量过多；③贴片元件偏移。
⑵ 解决措施：①调整点胶工艺参数；②控制点胶量；③调整点胶工艺参数。
3.3 贴片机产生的缺陷及解决措施
3.3.1 缺件
⑴ 缺陷形成原因分析：
①吸嘴有污染物堵塞现象；
②PCB支撑针没有调整好；
③PCB平整度较差；
⑵ 解决措施：
① 定期检查吸嘴情况；
② 调整PCB支撑针；
③ 更换PCB；
3.3．2 极性错误
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 贴片影像做错；
② 元器件放置出错；
③ 料带中出错。
⑵ 解决措施：
① 修改程序元件库，重新制作元件视觉图像；
② 修改贴片程序；
③ 安装供料器前检查料带中元件放置情况，往振动供料器滑道中加料时注意元器件的方向。
3.3.3错件
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 贴片程序错误；② 拾片程序错误；③ 装错供料器。
⑵ 解决措施：
① 修改程序，编程后应有专人核查程序；
② 重新安装供料器，安装好供料器后应有专人核查。
3.3.4元件损坏
⑴ 缺陷形成原因分析：
① PCB变形；
② 贴片头高度太低；
③ 贴装压力太大；④ PCB支撑的尺寸不正确，分布不均匀，数量太少；
⑤ 元件本身已碎。
⑵ 解决措施：
① 更换PCB或者对PCB使用前进行一定的处理；
② 贴片头高度应随着PCB厚度和贴装的元器件高度来调整；③重新调整贴装压力；④更换与PCB厚度匹配的支撑针，将支撑针分布均衡，增加支撑针数量；⑤更换元件。
3.4 回流焊产生缺陷分析
3.4.1 冷焊
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 回流温度太低或在液相线上驻留时间太短，导致回流时热量不充足，金属粉末不完全熔化；② 在冷却阶段，强烈的冷却空气，或者是不平稳传送带移动使得焊点受到扰动，在焊点表面上呈现高低不平的形状，尤其在稍微低于熔点的温度时，那时焊料非常柔软；③ 焊料金属粉末质量不好，大多数是由高度氧化粉粒包封成的。
⑵ 解决措施：
① 调整回流温度曲线：设定合适的回流温度和合适的液相线上时间；② 特别注意传送的平稳性；③ 不要使用劣质焊膏，制定焊膏使用管理制度来保证焊膏的质量。
3.4.2 立碑
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 有缺陷的元件排列方向设计；② 焊盘设计质量的影响；③ 温度不均匀；④ 由于受到污染或氧化；⑤ 贴装压力过小。
⑵ 解决措施：
① 保持元件两端同事进入回流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变；② 严格按标准规范进行焊盘设计；③ 应该严格来料检验，注意元器件和PCB的储存环境；④贴装时应注意贴装高度。
3.4.3偏移
⑴ 缺陷形成原因分析：
焊膏印不准、厚度不均、元器件放置不当、传热不均、焊盘或引脚的可焊性不好、助焊剂活性不足、焊盘比引脚大的太多等。都可能引起元件偏移，情况较严重时甚至会形成立碑，尤以质轻的小零件为甚。
⑵ 解决措施：
严格控制SMT生产中各工艺过程；注意元器件和PCB的存储环境；使用适当活性的助焊剂等。
3.4.4焊膏量不足
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 整体焊膏量不足原因：模板厚度或开口尺寸不够、开口四壁有毛刺、开口处喇叭口向上；焊膏滚动性差；刮刀压力过大；印刷速度过快；②个别焊盘上焊膏量过少或没有焊膏原因：模板开口被焊膏堵塞或个别开口尺寸小；PCB上导通孔设计在焊盘上，导致焊料从空中流出。
⑵ 解决措施：
严格控制印刷工艺的各个环节。
3.5 波峰焊接中缺陷及解决措施
3.5.1 桥接
⑴ 缺陷形成原因分析：
① PCB上焊盘设计太近，波峰焊焊盘间距一般应大于0.65mm；② 焊锡中杂质太多，会阻碍焊锡的脱离；③ 助焊剂失效或不足，未完全去除引脚的氧化层；④ 预热温度低，熔融焊料的黏度大，引脚上焊锡不能或来不及脱离；⑤ 过板速度快，熔融焊料的黏度大，引脚上焊锡不能或来不及脱离。
⑵ 解决措施：
① 按照PCB规范进行设计，焊盘间距小于0.65mm时采用回流焊；② 定期去除锡渣，并且测量焊锡中杂质是否超标；③ 使用前检查助焊剂有效期，注意助焊剂喷涂量；④ 调整预热温度；⑤ 调整过板速度。
3.5.2 焊料不足
⑴ 缺陷形成原因分析：
① PCB预热和焊接温度太高，使熔融焊料的黏度过低；② 插装孔的孔径过大，焊料从孔中流出；③ 焊盘设计要符合波峰焊要求；④ 印制板爬坡角度偏小，不利于焊剂排气；⑤ 焊盘局部可焊性差。
⑵ 解决措施：
① 降低预热和焊接温度；② 减小插装孔孔径尺寸；③ 重新设计焊盘尺寸；④ 增大爬坡角度；⑤ 更换可焊性好的PCB板。
3.5.3 多锡
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 助焊剂比重太高，吃锡过厚；② 锡锅温度偏低，焊锡冷却快，无法完全脱离；③ 传送角度偏低，使得焊锡分离角度小，分离不彻底；④ 板速太快，焊锡来不及脱离。
⑵ 解决措施：
① 选取合适比重的助焊剂；② 调整锡锅温度；③ 调整传送温度、速度。
3.5.4 锡尖
⑴ 缺陷形成原因分析：
① PCB上有散热快的结构，使得焊锡冷却快，没有完全脱离；② 锡锅温度低，使得焊锡冷却快，没有完全脱离；③ 过板速度快，焊锡来不及完全脱离；④ 板粟与后回流速度的匹配关系，板速快，形成的拉尖向后，反之，向前。
⑵ 解决措施：
① 按照PCB规范进行设计；② 调整锡锅温度；③ 调整传送速度。
3.5.5立碑
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 热风刀风力太强，元件受冲击抬高，形成立碑；② PCB浸锡太深，元件受冲击抬高，形成立碑。
⑵ 解决措施：
① 降低热风刀风力；② 减少浸锡深度。
3.5.6 PCB变形大、弯曲
⑴ 缺陷形成原因分析：
① 预热温度达，PCB受长时间高温作用而变形；② 过锡时间长，PCB受长时间高温作用而变形；③ 锡锅温度高，PCB受长时间高温作用而变形；④ 冷却速率不合适，PCB过波峰后不冷却或采用骤冷的方式。
⑵ 解决措施：
① 调整预热温度；
② 调整传送速度；
③ 调整锡锅温度；
⑤ 调整冷却速率。

结论
在SMT生产过程中往往会遇到很多问题，其中有设备问题，也有工艺问题。设备问题是相对而言比较多的。在写本篇论文我对设备所产生的问题有了粗略的了解，也懂得设备对产品质量的影响的重要性。对与生产过程中的问题处理也是相对麻烦的。而其他人很快就能解决这些问题。这使我充分意识到和专业的技术人员学习是获得成功的一个捷径。提高是有限的但提高也是全面的，正是这一阵子的实习让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。
致谢
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！
首先要感谢 的培养,感谢在三年中学校对我的悉心培养。我在学校的三年中学到了很多。本论文的所有研究工作从论文的选题、实现条件到论文的写作等阶段都是 老师的悉心指导下完成的。 的给予了我无微不至的关怀和指导。余老师严谨的治学态度、渊博的学术知识、诲人不倦的敬业精神以及宽容的待人风范使作者获益颇多。谨向余老师致以最衷心的感谢。

参考文献
1 韩满林主编.表面组装技术.江苏：人民邮电出版社，2010.5
2 吴兆华主编.表面组装技术基础. 北京:国防工业出版社2002
3 周德俭、吴兆华主编：表面组装工艺技术.北京：国防工业出版社2007.9
4 张文典主编.SMT生产技术.南京：南京无线电厂工艺所，1993
5 表面贴装技术.上海：上海惠斯顿SMT信息与服务中心
6 何丽梅SMT.表面组装技术.北京：机械工业出版社，2006