6[1]PCBA制程工程技术概论与基础_(PEEE).ppt

《6[1]PCBA制程工程技术概论与基础_(PEEE).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6[1]PCBA制程工程技术概论与基础_(PEEE).ppt（46页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、伟创力校企合作项目培训伟创力校企合作项目培训课程名称：课程名称：PCBA制程工程技制程工程技术概概论 与基与基础(PE+EE)编写部门：测试工程编写部门：测试工程Name :Khoo Tee WanDate :10 Jan 2010 2Contents内容内容PageObjectives目的目的Page-3Can you imagine world without electronics你能想象世界没有电子的情景吗？你能想象世界没有电子的情景吗？Page-4Electronics Industry Sectors电子工业部门电子工业部门Page-5Electronics Industry an

2、d SMT电子工业和自动粘贴技术电子工业和自动粘贴技术Page-6PCB Packaging Type PCB 封装方式封装方式Page-7Why mixed technology PCB packaging?为什么有混合的封装方式为什么有混合的封装方式Page-8SMT and Mixed Technology Assembly Types和多样的组装技术和多样的组装技术Page-9General Considerations for PCB Packaging封装考量通择封装考量通择Page-10Surface Mount Technology 表面粘贴技术表面粘贴技术Page-13Ove

3、rview of SMT Process SMT制程概述制程概述 Page-19Solder Printing锡膏印刷膏印刷Page-21Pick&Place Process选择和放置零件和放置零件Page-23Contents3Contents内容内容PagePost Reflow Process回流回流焊Page-28Wave Solder 波峰波峰焊Page-40Wave Solder and Through Hole Assembly Process 波峰焊和插件组装制程波峰焊和插件组装制程Page-44Contents4Bytheendofthismodule,youwillbeab

4、leto:Describeelectronicspackagingandsurfacemounttechnology(SMT)ComparedifferentassemblytypesIdentifythedifferentassemblyprocessesformakingthePrintedCircuitBoard(PCB)assemblyIdentifySMTcomponentsObjectives目的目的到本单元结束时，您将能够：描述电子产品包装和表面贴装技术（SMT）比较不同的装配类型识别不同的装配工艺制造的印制电路板(PCB）组装SMT元件识别5Can you imagine a

5、world without Electronics?你能想象世界没有电子的情景吗？你能想象世界没有电子的情景吗？6Electronics Industry Sectors 电子工业部门电子工业部门 计算机和商务设备计算器，电脑，复印机，服务器，等工业和医疗系统控制器。机器人，注入，听力，辅助，等消费电子盒式磁带录像机摄像机音箱耳机游戏，等汽车娱乐安全气囊防抱死制动系统点火控制，等通信电子手机传呼机耳机网卡电子工业7WhatisSurfaceMountTechnology(SMT)?什么是表面贴装技术（SMT）？Amodernformofcomponentandassemblyprocesste

6、chnology一种现代的元件和组装工艺技术UsedbyelectronicsindustrytomanufacturePrintedCircuitBoard(PCB)assemblies用于电子工业的印刷电路板（PCB）组装Electronics Industry and SMT 电子工业和自动粘贴技术电子工业和自动粘贴技术8Also referred to asInsertion Mount Technology也被称也被称为插入安装技插入安装技术Electronic components are Inserted into holes in the PCB电子元件插入到子元件插入到PCB

7、的孔里的孔里Technology which is a Combination of SurfaceMount and Through Hole Technology这这是一种表面是一种表面贴装和通孔装和通孔技技术的组合的组合Electronic componentsAre directly placed and Attached to the surface of the PCB.电子元件，直接安置和子元件，直接安置和粘贴粘贴到到 PCB表面表面PCB Assembly Types PCB 组装组装方式方式9Unavailabilityofoddshaped,highpower,andspe

8、cializedcomponents.奇怪形状，高功率，和一些特殊的元件不能用单一的组装技术。MoreinvestmentrequiredtosetupafullSMTprocess建立一个全套的SMT制程需要更多的投资。Inmanycasesitischeapertousethroughholecomponents插件元件在许多情况下是便宜的THTismorerobustandisnecessaryincertainapplications插件在某些应用中更可靠和必要Why mixed technology PCB assembly?为什么有混合为什么有混合PCB 组装技术组装技术10SMT

9、 and Mixed Technology Assembly TypesSMT和混合和混合组装组装技技术类型型 11Electrical Considerations电器考量电器考量PCBassemblydensityPCB组装密度Powerrequirements电源需求Powerandsignaldistribution电源和信号分布Input/Outputrequirements输入输出需要Noise&Crosstalkbetweentraces,pads,layers,etc.PCB线路之间，焊盘之间,层与层之间的杂讯和共鸣Hazardousvoltageisolation危险电压的隔

10、绝Componentselection元件的选择Manufacturing Considerations生产生产的考量的考量Assemblytypeandcomponentmix装配型号和元件的混合Manufacturingprocesscapability生产制程能力Boardmaterial板材料Inter-packageSpacing元件脚间距Landpatterndesignandfootprintorientation焊环图案设计和器件封装方向Productvolume产品量GeneralConsiderationsforPCBassemblyPCB组装的一般考量12Thermal

11、Considerations热考量热考量Inter-packagespacing元件脚间距Thermalexpansionmismatch热膨胀系数不匹配Glasstransitiontemperature玻璃化温度Processingtemperatures加工温度Operatingconditions工作条件Thermalmanagementrequirements热管理要求Cost considerations成本考量成本考量PCBcostPCB成本MaterialofthePCB物料成本NumberoflayersPCB层数Tracewidthandspace线路宽度和空间Viareq

12、uirements过孔要求Specialfinishrequirements特殊表面处理要求Componentcost元件成本Assemblyequipmentcost组装成本Processingcost工艺成本General Considerations for PCB AssemblyPCB 组装一般考量组装一般考量13Material Considerations物料考量物料考量Materialproperties材料特性Compatibility兼容性Applicationrequirements运用需求Processingrequirements工艺需求Cost成本Thermal,e

13、lectricalandmechanicalperformance/properties热，电气和机械性能/特性Other Considerations其他考量其他考量Designfor设计考量。Manufacture&Assembly制造和组装Test测试Inspection检查Cost成本Procurement采购Service服务Environment环境Protectionfromenvironmentaldamagecorrosionofcontacts从预防环境损害和接触腐蚀Connectionfailuresduetoshock,vibrationandflexingofPCBs

14、由于冲击，振动和弯曲的PCB造成的连接失败。Reliabilityofassembly组装的可靠性Frictionalwearofconnectors连接器的摩擦磨损Procurementandleadtime采购和准备时间General Considerations for PCB assemblyPCB 组装的一般考量组装的一般考量14WhySurfaceMountTechnology?为什么有表面粘贴技术Enablessignificantsizeandweightreduction可显着减少尺寸和重量Providesimprovementinelectricalperformance改

15、善电气性能OffersreasonablesolutionforhighpincountICs提供高引脚数集成电路合理的解决方案Manufacturingassemblyismoreeasilyautomated生产装配更容易自动化Offersthepotentialforsignificantcostreductions提供了降低成本的巨大潜力Surface Mount Technology(SMT)表面粘贴技术表面粘贴技术(SMT)15SurfaceMountTechnologyPerformance表面粘贴技术性能Primemotivationisincreaseddensityandb

16、oardareareduction。主要目的是提高板密度和减少面积Smallerdevices(activesandpassives)小体积的主动元件和被动元件DIPsover40pinswereimpractical超过40支脚的插件元件是不切实际的Two-sidedmounting两面粘贴SMTresultsinabetterproductSMT可以生产出一个更好的产品Samefunctionsforlessspace小的空间可以得到同样的功能Morefunctionsforsamespace同样的空间，跟多的功能Lesselectricalsignaldelays信号延迟少Lessmas

17、s,bettervibrationresistance更好的抗震性InmanycasesSMTwasrequiredtomaketheproductfeasible很多案例中,SMT让产品成为可行SurfaceMountTechnology(SMT)表面粘贴技术(SMT)16SMT-Amodernformofcomponent&assemblyprocesstechnology,tomanufacturePCBassembliesSMT，一个现代PCB和元件组装工艺技术Electroniccomponentsaredirectlyplacedandattachedtothesurfaceoft

18、hePCB电子元件，直接安置和附着于印刷电路板的表面SurfaceMountTechnology(SMT)表面粘贴技术(SMT)17SMTComponentsSMT元件SurfaceMountTechnology(SMT)表面粘贴技术(SMT)18SurfaceMountTechnology(SMT)表面粘贴技术(SMT)SMTComponentsSMT元件19SurfaceMountTechnology(SMT)SMT Assembly Types表面表面贴装装类型型 Surface Mount actives or passives on one or both sides of the

19、主动主动性性和被动元件贴和被动元件贴装在装在PCB 的一面或双面的一面或双面 Applications运用Most widely used where highest density is desired最广泛的使用于高密度板Typically requires 4 layers minimum通常最少需要4层板Space Savings:Savings of up to 60-70%are attainable空间节省：可以实现高达60-70是的节余20How are PCBs assembled?PCBA 怎样组装？怎样组装？WaveSolder波峰焊波峰焊Hand Placement手摆

20、放手摆放VisualInspection目检目检ICT在线测试在线测试PCBPreparationPCB准备准备PCBA 测试测试Raw Component原始零件原始零件FT功能测试功能测试Overview of SMT Process SMT制程概述制程概述 SMT ProcessSMTSolder Printing锡膏印刷锡膏印刷Pick&Place选择和放置选择和放置零件零件Post Reflow回流焊回流焊21Solder Printing 锡膏印刷锡膏印刷Whatissolderprinting?什么是锡膏印刷Processoftransferringsolderpasteonto

21、thepadsofaPCB,byforcingitthroughmatingaperturesonastencil,usingasqueegee。用刮刀使用压力，使锡膏通过匹配的模具上的小孔，转移到PCB的焊盘的过程.22Circuit Board线路板线路板Usetoprovideinterconnecttracesbetweencomponents提供元件间的相互连接Stencil钢板钢板Vehiclebywhichthevolumeandplacementlocationofsolderpastedepositioniscontrolled控制锡膏流量和放置位置的媒介Solder Pas

22、te锡膏锡膏Mixtureofsolderspheresandfluxdepositedontopadsofcircuitboardonacontrolledvolume.Afterreflowprovideselectrical,mechanicalandthermaldissipativeconnectionbetweencomponentandboard焊料和助焊剂的混合，定量的转化到线路板的焊盘上。经过回流，提供元件和线路板之间的电气，机械和热耗散连接Solder Printing 锡膏印刷锡膏印刷23Squeegee刮刀刮刀Criticaltoolusedto“push”pastet

23、hroughthedesignatedopenings.Variationsinhardness,flatness,speed,angleandpressurecriticallyimpactqualityoftheprint用于通过指定的开孔推动锡膏的关键工具。硬度，平整度，速读，角度和压力关键变量影响印刷的质量。Printer印刷机印刷机Machinewhichdepositssolderpasteontopadsonthecircuitboard将锡膏放到线路板上的机器SolderPrinting锡膏印刷锡膏印刷24Pick&Place Process 选择和放置零件和放置零件25Afl

24、exiblemachinethatplacesmanydifferenttypesofcomponentsonaPCB灵活的机器，可以在一块PCB上放置许多不同类型的元件MostimportantpieceofequipmentintheSMTassemblyprocess在SMT组装制程中最重要的一种设备。Veryexpensive很昂贵Withouttheuseofappropriatefeedersandamachinevisionsystem,theplacementequipmentwillnotbeabletopick&placecomponents如果没有适当的进料器和机器视觉系

25、统的使用，安置设备将无法取放组件。Itincludesfeaturessuchas:它包括以下的功能：Reliableplacementaccuracy可靠的放置精度Vacuumpickupcapability真空提取能力Automaticcomponentrealignment元件自动对准Visionsystem视觉系统TransportationsystemforPCBsPCBs运输系统Pick&Place Process选择和放置零件和放置零件26FactorsinfluencingtheuseofautomatedplacementequipmentinSMT在SMT中影响自动贴装设备

26、的使用的因素pHandlingofcomponents,especiallysmallchipsandultra-finepitchleadeddevices元件的手动搬运和操作，尤其是小芯片和超细间距引线的器件Throughputrequirements吞吐量需求ReliabilityandAccuracy可靠性和准确性Quality质量Flexibility灵活性Pick&Place Process 选择和放置零件选择和放置零件零件进料PCB搬运育龄舰对准板办对准放置头机械手机壳27Pick&Place Process选择和放置零件和放置零件Normal Pick Up正常的提取正常的提取

27、Z-AxismovestillcomponentistouchedZ-轴移动直到接触到元件ThenZ-Axismovesbackandcomponentispickedup，然后，Z-轴移回原来的地方，元件被提起来Touchless Pick Up 无接触的提取无接触的提取Z-AxismovestoafixedheightabovethecomponentZ-轴移动到元件上方一个固定的高度Componentissuckedoutofthepocket元件被吸出袋外28Post Reflow Process回流焊回流焊Whatispostreflowprocess?什么是回流焊？Processo

28、fjoiningmetallicsurfacesthroughthemassheatingofsolderorsolderpaste是通过大量加热，使锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起的制程。CreatesamechanicalandelectricalconnectionbetweenthecomponentsandPCB在PCB和元件之间创建一种机械和电器的连接Surfacemountcomponentsaresecuredonthesurfaceandaredependentonsoldervolumeformechanicalstrength表面

29、粘贴元件依靠一定量的锡膏由于机械强度被固定在表面Solderalloymetalismeltedtoformtheconnection合金焊料融化后，形成连接Liquidsolderattachestothebasemetalsbyformingintermetalliccompounds,throughtheprocessofwetting液态焊料由金属间化和物，通过润湿流程附着在金属表面。29Post Reflow Process回流焊回流焊Requirementforsoldering回流焊的需求SourceofSolderAlloy焊料-合金SourceofHeat热源Flux助焊剂C

30、ompatibleMetallization兼容金属CleanSurfaces表面清洁ControlledProcess被控制的流程30Post Reflow Process 回流焊回流焊 Surface Mount and Through Hole Solder Joints 表面焊接和通孔焊接表面焊接和通孔焊接31Post Reflow Process回流焊回流焊Inthesolderingprocess,threedifferentheatingmethodsareused三种不同的加热模式用在焊接制程中。Conduction热传导Convention热对流InfraredRadiati

31、on(IR)红外辐射Differentheattransfermethodsofferdifferentadvantagesanddisadvantages不同的热传输模式有不同的优势和劣势32Conduction热传导Conductionoccurswhentwosolidmassesofdifferenttemperaturesareincontactwitheachother热传导发生在不同温度下的两个固体相互的接触Providesuniformproductheatingasheatwillconductfromahotspottoacoldspotintheproduct供给均匀的热

32、，由于热能将从热的一端传到冷的一端。Post Reflow Process回流焊回流焊33Convection-热对流对流Convectionheattransferoccurswhenafluid(suchasairornitrogen)flowsovertheobjecttobeheated热对流发生在气体吹过目标物（如空气或氮气）。Twotypes-NaturalConvectionandForcedConvection两种方式-自然对流和强制性对流Naturalconvectionoccurswhennoflowisbeingforcedovertheobject自然对流发生于没有气体

33、被强制流过目标物。Forcedconvectionrequiresanexternalforcethatpushesorpullstheflowovertheobject强制对流需要一种外部的压力推动或拉动气流流过目标物。Mostsolderingovenstodayuseforcedconvectionastheprimaryheattransfermethod今天大多数焊接烤箱使用强制对流作为换热模式预热的主要方法PostReflowProcess回流焊回流焊34InfraredRadiation(IR)红外辐射Infraredradiation(IR)occurswhentwobodie

34、sofdifferenttemperaturesareinsightofeachother红外辐射发生与当两种不同温度的物体在相互的视野内Heatistransferredbytheelectromagneticwavesgeneratedbythehotbody热被产生于热物体的电磁波转换。Twoimportantphenomenonwithradiation:两种重要的辐射现象Absorbtivity:PercentageofinfraredabsorbedbythePCBandcomponents吸收：被PCB和元件吸收的百分比BlackBody:Abodythatabsorbsallr

35、adiationincidentuponitssurface黑体：吸收所有表面辐射的物体PostReflowProcess回流焊回流焊35Post Reflow Process回流焊回流焊 Soldering Surface Mount Components表面粘贴元件表面粘贴元件焊接焊接回流焊回流焊波峰焊波峰焊蒸气蒸气 红外辐射红外辐射强制对流强制对流36AllthesolderedconnectsArecreatedinasinglestep所有的焊接在一个步骤完成ThesolderedconnectionsareCreatedoneafteranother焊接在一个步骤接着另一个步骤地完

36、成 Soldering Through Hole Components 插件元件插件元件Post Reflow Process回流焊回流焊插件元件插件元件一次性的一次性的连续性的连续性的37Post Reflow Process回流焊回流焊 Simultaneous Soldering一次性的一次性的浸焊浸焊 有防焊的波峰焊有防焊的波峰焊38Post Reflow Process回流焊回流焊 Sequential Soldering连续性的焊接连续性的焊接持续性焊接持续性焊接烙铁焊烙铁焊小热风焊小热风焊光波焊接光波焊接镭射焊接镭射焊接火焰焊接火焰焊接39Post Reflow Process回

37、流焊回流焊 Growth Trend增增长趋势40Wave Solder 波峰波峰焊Wave-soldermachinemodule波峰焊机器模组Conveyor传送带SprayFluxer助焊剂喷洒机Preheat预热器SolderPot&Nozzles焊接棒和焊嘴41Wave Solder 波峰波峰焊WaveSolderMachineLayout波峰焊机器分布进入喷洒助焊剂一区二区三区微波风刀冷却区输出风刀加热区-典型的强制热度对流层流波/振荡波42Wave Solder 波峰波峰焊波峰后的波峰后的PCBA焊波焊波喷洒助焊剂喷洒助焊剂预热预热波峰焊波峰焊冷却冷却43Assembly Pre

38、paration for Wave Soldering波峰焊的准备波峰焊的准备Fullyautomatedormanualinspectionoftheassemblytoverify:全部制动或手动目检oPresenceorabsenceofvariouscomponents元件的存在和缺件oComponenttypeandorientations元件型号和方向oDamagedboards撞板oBadcomponentclinchingonthebottomside底面的损件Selectivesoldermaskingusingtemporaryliquidsoldermaskortape,

39、topreventsolderfromattachingtospecificareasofthePCBassembly选择性焊锡屏蔽使用临时液态防焊或胶带，以防止焊料附着在PCB组装的指定的领域。Addingedgesupportsfortheboard,topreventwarpingofthinboards添加边缘支持，以防止薄板弯曲Wave Solder 波峰波峰焊44Wave Solder and Through Hole Assembly Process波峰焊和插件组装流程波峰焊和插件组装流程IsPCBofstandardthickness?AddBoardStiffnessForthinboards增加板的刚度Yes(StandardThickness=62-mils)标准厚度空板空板插件插件径向插入径向插入 多种方式插件多种方式插件运用临时防焊运用临时防焊PCB是标准厚度吗？是标准厚度吗？温度敏感元件的插入温度敏感元件的插入温度敏感元件的可选择性焊接温度敏感元件的可选择性焊接去除临时防焊物去除临时防焊物Inspection/Cleaning目检和清洁.No不是45Wave Solder and Through Hole Assembly Process波峰焊和插件流程波峰焊和插件流程46