表面贴装元器件管理Word文件下载.docx
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组装器件和组装材料高成本、返修必须采用专用工具和设备等,都使返修成本较高,且返修花费时间长。
SMT产品组装生产的质量控制中,传统采用SQC方式的较多。
但根据SMT产品质量控制特点,为尽量避免SMT产品的故障诊断与返修等高成本环节,在其产品设计和组装生产过程的质量控制形式上,更提倡采用以事先预防为主的全面质量控制方式,对应的基本策略主要有:
1.尽量采用设计制造一体化技术,在PCB电路设计等设计过程中融入可制造性设计、可测试性设计,可靠性设计等面向制造的设计内容;
2.严格把好元器件和组装材料等来了质量观,事先进行可焊性测试等质量检测;
3.采用工序上尽早测试原则,使质量故障问题尽早发现尽早制止,避免故障随着工序的后移而扩展或加重引起诊断与维修难度和费用的几何级数式增长现象的产生;
4.形成工序检验与终端检验结合的组装质量检测与反馈闭环控制。
SMT产品质量控制体系基本形式
质量体系的递阶结构示意图见图1-1
1.质量体系基本形式
管理层主要完成质量信息管理、数据统计分析等;
执行层主要完成现场质量信息采集和相关处理;
检测单元层主要完成约定工序或工位的质量信息采集和相关质量控制工作。
图1-1为质量体系的递阶结构示意图
2.质量控制点的设置
(1)物料检测点
物料检测含PCB光板设计制造质量检测、元器件测试、焊膏等组装材料检测等。
(2)工序检测点
(3)产品检验点
产品检验点用于产品终端的质量检测、统计和质量信息归档处理等
电子元器件与半成品管理
电子元器件及半成品的库存管理是企业物流系统的重要环节。
库存的主要作用和功能是在物料的供需之间建立有效的缓冲区,以减轻物料的供需矛盾。
科学合理的库存管理,不仅可以促进销售,提高劳动生产率,而且可以降低产品成本,
增加经济效益,反之则可能加剧供需矛盾,或造成大量的资金积压,影响企业效益,造成重大的经济损失。
1.电子元器件及半成品库存管理的目的
保证物料的正常流通,便于识别和管理并保证物品的品质,并建立一个清晰、可靠的仓储流程。
2.仓库的作用
(1)保管和调节;
(2)占用财物资源的比例高,不容忽视。
第2章质量管理体系
2.1ISO-9000系列标准
ISO-9000系列标准是SMT生产中质量管理的最好选择。
ISO-9000系列标准,是由设在瑞士日内瓦的国际标准化组织,即由各国标准化团体组成的世界性联合会,于1987年制定的,是旨在进一步提高生产厂家质量管理水平的国际标准,这个标准每五年修改一次,重新发布。
十多年来,这个标准愈来愈受到各国政府、团体及工厂的重视和认可,不分国界,不分行业,积极申报该标准的评审。
为什么IS19000族标准会受到这么多的行业、这么多的工厂重视呢?
这是因为全球性经济竞争加剧了,生产管理者需要找到一个行之有效的质量保证体系来提高自己产品的质量,并且能得到外界的认可。
该标准的目的,正是帮助管理者通过制定一个切实可行的质量管理体系来实现自己预定的方针目标。
ISO-9000族标准中,质量管理体系明确提出了20个要素及这些要素应符合的标准。
20个要素中,其精华为“人、机、物、法、环”,它具有切实可行的操作性,又有继承和发扬的连贯性;
ISO-9000族标准是世界各国执行全面质量管理经验的总结和升华的产物。
可以认为,没有前几十年的全面质量管理的实践,就不可能有现在的ISO-9000族标准。
它的未来,将会继续受全面质量管理发展的影响而变得更完善、更有效。
很多工厂形象地把ISO-9000旅标准称之为“迈向世界经济的通行证”,它也是在不同行业之间实现联络和沟通的桥梁。
不同厂家、不同部门可通过这个体系得到很好的交流,相互印证,相互支持。
社会大生产都有一个明确的分工,每个行业、每个工厂在向社会提供合格产品时,也都要接受社会其他工厂所提供的合格产品。
挑选购买哪种产品最放心呢?
毫无疑问,那些通过ISO-9000认证的工厂所生产的产品应为首选,因为它们有一个合格的质量保证体系来保证其产品的质量,而没有通过ISO-9000族标准的工厂,就不足以提供这样的保证。
不言而喻,ISO-9000族标准像纽带一样把不同国家、不同地区、不同工厂紧紧联系起来。
这也正是愈来愈多的国家和工厂都来积极接受ISO-9000族标准评审的原因所在。
SMT生产中质量要求之高,加工难度之大,在其他行业是少见的。
它与众多的行业、工厂紧密相连,各种元器件多种辅助材料锡膏、贴片胶、PCB、多种工艺方法和多种加工设备,既可外购件,又有外协件,产品设计者既需要本专业知识,又必须熟悉SMT工艺规范;
焊接质量既需要设备的保证,又离不开人的经验,稍有差错就会造成质量事故,特别是一旦发生焊接质问题,挽回及维修的可能性都非常之小。
因此如何做好SMT生产中的质量管理,经验和教训都告诉我们,ISO-9000族标准是最好的管理办法。
在SMT生产过程中,以ISO-9000族标准为依据,逐渐形成完整的质量管理体系,迈向世界先进水平将不再是一句空话。
2.2符合ISO-9000标准的质量管理体系
2.2.1中心的质量目标
制定明确的质量方针和质量目标,是推行ISO9000管理体系的标志,其方针和目标应体现出质量在不断提高,经过努力后才能达到的,并且应在各部门中认真落实和贯彻。
例如,当前国际上再流焊不良焊点率<10×
10-6。
SMT加工中心,应描瞄准世界先进目标,制定出确实可行的质量目标,如
第一年是否先做到500×
10-6或是300×
10-6——近期目标;
第二年做到100×
10-6或50×
10-6——中期目标;
第三年做到20~10×
10-6——远期目标。
同时,应根据质量方针的要求分析影响质量的关键/薄弱问题,通过分析研究,制定出有力的控制措施,由有关部门和具体人员去落实解决。
2.2.2质量保证体系的内涵
1.体系结构的完善化
质量保证体系的结构应该完善,能覆盖质量保证标准要素的内容,例如:
工艺、设备、检验(包括元器件、材料检验和产品质量检验)外购、外协(设备,PCB等)、设计(OEM产品由工艺协调)和包装等。
机构比较合理,各要素有部门负责管理。
2.体系运作的有效性
体系应能有效动作,应制订相应的程序文件,经常进行评审并及时纠正问题,包括对员工的培训和考核。
3.体系文件应完整,质量记录齐全,能反应实际工作情况。
体系内部质量信息应能及时传递,以增强全体人员的质量意识。
2.2.3SMT产品设计
产品设计师除了熟悉电子线路专业知识外,还应熟悉SMT元器件以及各种SMT工艺流程,特别是中心的SMT生产线流程和能力,在设计的过程中始终与SMT工艺保持联系和沟通。
设计师所设计的PCB应符合SMT艺要求。
应有一套完善的设计控制制度,包括各种数据,试验记录,特别是与SMT生产质量有关的记录。
设计与工艺联络程序如图2-1所示。
图2-2印制板工程设计后的审核程序
ISO-9000标准的质量管理体系还包括:
外购件及外协作的管理、生产管理、质量检验、图纸文件管理、包装储存及交货、降低成本、人员培训等。
第3章电子元器件
要管理电子元器件,首先就要了解电子元器件。
所以下面先简单介绍一下电子元器件的分类、封装和包装。
3.1表面组装元器件的分类
电子器件分为表面组装元器件和通孔插装元器件。
表面组装元器件分为表面组装元件(SMC)和表面组装器件(SMD)。
3.2元器件的外形封装
1.表面组装元件(SMC)的外形封装、尺寸主要参数及包装方式(表3-l)
(1)表面组装元件(SMC)封装尺寸有公制(mm)和英制(inch)两种表示方法:
欧洲大多采用英制(inch)表示,日本大多采用公制(mm)表示。
我国没有统一标准,公制(mm)和英制(inch)都可以使用。
(2)公制(mm)/英制(inch)转换公式:
∵inch=25.4mm
∴25.4mmx英制(inch)尺寸=公制(mm)尺寸
举例:
将0805(0.08inchx0.05inch)英制表示法转换为公制表示法
元件长度:
25.4mmx0.08=2.032≈2mm
元件宽度:
25.4mmx0.05=1.27≈1.25mm
0805(0.08inchx0.05inch)的公制表示法为:
2125(2.0mmxl.25mm)
2.表面组装器件(SMD)的外形封装,引脚参数及包装方式见表3-2
3.3表面组装元器件(SMC/SMD)的包装类型
表面组装元器件的包装类型有编带、散装、管装和托盘。
3.3.1表面组装元器件包装编带
表面组装元器件包装编带有纸带和塑料带两种材料。
纸带主要用于包装片式电阻、电容的8mm编带。
塑料带用于包装各种片式无引线元件、复合元件、异形元件、SOT、SOP、小尺寸QFP等片式元件。
纸带和塑料带的孔距为4mm,(1.0x0.5mm以下的小元件为2mm),元件间距4mm的倍数,根据元器件的长度而定。
表3-1
表3-2
3.3.2散装包装
散装包装主要用于片式无引线无极性元件,例如电阻、电容。
3.3.3管装包装
主要用于SOP、SOJ、PLCC、PLCC的插座、以及异形元件等。
3.3.4托盘包装
托盘包装用于QFP、窄间距SOP、PLCC、PLCC的插座等。
3.4表面组装元器件使用注意事项
3.4.1存放表面组装元器件的环境条件
环境温度:
30º
C以下;
环境湿度:
<
RH60%;
环境气氛:
库房及使用环境中不得有影响焊接性能的硫、氯、酸等有害气体;
防静电措施:
要满足表面组装对防静电的要求。
3.4.2表面组装元器件存放周期
从生产日期算起为二年。
到用户手中算起一般为一年(南方潮湿环境下3个月以内)。
3.4.3对具有防潮要求的SMD器件要求
打开封装后一周内或72小时内(根据不同器件的要求而定)必须使用完毕,如果72小时内不能使用完毕,应存放在<RH20%的干燥箱内,对已经受潮的SMD器件应按照规定作去潮烘烤处理。
3.4.4操作人员拿取SMD器件时应带好防静电手镯
3.4.5运输、分料、检验、手工贴装等的操作
需要拿取SMD器件时尽量用吸笔操作,使用镊子时要注意不要碰伤SOP、QFP等器件的引脚,预防引脚翘曲变形。
第4章来料检验
来料检验是保证表面组装质量的首要条件,元器件、印制电路板、表面组装材料的质量直接影响表面组装板的组装质量。
4.1常用检测设备及手段
为了保证电子元器件的质量,在生产过程中就需要采用各类测试技术进行检测,以便及时发现缺陷和故障并进行修复。
根据测试方式的不同,SMT测试技术分为非接触式测试和接触式测试。
非接触式测试已从人工目测发展到自动光学检查(AOI)和自动射线检测(AXI),而接触式测试则可分为在线测试和功能测试两大类。
4.1.1在线测试仪ICT(In-circuittester)
针床式在线测试仪见图4-1。
传统的在线测试仪测量时使用的是专门的针床与已焊接好的线路板上的元器件接触,并用数百毫伏电压和10毫安以内电流对其进行分立隔离测试可精确地测出所装电阻、电感、电容、二极管、三极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开、短路等故障,并将故障出现在哪个元件或开、短路位于哪个点准确地告诉用户。
针床式在线测试仪的优点是测试速度快,适合于单一品种的民用型家电产品线路板的大规模生产测试,而且主机价格较便宜。
由于测试用针床夹具的制作、调试周期长,价格贵,因此对于一些高密度SMT线路板来说,往往无法对其进行精度测试。
飞针式测试仪是对针床在线测试仪的一种改进,它用探针来代替针床,在X-Y机构上装有可分别高速移动的4个头共8根测试探针,最小测试间隙为0.2mm。
工作时根据预先编排的坐标位置程序移动测试探针到测试点,各测试探针根据测试程序对元件或已装配的元器件进行开路/短路测试。
与针床式在线测试仪相比,在测试精度、最小测试间隙等方面均有较大幅度的提高,并且无需制作专门的针床夹具,测试程序可直接由线路板的CAD软件得到,但其不足之处是测试速度相对较慢。
4.1.2功能测试(FunctionalTester)
功能测试可以测试整个系统是否能够实现设计目标,它将线路板上的被测单元作为一个功能体,对其提供输入信号并按照功能体的设计要求来检测输出信号。
这种测试是为了
图4-1针床式在线测试仪
确保线路板能够按照设计要求正常工作。
功能测试最简单的方法是:
将组装好的某电子设备上的专用线路板连接到该设备的适当电路上,然后加电压。
如果设备工作正常,就表明线路板合格。
这种方法的优点是测试简单,投资少,缺点是不能自动诊断故障。
4.1.3自动光学检查AOI
智能AOI锡焊检测机见图4-2。
线路板上元器件组装密度的提高给电气接触测试增加了困难,所以,将AOI(AutomaticOpticalInspec-tion)技术引入到SMT生产线的测试领域是大势所趋。
AOI不但可对焊接质量进行检验,还可对光板、焊膏印刷质量、贴片质量等进行检查。
各工序AOI的出现几乎完全替代了人工操作,这对提高产品质量和生产效率都是大有裨益的。
AOI系统采用高级的视觉系统和新型的给光方式,同时采用了增加的放大倍数和复杂的算法,从而能够使其以高测试速度获得高缺陷捕捉率。
AOI系统能够检测元器件漏贴、电解电容的极性错误、焊脚定位错误或者偏斜、引脚弯曲或者折起、焊料过量或者不足、焊点桥接或者虚焊等焊接错误。
但AOI系统不能检测电路的错误,对不可见焊点的检测也无能为力。
图4-2智能AOI锡焊检测机
4.1.4自动X射线检查AXI
AXI(AutomaticX-rayInspection)是近几年才兴起的一种新型测试技术。
当组装好的线路板沿导轨进入机器内部后,位于线路板上方的X-Ray发射管将其发射的X射线穿过线路板后并被置于下方的探测器(一般为摄象机)接收到,由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅,因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比,照射在焊点上的X射线被大量吸收而呈黑点,从而产生良好图像,使得对焊点的分析变得相当直观,因此,采用简单的图像分析算法就可以自动且可靠地检验到焊点缺陷。
AXI技术已从以往的2D检验法发展到目前的3D检验法。
前者为透射X射线检验法,对于单面板上的元件焊点可产生清晰的视像,但对于目前广泛使用的双面贴装线路板效果较差,因为它会使两面焊点的视像重叠而造成分辨困难。
而3D检验法采用分层技术,即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转的接收面上,接收面的高速旋转可使位于焦点处的图像非常清晰,而其它层上的图像则被消除,故3D检验法可对线路板两面的焊点独立成像。
3DX-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外,还可对那些不可见焊点(如BGA)进行多层图像“切片”检测,即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。
同时利用此方法还可测通孔(PTH)焊点,检查通孔中焊料是否充实,从而极大地提高焊点的焊接质量。
4.2来料检验
来料检验是保证表面组装质量的首要条件,元器件、印制电路板、表面组装材料的质量直接影响表面组装板的组装质量。
因此对元器件电性能参数及焊接端头、引脚的可焊性,印制电路板的可生产性设计及焊盘的可焊性,工艺材料(焊膏、贴片胶、棒状焊料、焊剂、清洗剂等)表面组装材料的质量都要有严格的来料检验和管理制度,如表4-1所示。
1.元器件来料检验检验项目
元器件质量情况也是影响焊接质量的因素。
主要检测项目可焊性、引脚共面性和使用性,应由检验部门做抽样检验。
可焊性:
可能引起立碑、不上锡、堆锡等焊接缺陷。
元器件可焊性的检测可用不锈钢镊子夹住元器件体浸入235℃±
5℃或230℃±
5℃的锡锅中,2±
0.2s或3±
0.5s时取出,在20倍显微镜下检查焊端的沾锡情况.要求元器件焊端90%沾锡。
引脚的共面性:
IC元件引脚共面性不好,会造成虚焊。
外表反光度:
这项因素主要与回焊炉的加热方式有关。
主要针对红外线加热炉而言。
不同颜色的元件对红外线的吸收能力有差别,一般来说应避免元件本体与引脚、焊盘的引热能力相差太大,否则会造成元件本体吸热过多而损坏,而焊盘、引脚处于加热不够的状态;
也应注意尽量不要将吸热能力相差太大的元件放PCB的同一面。
引脚变形:
会造成错位,虚焊的缺陷。
这要求在储存,搬运,备料等过程中小心操作;
贴片机应处于正常状态,避免贴片过程中机器的原因发生抛料,夹伤,掉件等误动作而损伤元件。
加工车间可做以下外观检查:
(1)目视或用放大镜检查元器件的焊端或引脚表面是否氧化、有无污染物。
(2)元器件的标称值、规格、型号、精度、外形尺寸等应与产品工艺要求相符。
(3)SOT、SOIC的引脚不能变形,对引线间距为0.65mm以下的多引线器件QFP其引脚共面性应小于0.1mm(可通过贴装机光学检验)。
(4)要求清洗的产品,清洗后元器件的标记不脱落,且不影响元器件性能和可靠性(清洗后目检)。
2.制电路板(PCB)的检验
(1)设计
焊盘的大小
它直接影响到钢网开口的大小,影响到少锡或多锡。
焊盘的间距
间距不匹配,造成元件覆盖全部焊盘或元件搭接不上焊盘;
对IC来说,它的间距影响锡膏,钢网厚度的选择。
表4-1
来料
检测项目
一般要求
检测方法
元
器
件
可焊性235+-5摄氏度,2+-0.2s
元件旱端90%沾锡
润湿和浸渍试验
引线共面性
〈0.1mm
光学平面和贴装机共面性检查
性能
抽样,仪器检查
PCB
尺寸与外观
目检
翘曲度小于0.0075mm/mm
平面测量
可焊性
旋转浸渍等
阻焊膜附着力
热应力试验
工
艺
焊膏
金属百分含量
75~91%
加热称量法
旱料球尺寸
1~4级
测量显微镜
金属粉末含氧量
粘度,工艺性
旋转式黏度剂,印刷,滴涂
粘接性
粘结强度
拉力,扭力计
工艺性
印刷,滴涂试验
材
料
棒状焊料
杂质含量
光谱分析
助焊剂
活性
铜镜,焊接
比重
79~82
比重计
免洗或可清洗性
目测
清洗剂
清洗能力
清洗试验,测量清洁度
对人和环境有害
安全无害
化学成分分析鉴定
元件分布
元件间距太小,可能造成连锡,特别是波峰焊工艺。
元件分布不均匀,有的地方太多有的地方太少,造成焊接加热不均匀,温度设置上不易兼顾。
热敏元件与BGA等需热量多的元件在同一面上,温度设置上不易兼顾。
元件能够一面分布的却两面分布,造成需两次过炉。
两面都有较重的元件如BGA,QFP,PLCC,易发生掉件,虚焊。
(2)可焊性
PCB焊盘一般是铜箔,易氧化。
为了保护铜箔,形成良好的焊接,一般要对铜箔进行
处理,如预镀金,银,钯--镍,锡铅等易熔融与锡铅液的金属或合金。
比较普遍的是锡铅。
(3)MARK的设计
MARK点的外形有圆形,方形,三角形等,常见的是圆形。
它的尺寸,颜色对比度直接影响到机器对它的识别,影响到印刷,贴片时的位置补偿的精确度。
(4)可生产性
①焊盘的准确性
包括焊盘的大小尺寸精度及相对距离。
误差较大,可能发生与钢网之间的错位,导致印锡偏位,溢出焊盘,产生锡珠,连锡的缺陷。
②弯曲度与扭曲度
弯曲度与扭曲度太大,在轨道上运行不畅易卡边,掉板;
定位夹紧不精确而偏位;
元件与板贴合不好,易飞件,虚焊。
③焊盘的平面度
钢网的开口一般都比焊盘小,焊盘的平面度不好,会造成与PCB与钢网的贴合不紧,印刷漏锡,严重时会损伤钢网的开口边缘;
对于点胶工艺而言,焊盘的平面度不好会抬高元件与PCB之间的距离,造成元件与胶接触面积太少或者根本就没有接触,粘合力不够造成掉件。
④检查PCB是否被污染或受潮
第5章包装、储存与防护
5.1仓库管理的总体要求
5.1.1仓库的重要性
1.仓库是企业物资供应体系的一个重要组成部分,是企业各种物资周转储备的环节,同时担负着物资管理的多项业务职能。
应有出入库管理办法,进货入库前有待检区,检验/验证合格的产品才能入库,仓库应经常(或定期)清点在库品,保证账、卡、物一致,仓库保管员熟悉在库品的性能、规格
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