SMT自动贴装机贴片工艺.docx
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SMT自动贴装机贴片工艺
第五章自动贴装机贴片通用工艺
工艺目的
本工序是用贴装机将片式元器件准确地贴放到印好焊膏或贴片胶的
PCB表面相对应的
位置上。
贴片工艺要求
5.2.1贴装元器件的工艺要求
a.各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和
明细表要求。
b.贴装好的元器件要完好无损。
c.贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。
对于一般元器件贴片时的焊膏
挤出量（长度）应小于0.2mm对于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0.1mm3
d.元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。
由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。
允许偏差范围要求如下：
—矩型元件：
在PCB焊盘设计正确的条件下，元件的宽度方向焊端宽度在焊盘上；在元件的长度方向元件焊端与焊盘交叠后，焊盘伸出部分要大于焊端高度的1/3;有旋转偏差时，元件焊端宽度的3/4
元件焊端必须接触焊膏图形。
3/4以上
以上必须在焊盘上。
贴装时要特别注意:
—小外形晶体管（SOT：
允许X、Y、T跟部）必须全部处于焊盘上。
（旋转角度）有偏差，但引脚（含趾部和
—小外形集成电路（SOI0:
允许X、Y、
器件引脚宽度的3/4（含趾部和跟部）处于焊盘上。
—四边扁平封装器件和超小形封装器件（QFP）:
要保证引脚宽度的3/4处于焊盘
上，允许XY、T（旋转角度）有较小的贴装偏差。
允许引脚的趾部少量伸出焊盘，但必须有3/4引脚长度在焊盘上、引脚的跟部也必须在焊盘上。
T（旋转角度）有贴装偏差，但必须保证
522保证贴装质量的三要素
a元件正确
要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图
和明细表要求，不能贴错位置;
b位置准确
元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。
元器件贴装位置要满足工艺要求。
两个端头的Chip元件自定位效应的作用比较大，贴装时元件宽度方向有
焊盘上,长度方向两个端头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形，再流焊时就能够自定位，但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有接触焊膏图形，再流焊时就会产生移位或
吊桥；
3/4以上搭接在
不正确
图5-1Chip元件贴装位置要求示意图
对于SOPSOJQFRPLCC等器件的自定位作用比较小，贴装偏移是不能通过再流焊纠正的。
如果贴装位置超出允许偏差范围，必须进行人工拨正后再进入再流焊炉焊接。
否则再
流焊后必须返修，会造成工时、材料浪费，甚至会影响产品可靠性。
生产过程中发现贴装位
置超出允许偏差范围时应及时修正贴装坐标。
手工贴装或手工拨正时要求贴装位置准确，引脚与焊盘对齐，居中，切勿贴放不准，在焊膏上拖动找正，以免焊膏图形粘连，造成桥接。
c压力（贴片高度）合适。
贴片压力（Z轴高度）要恰当合适
贴片压力过小，时容易产生位置移动，移；
贴片压力过大，
元器件焊端或引脚浮在焊膏表面，焊膏粘不住元器件，在传递和再流焊
另外由于Z轴高度过高，贴片时元件从高处扔下，会造成贴片位置偏
焊膏挤出量过多，容易造成焊膏粘连，再流焊时容易产生桥接，同时也会由于滑动造成贴片位置偏移，严重时还会损坏元器件。
吸嘴高度过高
吸嘴高度合适
（等于最大焊球直径）
吸嘴高度过低
连、
吸嘴高度合适
贴片压力适当
元件从高处扔下
元件移位
图5-2元件贴装高度要求示意图
全自动贴装机贴片工艺流程
贴片压力过大
焊膏被挤出造成粘
元件移位、损坏元件
新产品贴装
老产品贴装
I文件准备I
YES
NO
贴装前准备
I开机
程编.线
I上PCB
I做视觉
首件试贴I
InO
贴装I*
检验I—
关机I
Yes
1
F
1开机
Yes
1核查程序I
丄
I首件试贴I
■►转再流焊
安装供料器
离线编程
贴装机是计算机控制的自动化生产设备。
贴片之前必须编制贴片程序。
贴片程序由拾片程序和贴片程序两部分组成。
X、Y和转角T的偏移量、供料
拾片程序就是告诉机器到哪里去拾片、拾什么样的元件、元件的包装是包装是什么样的等拾片信息。
其内容包括：
每一步的元件名、每一步拾片的器料站位置、供料器的类型、拾片高度、抛料位置、是否跳步。
贴片程序就是告诉机器把元件贴到哪里、贴片的角度、贴片的高度等信息。
其内容包
括：
每一步的元件名、说明、每一步的X、Y坐标和转角T、贴片的高度是否需要修正、用
第几号贴片头贴片、是否同时贴片、是否跳步等，贴片程序中还包括Y坐标信息等。
编程，对于没有CAD坐标文件的产品，可采用在线编程。
离线编程是指利用离线编程软件和PCB的CAD设计文件在计算机上进行编制贴片
程序的工作。
离线编程可以节省在线编程时间，从而可以减少贴装机的停机时间，提高
设备的利用率，离线编程对多品种小批量生产特别有意义。
离线编程软件一般由两部分组成：
CAC转换软件和自动编程并优化软件。
离线编程的步骤:
541PCB程序数据编辑
PCB程序数据编辑有三种方法：
CAD专换；利用贴装机自学编程产生的坐标文件；利用
扫描仪产生元件的坐标数据。
其中CAD专换最简便、最准确。
541.1CAD数据转换
aCAD转换项目:
—每一步的元件名—说明—每一步的X、Y坐标和转角T—mm/inch转换—坐标方向转换—角度T的转换—比率—源点修正值
bCAD转换操作步骤
调出表面组装元器件坐标的文本文件
EXCEL中显示
当文件的格式不符合要求时，需从EXCEL调出文本文件；在弹出的文本导入向导中选分隔符，单击下二步卡空格F击下一步飞文本，单击完成后在’该文件；通过删除、剪切、和粘贴工具，将文件调整到需要的格式。
—打开CAC转换软件
选择CAD数据格式
如果建立新文件，会弹出一个空白FormatEdit窗口；如果编辑现有文件，则弹出一个有数据的格式编辑窗口，然后可以对弹出的格式进行修改和编辑。
—对照文本文件，输入需要转换的各项数据
—存盘后即可执行转换
541.2利用贴装机自学编程产生的坐标程序通过软件进行转换和编辑
当没有表面组装元器件坐标的CAD文本文件时，可利用贴装机自学编程产生的贴片坐
标，再通过软件进行转换和编辑（软件需要具备文本转换功能）
a转换和编辑条件
需要一块没有印刷焊膏的PCB
需要表面组装元器件明细表和装配图一张3.5英寸2HD的格式化软盘
b操作步骤
利用贴装机自学编程输入元器件的名称、X、Y坐标和转角T,其余参数都可以
在自动编程和优化时产生。
（如果贴装机自身就装有优化软件，则可直接在贴装机上优化，否则按照以下步骤进行）
将贴装机自学编程产生的坐标程序备份到软盘
将贴装机自学编程产生的坐标程序复制到CAD专换软件中
将贴装机自学编程产生的坐标程序转换成文本文件对文本文件进行格式编辑转换
5.4.1.3利用扫描仪产生元器件的坐标数据（必须具备坐标转换软件）把PCB放在扫描仪的适当位置上进行扫描；通过坐标转换软件产生PCB坐标文件；
按照5.4.1.1进行CAD专换。
操作步骤：
打开程序文件一►输入PCB数据―►建立元件库一►自动编程优化并编辑。
a打开程序文件
按照自动编程优化软件的操作方法，打开已完成CAD数据转换的PCB坐标文
件。
b输入PCB数据
—输入PCB尺寸：
长度X（沿贴装机的X方向）、宽度Y（沿贴装机的丫方向）、厚度T。
将优化好的程序复制到软盘。
再将软盘上的程序输入到贴装机
调出优化好的程序。
做PCBMark和局部Mark的Image图像。
对没有做图像的元器件做图像，并在图像库中登记。
对未登记过的元器件在元件库中进行登记。
尽量把器件体
e对排放不合理的多管式振动供料器根据器件体的长度进行重新分配，
长度比较接近的器件安排在同一个料架上。
并将料站排放得紧凑一点，中间尽量不要有空闲的料站，这样可缩短拾元件的路程。
f把程序中外形尺寸较大的多引脚窄间距器件例如160条引脚以上的QFP大尺寸的
PLCCBGA以及长插座等改为SinglePickup单个拾片方式，这样可提高贴装精度。
g存盘检查是否有错误信息，根据错误信息修改程序。
直至存盘后没有错误信息为止。
5.4.5
正确。
校对检查并备份贴片程序
按工艺文件中元器件明细表，校对程序中每一步的元件名称、位号、型号规格是否对不正确处按工艺文件进行修正。
检查贴装机每个供料器站上的元器件与拾片程序表是否一致。
在贴装机上用主摄像头校对每一步元器件的X、Y坐标是否与PCB上的元件中心一
清洗和烘烤处理
5.5.4对于有防潮要求的器件，检查是否受潮，对受潮器件进行去潮处理
开封后检查包装内附的湿度显示卡，当指示湿度＞20%（在23C±5C时读取），说
明器件已经受潮，在贴装前需对器件进行去潮处理。
去潮的方法可采用电热鼓风干燥箱，在125±1C下烘烤12—20h。
去潮处理注意事项：
a应把器件码放在耐高温（大于150C）防静电塑料托盘中进行烘烤；
b烘箱要确保接地良好，操作人员手腕带接地良好的防静电手镯；
c操作过程中要轻拿轻放，注意保护器件的引脚，引脚不能有任何变形和损坏。
对于有防潮要求器件的存放和使用：
开封后的器件和经过烘烤处理的器件必须存放在相对湿度W20%的环境下（干燥箱
或干燥塔），贴装时随取随用；开封后，在环境温度W30C，相对湿度W60%的环境下72
小时内或按照该器件外包装上规定的时间（有的规定7天）完成贴装；当天没有贴完的器件，应存放在相对湿度W20%的环境下。
5.5.5按元器件的规格及类型选择适合的供料器，并正确安装元器件编带供料器装料时，必须将元件的中心对准供料器的拾片中心。
5.5.6设备状态检查
2
6~7kg/cm。
—检查压缩空气源的气压应达到设备要求，一般为
—检查并确保导轨、贴装头移动范围内、自动更换吸嘴库周围、托盘架上没有任何障碍物。
开机
5kg/cm2左右；
按照设备安全技术操作规程开机；检查贴装机的气压，是否达到设备要求，一般为打开伺服；将贴装机所有轴回到源点位置；根据PCB的宽度，调整贴装机导轨宽度，导轨宽度应大于PCB宽度Imm左右，并保
g
动。
保证A（第二）面贴片时，
h设置完毕，则可装上PCB进行在线编程或贴片操作了。
在线（自学）编程
对于已经完成离线编程的产品，可直接调出产品程序，对于没有CAD坐标文件的产品，可采用在线编程。
在线编程是在贴装机上人工输入拾片和贴片程序的过程。
拾片程序完全由人工编制
并输入，贴片程序是通过教学摄像机对PCB上每个贴片元器件贴装位置的精确摄像，自动
计算元器件中心坐标（贴装位置），并记录到贴片程序表中，然后通过人工优化而成。
5.7.1
编制拾片程序
拾片程序编制内容
在拾片程序表中对每一种贴装元器件输入以下内容：
—元件名，例如2125R1K；
—输入X、Y、Z拾片坐标修正值；
—输入拾片（供料器料站号）位置；
—输入供料器的规格；
—输入元件的包装形式（如散件、编带、管装、托盘）
—输入有效性（若有某种料暂不贴时，选NotAvailable）；
—输入报警数（如输入50，当所用元件数减少为50时，就会有报警信息）
b拾片程序编制方法
调出空白程序表，由人工编制并逐项输入以上内容。
编制贴片程序
a贴片程序编制内容
5.7.3
人工优化原则
—换吸嘴的次数最少。
—拾片、贴片路程最短。
—多头贴装机还应考虑每次同时拾片数量最多。
在线编程注意事项
输入数据时应经常存盘，以免停电或误操作而丢失数据；
输入元器件坐标时可根据PCB元器件位置顺序进行；
所输入元器件名称、位号、型号等必须与元件明细和装配图相符；
拾片与贴片以及各种库的元件名要统一；
e编程过程中，应在同一块PCB上连续完成坐标的输入，重新上PCB或更换新PCB都
有可能造成贴片坐标的误差。
g凡是程序中涉及到的元器件，必须在元件库、包装库、供料器库、托盘库、托盘料架库、图像库建立并登记，各种元器件所需要的吸嘴型号也必须在吸嘴库中登记。
安装供料器
a按照离线编程或在线编程编制的拾片程序表将各种元器件安装到贴装机的料站上;b安装供料器时必须按照要求安装到位，
c安装完毕，必须由检验人员检查，确保正确无误后才能进行试贴和生产。
做基准标志（Mark）和元器件的视觉图像
自动贴装机贴装时，
角）为源点计算的。
而
PCB进行基准校准。
PCBMark
PCB上设计基准标志（Mark）和贴装机的光学对中系统进行校准的。
分为PCB基准标志和局部基准标志。
局部Mark
ii
iiiiiiiii*
图5-4基准标志（Mark）示意图
5.9.1做基准标志（Mark）图像。
aPCBMarK的作用和PCB基准校准的原理
PCBMarK是用来修正PCB加工误差的。
贴片前要给PCBMark照一个标准图像存入图
像库中，并将PCBMarK的坐标录入贴片程序中。
贴片时每上一块PCB首先照PCBMark，
与图像库中的标准图像比较：
一是比较每块PCBMark图像是否正确，如果图像不正确，贴
装机则认为PCB的型号错误，会报警不工作；二是比较每块PCBMark的中心坐标与标准图
像的坐标是否一致，如果有偏移，修正每个贴装元器件的贴装位置。
Y
X
*x
1
X0
>
△X
图5-5利用PCBMar修正PC助口工误差示意图
b局部Mark的作用
多引脚窄间距的器件，贴装精度要求非常高，靠PCBMar不能满足定位要求，需要采
用2—4个局部Mark单独定位，以保证单个器件的贴装精度。
cMark图像的制作方法
具体的制作方法要根据设备的操作规程进行。
一般制作图像时首先输入型（例如圆形、方形、菱形等）、图形尺寸、寻找范围，认识系数并反复调整各光源的光亮度，直到显示
dMark图像的制作要求
Mark图像做得好不好，直接影响贴装精度和贴装效率，如果是说，Mark图像与Mark的实际图形差异较大时，贴片时会不认此对制作Mark图像有以下要求：
—Mark图形尺寸要输入正确；
—Mark的寻找范围要适当，过大时会把PCB上Mark附近的图形划进来，造成与标准图像不一致，过小时会造成某些PCB由于加工尺寸误差较大而寻找不到
—认识系数恰当。
认识系数太小，容易造成不认精度。
—照图像时各光源的光亮度一定要恰当，显示
—使图像黑白分明、边缘清晰；
—照出来的图像尺寸与Mark图形的实际尺寸尽量接近。
592将未在图像库中登记过的元器件制作视觉图像
Mark图形的类
（精度）
，然后用灯光照
0K为止。
Mark
图像做得虚，也就
Mark而造成频繁停机，因
Mark;
Mark，认识系数太大，影响贴装
OK以后还要仔细调整。
a元器件视觉图像的作用
贴片前要给每个元器件照一个标准图像存入图像库中，贴片时每拾取一个元器件都要进行照相并与该元器件在图像库中的标准图像比较：
一是比较图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为该元器件的型号错误，会根据程序设置抛弃元器件若干次后报警停机；二是将引脚变形和共面性不合格的器件识别出来并送至程序指定的抛料位置；三是比较该元器件拾取后的中心坐标X、Y、转角T与标准图像是否一致，如果有偏移，贴片时贴装机会自动根据偏移量修正该元器件的贴装位置。
图5-6贴片位置光学对中原理示意图
b元器件视觉图像的制作方法
具体的制作方法要根据设备的操作规程进行。
一般制作图像时首先输入元器件的类型
）、失真
（例如Chip、SOPSOJPLCGQFP等）、元器件尺寸（输入元器件长、宽、厚度，
系数，然后用CCD的主灯光、内侧和外侧灯光照，并反复调整各光源的光亮度，直到显示
0K为止。
c元器件视觉图像的制作要求
元器件视觉图像做得好不好，直接影响贴装效率，如果元器件视觉图像做得虚（失真），
也就是说，元器件视觉图像的尺寸与元器件的实际差异较大时，贴片时会不认元器件，出现抛料弃件现象，从而造成频繁停机，因此对制作元器件视觉图像有以下要求：
—元器件尺寸要输入正确；
—元器件类型的图形方向与元器件的拾取方向一致；
—失真系数要适当；
—照图像时各光源的光亮度一定要恰当，显示0K以后还要仔细调整；
—使图像黑白分明、边缘清晰；
—照出来的图像尺寸与元器件的实际尺寸尽量接近。
注意：
做完元器件视觉图像后应将吸嘴上的元器件放回原来位置，尤其是用固定摄像机照的元器件，否则元器件会掉在镜头内损坏镜头。
首件试贴并检验
5.10.1程序试运行
程序试运行一般采用不贴装元器件（空运行）方式，若试运行正常则可正式贴装。
5.10.2首件试贴
a调出程序文件；
按照操作规程试贴装一块PCB；
检验项目
各元件位号上元器件的规格、方向、极性是否与工艺文件（或表面组装样板）相符；
元器件有无损坏、引脚有无变形；元器件的贴装位置偏离焊盘是否超出允许范围。
检验方法
检验方法要根据各单位的检测设备配置而定。
普通间距元器件可用目视检验，高密度窄间距时可用放大镜、显微镜、在线或离线光学检查设备（AOI）。
c检验标准
按照本单位制定的企业标准或参照其它标准（例如IPC标准或SJ/T10670-1995表面组装工艺通用技术要求）执行。
根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像
5.11.1如检查出元器件的规格、方向、极性错误，应按照工艺文件进行修正程序
5.11.2若PCB的元器件贴装位置有偏移，用以下两种方法调整
a若PCB上的所有元器件的贴装位置都向同一方向偏移，这种情况应通过修正PCBMark
的坐标值来解决。
把PCBMark的坐标向元器件偏移方向移动，移动量与元器件贴装位置偏移量相等，应注意每个PCBMark的坐标都要等量修正。
b若PCB上的个别元器件的贴装位置有偏移，可估计一个偏移量在程序表中直接修正个别元器件的贴片坐标值，也可以用自学编程的方法通过摄像机重新照出正确的坐标。
5.11.3如首件试贴时，贴片故障比较多要根据具体情况进行处理
a拾片失败。
如拾不到元器件可考虑按以下因素进行检查并处理：
—拾片高度不合适，由于元件厚度或Z轴高度设置错误，检查后按实际值修正；
—拾片坐标不合适，可能由于供料器的供料中心没有调整好，应重新调整供料器；
—编带供料器的塑料薄膜没有撕开，一般都是由于卷带没有安装到位或卷带轮松紧不合适，应重新调整供料器；
—吸嘴堵塞，应清洗吸嘴；
—吸嘴端面有赃物或有裂纹，造成漏气；
—吸嘴型号不合适，若孔径太大会造成漏气，若孔径太小会造成吸力不够；
—气压不足或气路堵塞，检查气路是否漏气、增加气压或疏通气路。
b弃片或丢片频繁，可考虑按以下因素进行检查并处理：
—图像处理不正确，应重新照图像；
—元器件引脚变形；
—元器件本身的尺寸、形状与颜色不一致，对于管装和托盘包装的器件可将弃件集中起来，重新照图像；
—吸嘴型号不合适、真空吸力不足等原因造成贴片路途中飞片；
—吸嘴端面有焊膏或其它赃物，造成漏气；
—吸嘴端面有损伤或有裂纹，造成漏气。
连续贴装生产
按照操作规程进行生产。
贴装过程中应注意的问题：
a拿取PCB时不要用手触摸PCB表面，以防破坏印刷好的焊膏；
b报警显示时，应立即按下警报关闭键，查看错误信息并进行处理；
c贴装过程中补充元器件时一定要注意元器件的型号、规格、极性和方向；
贴装过程中，要随时注意废料槽中的弃料是否堆积过高，并及时进行清理，使弃料不能高于槽口，以免损坏贴装头；
检验
a）
b）
c）
首件自检合格后送专检，专检合格后再批量贴装。
检验方法与检验标准同7.5.10.3首件检验。
有窄间距（引线中心距0.65mm以下）时，必须全检。
d）无窄间距时，可按表3-7取样规则抽检。
转再流焊工序
关机
如何提高自动贴装机的贴装效率
优化原则：
换吸嘴的次数最少。
拾片、贴片路程最短。
——多头贴装机还应考虑每次同时拾片数量最多。
5.16.3多品种小批量时采用离线编程
5.16.4换料和补充元件可采取的措施
）可更换的小车;
）粘带粘接器;
）提前装好备用的供料器;）托盘料架可多设置几层相同的元件;
）用量多的元件可设置多个料站位置，不仅可以延长补充元件的时间，同轴多头贴装机还可以增加同时拾片的机会。
5.16.5元器件备料时可根据用料的多少选择包装形式。
用料多的器件尽量选用编带包装。
5.16.6按照安全操作规程操作机器，注意设备的维护保养。
贴片故障分析及排除方法
贴装机运行的正常与否，直接影响贴装质量和产量。
要使机器正常运转，必须全面了解机器的构造、特点，掌握机器容易发生各种故障的表现形式、产生故障的原因以及排除故障的方法。
只有及时发现问题，查出原因，并及时纠正解决，排除故障。
才能使机器发挥其应有的贴装效率
传输系统一一驱动PCB贴装头运动的传输系统以及相应的传感器。
（2）
气路——管道、吸嘴。
吸嘴孔径与元件不匹配。
程序设置不正确一一图象做得不好或在元件库没有登记。
元件不规则一一与图象不一致。
元件厚度、贴片头高度设置不正确。
故障的表现形式
故障原因
排除故障的方法
1机器不起动
1机器的紧急开关处于关闭状态
拉出紧急开关钮
2电磁阀没有起动
修理电磁阀
3互锁开关断开
接通互锁开关
4气压不足
检查气源并使气压达到
要求值
5微机故障
关机后重新启动
表5-1
机器不起动故障分析及排除方法
表5-2贴装头不动故障分析及排除方法
故障的表现形式
故障原因
排除故障的方法
2贴装头不动
1横向传输器或传感器接触不良
或短路
检查并修复传输器或传
2纵向传输器或传感器接触不良
感器
或短路
润滑油不能过多，清洁传
3加润滑油过多，传感器被污染
感器。
表5-3上板后PCE不往前走故障分析及排除方法
故障的表现形式
故障原因
排除故障的方法
3上板后PCB不
往前走
1PCB传输器的皮带松或断裂
更换PCB传输器的皮带
2PCB传输器的传感器上有脏物或短路
擦拭PCB传输器的传感器
3加润滑油过多，传感器被污染
表5-4拾取错误的故障分析及排除方法
故障表现形式
⑴贴装头不能拾取元件；
⑵贴装头拾取的元件的位置是偏移的；
⑶在移动过程中，元件从贴装头上掉下来。
故障原因
排除故障的方法
1吸嘴磨损老化，有裂纹引起漏气
更换吸嘴
2吸嘴下表面不平有焊膏等脏物
吸嘴孔内被脏物堵塞
底端面擦净，用细针通孔并将吸嘴
3吸嘴孔径与兀件不匹配
更换吸嘴
4真空管道和过滤器的进气端或出气端有问题，没有形成真空，
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