电子制造设备维修与保养论文(doc)

1、电子制造设备维修与保养 （论文） 北华航天工业学院毕业论文 I 摘 要 当前，工厂进入加速发展阶段，任务增多，技术含量不断提高，而装备出厂后提供 的技术培训较少，资料不全，工厂维修技术及工艺水平相对落后，导致维修中出现诸多 问题，甚至影响作战部队的正常训练。因此，有必要对电路板的维修技术做一些分析与 研究。本文在实际维修的基础上对电子设备的维修技术、技巧和几个关键问题进行分析， 对如何提高维修技术水平提出建议。 随着电子科技的日新月异，尤其精细电子的飞跃式发展，对于设备的要求也越来越 高。SMT作为一门比较新型的产业形式，设备的精密高科技性也是首屈一指，而对于其设 备的维修与保养的必要性也显得更为重要。而SMT设备中贴片机和回流焊机的保养与维护 也就变得相当重要。 关键词 SMT 设备 保养维护 贴片 故障失效 回流焊 目 录 第第 1 1 章章 前言前言 .3 1.1 贴片机 .3 1.2 回流焊机 .3 第第 2 2 章章 贴片机常见故障及处理贴片机常见故障及处理 .3 2.1 元件吸取错误 .3 2.2 元件识别错误 .4 2.3 元件视觉检测错误的可能原因.5 2.4 飞件 .

2、5 第第 3 3 章章 回流焊板级互连故障及处理回流焊板级互连故障及处理 .6 3.1 底面元件的固定 .6 3.2 未焊满.6 3.3 断续润湿 .7 3.4 低残留物 .7 3.5 间隙.7 第第 4 4 章章 回流焊焊接故障及处理回流焊焊接故障及处理 .8 4.1 焊料成球 .8 4.2 焊料结珠 .8 4.3 焊接角焊接抬起 .9 4.4 竖碑 .9 第第 5 5 章章 结论结论 .10 参考文献参考文献 .10 贴片机与回流焊机常见故障与解决方法 第 1 章 前言 1.1 贴片机 贴片机，又称“贴装机” 、 “表面贴装系统” （Surface Mount System） ，在生产线中， 它配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置 PCB 焊盘上的一种设备。分为手动和全自动两种。 全自动贴片机是用来实现高速、高精度地全自动地贴放元器件的设备，是整个 SMT 生产中最关键、最复杂的设备。贴片机是 SMT 的生产线中的主要设备，现在，贴 片机已从早期的低速机械贴片机发展为高速光学对中贴片机，并向多功能、柔性连接模 块化发展。 1.2 回流焊机 回流焊

3、机也叫再流焊机或“回流炉” （Reflow Oven）, 它是通过提供一种加热环境， 使焊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 的设备。根据技术的发展分为：气相回流焊、红外回流焊、远红外回流焊、红外加热风 回流焊和全热风回流焊、水冷式回流焊。是伴随微型化电子产品的出现而发展起来的焊 接技术，主要应用于各类表面组装元器件的焊接。这种焊接技术的焊料是焊锡膏。预先 在电路板的焊盘上涂上适量和适当形式的焊锡膏，再把 SMT 元器件贴放到相应的位置； 焊锡膏具有一定粘性，使元器件固定；然后让贴装好元器件的电路板进入再流焊设备。 传送系统带动电路板通过设备里各个设定的温度区域，焊锡膏经过干燥、预热、熔化、 润湿、冷却，将元器件焊接到印制板上。回流焊的核心环节是利用外部热源加热，使焊 料熔化而再次流动浸润，完成电路板的焊接过程。 主要有加热器，对流系统，传送系统，温控系统。 第 2 章 贴片机常见故障及处理 2.1 元件吸取错误 元器件由高速运动的贴片头，从包装编带中取出，贴装到印制板上的过程中，会产 生未取到、吸取后失落等几种吸取不良的故障，这些故障会造成

4、大量元件损耗，根据我 们的经验，元件吸取不良通常是由以下几种原因造成： （1）真空负压不足，当吸嘴取元件时，吸嘴处产生一定的负压，把元件吸附在吸嘴上， 其判定吸嘴拾取元件是否异常一般采用负压检测方式，当负压传感器检测值在一定范围 内时，机器认为吸取正常，反之认为吸取不良。在元件吸取时，真空负压应该在 53.33kPa 以上，这样才能有足够的真空量来吸取元件。若真空负压不足，将无法提供足 够的吸力吸取元件，在使用中我们要经常检查真空负压，并定期清洗吸嘴，同时还要注 意每个贴装头上的真空过滤芯的污染情况，其作用是对达到吸嘴的气源进行过滤，对污 染发黑的要予以更换，以保证气流的畅通。 （2）吸嘴磨损，吸嘴变形、堵塞、破损造成气压不足，导致吸不起元件，所以要定期检 查吸嘴的磨损程度，对严重的予以更换。 （3）供料器的影响，供料器进料不良（供料器齿轮损坏） ，料带孔没有卡在供料器的齿 轮上，供料器下方有异物、卡簧磨损） ，压带盖板、弹簧及其他运行机构产生变形、锈损 等，从而导致元件吸偏、立片或者吸不起器件，因此应定期检查，发现问题及时处理， 以免造成器件的大量浪费。 （4）吸取高度的影响，理想的

5、吸取高度是吸嘴生接触到元件表面时再往下压 0.05mm， 若下压的深度过大，则会造成元件被压进料槽里反而取不起料。若某元件的吸取情况不 好，可适当将吸取高度向上略微调整一点，例如 0.05mm。作者在实际工作过程中曾碰 到过某一料台上的所有元件都出现吸取不好的情况，解决的方法是将系统参数中该料台 的取料高度适当上移一点。 （5）来料问题，有些厂家生产的片式元件包装存在质量问题，如齿孔间距误差较大、纸 带与塑料膜之间的粘力过大、料槽尺寸过小等都是造成元件取不起来的可能原因。 2.2 元件识别错误 视觉检测系统由两部分组成，元件厚度检测系统和光学识别系统，所以在分析识别 错误对应从这两方面入手。 （1）元件厚度检测错误，元件厚度检测是通过安装在机构上的线性传感器，对器件的侧 面进行检测，并与元件库中设定的厚度值进行比较，可判断出元件的不良吸取状态（立 片、侧吸、斜吸、漏吸等） ，当元件库中设定的厚度值与实测值超出允许的误差范围时， 会出现厚度检测不良，导致元件损耗，因此正确设定元件库中元件厚度至关重要，同时 还要经常对线性传感器进行清洁，以防止粘附其上的粉尘、杂物、油污等影响器件的厚 度及

6、吸取状态的检测。 （2）元件视觉检测错误，光学识别系统是固定安装在一个仰视 CCD 摄像系统，它是在 贴装头的旋转过程中经摄像头识别元件外形轮廓而光学成像，同时把相对于摄像机的器 件中心位置和旋转角度测量并记录下来，传递给传动控制系统，从而进行 x、y 坐标位置 偏差与 角度偏差的补偿，其优点在于精确性与可适用于各种规格形状器件的灵活性。 它有背光识别方式和前光识别方式两种，前光识别以元件引线为识别依据，识别精度不 受吸嘴大小的影响，可清晰地检测出器件的电极位置，即使引脚隐藏于元件外形内的器 件 PLCC、SOJ 等也可准确贴装，而背光识别是以元件外形为识别依据，主要用来识别 片式阻容元件和三极管等，识别精度会受吸嘴尺寸的影响。 2.3 元件视觉检测错误的可能原因 （1）吸嘴的影响，当采用背光识别时，若吸嘴外形大于器件轮廓时，图像中会有吸嘴的 轮廓，如图 3 所示，识别系统会把吸嘴轮廓当作元件的一部分，从而影响到元件识别对 中。解决方法要视具体的情况而定： a、若吸嘴外径大于器件尺寸、则换用外径较小的 吸嘴。 b、吸嘴位置偏差导致吸嘴外形伸出到器件轮廓，调整料位偏差。HSP4796L

7、具有元件吸 取位置自动校正的功能，通过连续测量某元件的吸取位置，计算出平均误差并自动产生 修正值加以补偿，该修正值存放在 Feeder（B）Offest 中，在该数据库中存放有每个料位 自动生成的修正值，将该元件所在料位偏差值清零即可解决问题。 （2）元件库参数设置不当。这通常是由于换料时元件外形不一致造成，需要对识别参数 重新检查设定，检查项目包括元件外形和尺寸等等，一个有效解决办法是让视觉系统“学 习“一遍元件外形，系统将自对地产生类似 CAD 的综合描述，此方法快捷有效，另外若 来料尺寸一致性不好，可适当增大容许误差（tolerance） 。 （3）光圈光源的影响，光圈光源的使用较长一段时间后光源强度会逐渐下降，因为光源 强度与固态摄像转换的灰度值成正比，而采用灰度值大，数字化图像与人观察到的视图 越接近，所以随着光源强度的减小，灰度值也相应减少，但机器内的灰度值不会随着光 源强度的减小而减小，只有定期校正检测，灰度值才会与光源强度成正比，当光源强度 削弱到无法识别元件时，就需要更换灯泡。 （4）反光板的影响，反光板只是对背光才起作用，当反光板上有灰尘时，反射时摄像机 的光源强度

8、减小，灰度值也小，这样易出现识别不良，导致元件损耗，反光板是需要定 期擦试的部件。 （5）镜头上异物的影响，在光圈上面有个玻璃镜片，其作用是防止灰尘进入光圈内，影 响光源强度，但如果在玻璃镜片上有灰尘、元件等异物，同样也影响光源强度，光源强 度低，灰度值低。这样也容易导致识别不良发生，贴片机要注意镜头和各种镜片的清洁。 2.4 飞件 飞件指元件在贴片位置丢失，其产生的主要原因有以下几方面： （1）元件厚度设置错误，若元件厚度较薄，但数据库中设置较厚，那么吸嘴在贴片时就 会在元件还没达到焊盘位置时就将其放下，而固定 PCB 的 x-y 工作台又在高速运动，从 而由于惯性作用导致飞件。所以要正确设置元件厚度。 （2）PCB 厚度设置错误，若 PCB 实际厚度较薄，但数据库中设置较厚，那么在生产过 程中支撑销将无法完全将 PCB 顶起，元件可能在还没达到焊盘位置时就被放下，从而导 致飞件。 （3）PCB 的原因，通常有这样的几个原因： a）PCB 本身问题，PCB 翘曲超出设备允 许误差。 b）支撑销放置问题。在做双面贴装 PCB 时，做第二面时，支撑销顶在 PCB 底部元件上，造成 PCB

9、 向上翘曲，或者支撑销摆放不够均匀，PCB 有的部分未顶到从 而导致 PCB 无法完全被顶起 第 3 章 回流焊板级互连故障及处理 3.1 底面元件的固定 双面回流焊接已采用多年，在此，先对第一面进行印刷布线，安装元件和软熔，然 后翻过来对电路板的另一面进行加工处理，为了更加节省起见，某些工艺省去了对第一 面的软熔，而是同时软熔顶面和底面，典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件，如 芯片电容器和芯片电阻器，由于印刷电路板（PCB）的设计越来越复杂，装在底面上的 元件也越来越大，结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然，元件脱落现象是由 于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固定力不足，而垂直固定力不足可归因于元件重量 增加，元件的可焊性差，焊剂的润湿性或焊料量不足等。其中，第一个因素是最根本的 原因。如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在，就必须使用 SMT 粘结剂。显然，使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。 3.2 未焊满 未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都会导致 未焊满，这些因素包括： 1，升温速度太快；2，焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢；3， 金属负荷或固体含量太低；4，粉料粒度分布太广；5，焊剂表面张力太小。但是，坍落 并非必然引起未焊满，在软熔时，熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可 能，焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下，由于焊料流失而聚集在 某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。 除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未满焊的常见原因： 1，相对于焊点之间的空间而言，焊膏熔敷太多；2，加热温度过高；3，焊膏受热速 度比电路板更快；4，焊剂润湿速度太快；5，焊剂蒸气压太低；6；焊剂的溶剂成分太高； 7，焊剂树脂软化点太低。 3.3 断续润湿 焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上，这是由于焊料能粘附在大多数的 固体金属表面上，并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点，因此，在最 初用熔化的焊料来覆盖表面时，会有断续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最 小表面能驱动力的作用下会发生收缩，不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。 断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。由于有机物的热分解

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