手機(jī)攝像頭模組生產(chǎn)工藝的 SMT 流程及 SMT 應(yīng)用分析 摘 要 隨著通信技術(shù)的不斷擴(kuò)延，手機(jī)已成為人們生活、工作、學(xué)習(xí)、娛樂不可 或缺的工具。而手機(jī)攝像頭模組是手機(jī)中非常重要的組件之一，其品質(zhì)的好壞 直接影響手機(jī)整體品質(zhì)的高低。因此在手機(jī)攝像頭模組生產(chǎn)的過程中每一步都 是要嚴(yán)格把關(guān)的，不能有絲毫的懈怠。在手機(jī)攝像頭模組中，F(xiàn)PC 軟電路板是 決定手機(jī)照相生成圖片的關(guān)鍵組件之一，因此它的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量好壞顯得尤 為重要。 基于此，首先簡單介紹了手機(jī)攝像頭模組原理以及 SMT 技術(shù)在手機(jī)攝像頭 模組生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用,著重闡述了手機(jī)攝像頭模組 FPC 軟電路板的改良設(shè)計和 SMT 生產(chǎn)工藝流程及產(chǎn)品質(zhì)量分析。根據(jù)手機(jī)攝像頭模組 FPC 軟電路板的具體 要求，合理進(jìn)行 SMT 技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化，分析研究了手機(jī)攝像頭模組再流焊 SMT 焊 接溫度分布曲線。針對 FPC 軟電路板產(chǎn)品設(shè)置了 AIO（automatic optical inspection）檢測及 ICT 在線測試方法。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：手機(jī)攝像頭模組 SMT AIO 檢測 ICT 在線測試 Mobile phone camera module production technology of SMT processes and SMT application ABSTRACT Summary as communication technologies continues expansion, mobile phone has become the peoples life, work, learn, play an indispensable tool. Mobile phone camera module is one of the very important components in the mobile phone, its quality directly affect the overall level of quality phones. In the mobile phone camera module production at every step in the process is to strictly, there can be no slack. Mobile phone camera module in the FPC flexible circuit board is to determine the key components of the camera phone picture, therefore its production process and the quality is particularly important. Based on this, the first simply introduced the mobile phone camera module principle and SMT technology and its application in mobile phone camera module production, focusing on mobile phone camera module is described FPC flexible circuit board design and analysis of SMT production process and product quality. According to mobile phone camera module FPC flexible circuit board requirements, reasonable SMT technical specifications, analysis of mobile phone camera module for reflow SMT soldering temperature distribution curves.FPC flexible circuit board set AIO products (automatic optical inspection) test online test methods and ICT. Keyword:Keyword: mobile phone camera module;SMT;AIO ICT;on-line test 目錄 摘摘 要要.I I ABSTRACT.IIII 第一章第一章 引言引言.1 1 1.1 手機(jī)攝像頭模組簡介.1 1.1.1 原理.1 1.1.2 DSP 芯片.1 1.1.3 連接方式.2 1.1.4 PCB 板.3 1.2 SMT 技術(shù)在手機(jī)攝像頭模組生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用.4 1.2.1 FPC 軟電路板（PCB）的功能.4 1.2.2 SMT 技術(shù)應(yīng)用.4 第二章第二章 手機(jī)攝像頭模組改良設(shè)計手機(jī)攝像頭模組改良設(shè)計.5 5 2.1 FPC/PCB 布局設(shè)計.5 2.2 FPC/PCB 線路設(shè)計.6 2.3 FPC/PCB 工藝材質(zhì).8 第三章第三章 手機(jī)攝像頭模組手機(jī)攝像頭模組 FPCFPC 軟電路板的軟電路板的 SMTSMT 生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程.1010 3.1 來料檢測.10 3.2 錫膏印刷.10 3.2.1 主要技術(shù)指標(biāo).11 3.2.2 印刷焊膏的原理.11 3.2.3 錫膏檢測.12 3.3 貼片.12 3.3.1 貼片機(jī).12 3.3.2 貼片機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo).13 3.3.3 自動貼片機(jī)的貼裝過程.13 3.3.4 連續(xù)貼裝生產(chǎn)時應(yīng)注意的問題.14 3.4 再流焊（Reflow soldring）.15 3.4.1 再流焊爐的基本結(jié)構(gòu)7.15 3.4.2 再流焊爐的主要技術(shù)指標(biāo).16 3.4.3 再流焊工作過程分析.16 3.4.4 再流焊工藝特點（與波峰焊技術(shù)相比）.17 第四章第四章 手機(jī)攝像頭模組手機(jī)攝像頭模組 FPCFPC 軟電路板的軟電路板的 SMTSMT 應(yīng)用分析應(yīng)用分析.1818 4.1 焊接及裝配質(zhì)量的檢測.18 4.1.1 AIO（automatic optical inspection）檢測概述.18 4.1.2 AOI 檢測步驟.19 4.2 ICT 在線測試.19 4.2.1 慨述.19 4.2.2 ICT 在線測試步驟.20 結(jié)束語結(jié)束語.2222 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).2323 致謝致謝.2424 第一章 引言 1.11.1 手機(jī)攝像頭模組簡介手機(jī)攝像頭模組簡介 1.1.1 原理 手機(jī)攝像頭模組結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示： 圖 1-1 手機(jī)攝像頭模組的基本組成 手機(jī)攝像頭模組主要由鏡頭（lens） ，傳感器（sensor） ，圖像處理芯片 （Backend IC） ，軟電路板（FPC）四個部分組成。其工作原理為：通過鏡頭拍 攝景物，光學(xué)圖像生成后投射到傳感器上，再把光學(xué)圖像被轉(zhuǎn)換成電信號，模 擬電信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，經(jīng)過 DSP 加工處理，送到手機(jī)處理器中 進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)換成手機(jī)屏幕上能夠看到的圖像1。 1.1.2 DSP 芯片 DSP 即數(shù)字信號處理集成電路，它的功能是通過數(shù)學(xué)算法運(yùn)算，對數(shù)字圖 像信號進(jìn)行優(yōu)化處理，經(jīng)過處理后的信號傳到顯示設(shè)備上。目前 DSP 設(shè)計和生 產(chǎn)技術(shù)相對來說比較成熟，各項技術(shù)參數(shù)差別不大。手機(jī)攝像頭模組的芯片主 要有 CCD 與 CMOS 兩種類型，手機(jī)攝像頭模組的芯片如圖 1-2，性能比較見表 1- 1。根據(jù) CCD 與 CMOS 兩類芯片性能比較，CMOS 芯片具有制造工藝相對簡單、成 品合格率高，制造成本低、耗電量低、處理速度快等優(yōu)點，故本文手機(jī)攝像頭 模組軟板（FPC）采用 CMOS 芯片。 CCDCMOS 工作原理電荷信號先傳送，后放大， 再 A/D 電荷信號先放大，后 A/D，再傳送 成像質(zhì)量靈敏度高、分辨率好、噪 音小 靈敏度低、噪聲明顯 制造工藝復(fù)雜相對簡單、成品合格率高 制造成本高低 耗電量高低 處理速度慢快 1.1.3 連接方式 手機(jī)攝像頭模組的常見連接方式有連接器連接、金手指連接和插座連接三 種方式，本文中手機(jī)攝像頭模組采用金手指連接方式，其與手機(jī)的配合合適， 彎折程度好，可靠性高，連接方式如圖 1-3 所示。 圖 1-2 手機(jī)攝像頭模組的芯片種類 表 1-1 CCD 與 CMOS 區(qū)別 圖 1-3 手機(jī)攝像頭模組的常見連接方式 1.1.4 PCB 板 PCB 板通常分為硬板、軟板、軟硬結(jié)合板三種類型，這里指的是手機(jī)攝像 頭模組中用到的印刷電路板，這三種材料應(yīng)用范圍各不相同。CMOS 可以使用硬 板、軟板、軟硬結(jié)合板任何一種。軟硬結(jié)合板的造價成本最高，而 CCD 只能使 用軟硬結(jié)合板。所以本文手機(jī)攝像頭模組采用 FPC 軟電路板，如圖 1-4 所示。 圖 1-4 PCB 板分類 1.21.2 SMTSMT 技術(shù)在手機(jī)攝像頭模組生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用技術(shù)在手機(jī)攝像頭模組生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用 1.2.1 FPC 軟電路板（PCB）的功能 FPC 軟電路板在手機(jī)攝像頭模組中具有如下功能：提供電子元器件的固定 及裝配的機(jī)械支撐作用，實現(xiàn)電子元器件之間的布線并且對電氣有著連接或電 絕緣效果，提供所要求的電氣特性。為自動焊接提供阻焊圖，為集成電路及元 器件插裝、檢查、維修提供識別圖形和字符。手機(jī)攝像頭模組采用 PCB 后，由 于同類 PCB 板的一致性，避免了人工接線的差錯，而且可以實現(xiàn)集成電路和電 子元器件自動插裝、自動貼裝、自動焊錫及自動檢測，使得電子產(chǎn)品的質(zhì)量和 勞動生產(chǎn)率得到了提高，同時成本降低，維修方便。 1.2.2 SMT 技術(shù)應(yīng)用 目前，手機(jī)攝像頭模組具有體積小、重量輕、集成度高、可靠性高的特點， 電子產(chǎn)品的主要形式是基板的板級電子電路產(chǎn)品，因此，現(xiàn)代電子產(chǎn)品制造技 術(shù)的重要體現(xiàn)是板級電子電路產(chǎn)品制造技術(shù)水平的高低2。手機(jī)攝像頭模組屬 于芯片級一級封裝。首先將硅片(芯片)貼裝在基片上，然后焊接到基板上構(gòu)成 完整的元件。SMT 產(chǎn)品制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是 SMT 表面裝配技術(shù)，以 SMT 產(chǎn)品 為制造對象的系統(tǒng)3，表面組裝設(shè)備組成的生產(chǎn)線是 SMT 的基本組成形式，表 面組裝設(shè)備由自動傳輸線進(jìn)行連接，由配置計算機(jī)作為控制系統(tǒng)，控制 PCB 的 自動傳輸，通過組裝設(shè)備進(jìn)行流水組裝作業(yè)。 第二章 手機(jī)攝像頭模組改良設(shè)計 2.12.1 FPC/PCBFPC/PCB 布局設(shè)計布局設(shè)計 對于電子產(chǎn)品來說，其設(shè)計的合理性與產(chǎn)品生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量緊密相關(guān)，手機(jī) 攝像頭模組 FPC 印制導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)盡可能的短，貼片與邦線之間的走線距離要 大于 0.3mm，避免 SMT 貼片的時候錫膏回流到邦線 PAD 上去。如圖 2-1 所示: 圖 2-1 PAD 布局 邦線 PAD 內(nèi)邊緣距離芯片 0.1mm 與 0.35mm 之間,邦線 PAD 外邊緣距離 Holder 在 0.1mm 以上，電容距離芯片和 Holder 內(nèi)壁必須保證在 0.1mm 以上， 電容要靠近芯片濾波 PAD4。 金手指連接的 FPC 需要把整個金手指開窗出來，對于雙面金手指，頂層和底 層一定要錯開開窗，錯開的距離保證在 0.25mm 以上。如圖 2-2 所示： 圖 2-2 金手指連接 FPC FPC 銀箔接地的開窗形狀為橢圓形，且雙面開窗的位置一定要錯開，不允許 有重合部分，錯開距離保證在 0.5mm 以上。如圖 2-3 所示： 圖 2-3 FPC 的開窗圖 2.22.2 FPC/PCBFPC/PCB 線路設(shè)計線路設(shè)計 為了能夠讓攝像頭模組能夠正常地工作，導(dǎo)線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要 求為準(zhǔn)。便于生產(chǎn)為宜并且能夠有效地預(yù)防 EMC，EMI 等問題，可以采取磁珠， 電感，共模線圈進(jìn)行隔離；加電容進(jìn)行濾波，并四處鋪銅，采用屏蔽地線、屏 蔽平面來切斷電磁的傳導(dǎo)和輻射途徑。以下是模組線路設(shè)計時的要求和規(guī)范： （1）網(wǎng)絡(luò)距離外框的邊緣距離大于 0.15mm，即要大于外框公差+0.1mm。 （2）一般信號線推薦線寬 0.1mm，最小線寬 0.08mm；電源線和地線推薦線寬 0.2mm，最小線寬 0.15mm。 （3）避免走環(huán)形線，且線路上不允許有直角出現(xiàn)。如圖 2-4 所示： （4）線路空白區(qū)域打過孔鋪通，起屏蔽，散熱作用，同時增加 DGND 網(wǎng)絡(luò)之間 連接性。對于 FPC，如果受控的項目圖紙中有彎折要求，在 FPC 的彎折區(qū)域內(nèi)， 用地線代替鋪銅，避免大范圍的鋪銅造成 FPC 彎折不良。 圖 2-4 FPC/PCB 線路 （5）AGND 按照信號線來走，附近盡量不要有 DATA 線。 （6）MCLK 要包地，走線距離盡量短，盡量避免過孔。PCLK 不要和高速數(shù)據(jù)位 走一起，盡可能包地，有 DGND 在旁，D0 和 PCLK 靠近 DGND。 （7）復(fù)位的 RESET 和 STANDBY 要遠(yuǎn)離 MCLK，靠近 DGND，在邊緣附近用地屏蔽。 （8）不允許在 Socket 底面 PAD 上打過孔，如果無法避免，應(yīng)該把孔打在 PAD 的邊緣，遠(yuǎn)離連接點位置 0.4mm 以上，且必須要求用金屬填滿，保證整個接觸 PAD 的表面都是導(dǎo)通的。 （9）MIPI 差分阻抗線對需要滿足阻抗值 10010ohm 的要求，且 MIPI 走線要 等長、等間距并有較大面積的參考地平面。如圖 2-5 所示： 圖 2-5 PCB 總圖 2.32.3 FPC/PCBFPC/PCB 工藝材質(zhì)工藝材質(zhì) 對高頻電路而言，PCB 的材質(zhì)相當(dāng)重要，常用的 PCB 板有電木板、紙質(zhì)樹 脂板、玻璃樹脂板等。手機(jī)攝像頭模組選用玻璃樹脂板，最高頻率達(dá) 1GHZ，價 格中等，質(zhì)地堅硬，是目前使用最大的品種。 （1）FPC 工藝材質(zhì)有兩種可以選擇 COB 項目頭部 ACF 壓焊：表面處理方式為化金，基材 18um 無膠壓延銅， Au0.03um，Ni0.5um 金面平滑光亮；CSP 項目頭部貼片：表面處理方式為化 金，基材可選(18um 無膠壓延銅,18um 有膠壓延銅,13um 電解銅)， Au0.03um，Ni2.54um 金面平滑光亮。 COF 工藝：表面處理方式為沉鎳鈀金，基材可選（13um、18um 無膠和有膠壓 延銅，13um、18um 無膠和有膠電解銅） ，8um鎳厚4um，0.15um鈀厚 0.08um，0.15um金厚0.08um。 （2）電磁膜型號：除客戶指定型號外，需選用柔韌性較好的 PC5600 或 PC5900。 （3）疊層結(jié)構(gòu)：跟 FPC 供應(yīng)商確認(rèn)的疊層結(jié)構(gòu)，需要滿足客戶要求的 FPC 厚度，得到客戶確認(rèn)后，疊層的材質(zhì)不能私自更改，若要變動材質(zhì)，需要 得到客戶的認(rèn)可。 2.42.4 模組包裝設(shè)計模組包裝設(shè)計 （1）根據(jù)項目受控的圖紙，預(yù)先設(shè)計托盤，海綿墊，膠紙等。 （2）海綿墊，膠紙必須用在完全 OK 的模組上進(jìn)行實測，與項目受控圖紙要求 進(jìn)行對比。如果有差別，根據(jù)模組的實際情況，重新打樣，直到滿足要求為止。 （3）托盤必須用最后成型的模組（如按要求在模組上貼海綿墊，膠紙，海綿圈， 防塵貼等）進(jìn)行試裝，要求整個模組不能受到擠壓；且托盤要有相對的硬度， 保證整箱中托盤之間的擠壓不影響到內(nèi)部的模組。 第三章 手機(jī)攝像頭模組 FPC 軟電路板的 SMT 生產(chǎn)工藝流程 手機(jī)攝像頭模組的 SMT 生產(chǎn)工藝流程如下: 來料檢測 - PCB 的面絲印焊膏 - 貼片 - 烘干（固化） - 再流 焊接 - 檢測 - 返修 3.13.1 來料檢測來料檢測 在生產(chǎn)過程中，手機(jī)攝像頭模組FPC軟電路板的PCB和電子元器件，在進(jìn)入 生產(chǎn)線之前必須進(jìn)行品質(zhì)檢驗，這個過程稱為IQC（進(jìn)料品管）。首先對FPC軟 電路板的PCB的進(jìn)行肉眼的直觀檢查，然后通過檢測儀器對基板檢查，主要檢查 厚度及插件針孔，F(xiàn)PC軟電路板的元器件包括電阻、電容的參數(shù)檢查和斷路、短 路等。PCB和元器件通過進(jìn)料品管檢驗后進(jìn)入下一道工序。加工前的測試對手機(jī) 攝像頭模組FPC軟電路板的整個生產(chǎn)過程提供了首要保證，同時還提高了產(chǎn)品的 合格率。 3.23.2 錫膏印刷錫膏印刷 在貼片之前，必須利用錫膏印刷機(jī)在手機(jī)攝像頭模組FPC軟電路板的針孔和 焊接部位刮上焊錫膏。在錫膏印刷機(jī)的操作臺上，使用監(jiān)視器進(jìn)行觀察，使用 一張鋼網(wǎng)對PCB板的針孔和焊接部位進(jìn)行對位，注意要確保定位準(zhǔn)確。然后錫膏 印刷機(jī)透過鋼網(wǎng)的相應(yīng)位置可以將焊錫膏均勻、無偏差地涂在PCB板上，這樣就 為元器件的焊接做好了準(zhǔn)備工作，最后送上SMT生產(chǎn)線5。如圖3-1所示： 鋼 板 刮 刀 PCB 圖 3-1 錫膏印刷機(jī)整體外觀及內(nèi)部構(gòu)造 3.2.1 主要技術(shù)指標(biāo) 手機(jī)攝像頭模組的 PCB 板面積較小，有別于其他大型電路板，精度要求很高，所以在 印刷中著重考慮該項指標(biāo)。 a. 最大印刷面積：根據(jù)最大的PCB尺寸確定為120mm120mm。 b. 印刷精度：要求達(dá)到0.025mm。 c. 印刷速度：根據(jù)產(chǎn)量要求確定。 3.2.2 印刷焊膏的原理 焊膏和貼片膠都是具有粘性的觸變流體。刮刀移動時具有一定速度和角度， 從而會對焊膏產(chǎn)生一定的壓力，這樣焊膏就會在刮板前滾動，焊膏就會注入網(wǎng) 孔或漏孔，焊膏的粘性摩擦力會導(dǎo)致焊膏在刮板和網(wǎng)板交接的地方產(chǎn)生切變， 由于切變力的存在，使得焊膏的粘性下降，焊膏順利地注入到手機(jī)攝像頭模組 中PCB板的網(wǎng)孔或漏孔。如圖3-2所示： a焊膏滾動前進(jìn) b 形成壓力 c 焊膏注入漏孔 刮刀的推動力 F 可分解為 刮板 模板 PCB 焊膏 推動焊膏前進(jìn)分力 X 和 將焊膏注入漏孔的壓力 Y d 焊膏釋放（脫模） 圖 3-2 焊膏印刷原理示意圖 3.2.3 錫膏檢測 使用3D錫膏檢測機(jī)對手機(jī)攝像頭模組的PCB板印刷錫膏厚度進(jìn)行測試，主要 檢測錫膏的“高度”“面積”“體積”，當(dāng)然“高度”檢測是最重要的。衡量 焊點質(zhì)量及其可靠性的重要指標(biāo)之一是錫膏的數(shù)量，尤其是手機(jī)攝像頭模組要 求更高，為了減少印刷流程中產(chǎn)生的焊點缺陷，必須100%的采用錫膏檢測(SPI)， 這樣也保證了焊點的可靠性。 3.33.3 貼片貼片 3.3.1 貼片機(jī) 通過貼片機(jī)完成手機(jī)攝像頭模組的PCB板（如圖3-3）貼片，在貼片之前首 先在貼片機(jī)前面裝上原料盤（如圖3-4），在原料盒的原料盤傳輸紙帶裝有貼片 式元件。通過單片機(jī)預(yù)先編好的程序來完成操作過程，激光系統(tǒng)進(jìn)行校正。貼 片時貼片機(jī)根據(jù)事先設(shè)好的程序動作，相應(yīng)的原料盤上的元件由機(jī)械手臂的吸 嘴吸取，放到PCB板的相應(yīng)位置，為了保證元件能準(zhǔn)確地壓放在相應(yīng)的焊接位置， 采用激光對元件進(jìn)行校正操作5。 多個原料盤可以放在同一臺高速貼片機(jī)上同時進(jìn)行工作。要求元件大小相 差不多，這樣機(jī)械手臂便于操作。為了提高效率，手機(jī)攝像頭模組SMT生產(chǎn)線是 由兩臺高速貼片機(jī)來完成，貼片機(jī)元件吸嘴應(yīng)根據(jù)元件大小不同而相同，一般 貼裝順序是先貼裝小元件(如“貼片電阻”)，接著再貼裝較大的芯片(如“芯片組)。 圖3-3 貼片機(jī)整體外觀 圖3-4 貼片機(jī)原料盤 3.3.2 貼片機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 結(jié)合手機(jī)攝像頭模組的軟電路板的具體性能要求，合理設(shè)置貼片機(jī)的主要 指標(biāo)7： a. 貼裝精度：是指元器件貼裝后相對于印制板標(biāo)準(zhǔn)貼裝位偏移量，手機(jī)攝 像頭模組的PCB貼裝要求精度較高，Chip元件要求達(dá)到0.1mm，貼裝間距的SMD 至少要求達(dá)到0.06mm。 b. 貼片速度：手機(jī)攝像頭模組的PCB面積較小，貼裝速度不宜太快。高速 機(jī)限制在0.2S/ Chip元件以下，多功能機(jī)設(shè)定在0.3-0.6S/ Chip元件左右。 c. 對中方式：為了保證準(zhǔn)確度，盡量采用激光對中或激光/視覺混合對中。 d. 貼裝功能：指貼裝元器件的能力。多功能機(jī)貼裝最小0.60.3 mm最大 6060mm器件。 完成 否？ e. 編程功能：具備在線和離線編程優(yōu)化功能。 3.3.3 自動貼片機(jī)的貼裝過程 貼片機(jī)對手機(jī)攝像頭模組PCB板的貼裝過程如圖3-5所示： NO YES 輸入 PCB PCB 定位并基準(zhǔn)校準(zhǔn) 貼裝頭拾取元件件 元器件對中 （通過飛行或固定 CCD 與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較） 貼裝頭將元件貼到 PCB 上 松開 PCB 輸出 PCB 圖 3-5 貼片機(jī)貼片過程原理圖 3.3.4 連續(xù)貼裝生產(chǎn)時應(yīng)注意的問題 由于手機(jī)攝像頭模組的軟電路板具有特殊的要求，所以在元件貼裝過程中 有嚴(yán)格的要求： a禁止直接用手觸摸PCB表面，以防破壞印刷好的焊膏； b. 發(fā)現(xiàn)報警時，及時按下警報關(guān)閉鍵，分析處理錯誤信息； c. 根據(jù)元器件的型號、規(guī)格、極性和方向在補(bǔ)充元器件時必須保持一致； d.，隨時注意貼裝過程中廢料槽中的棄料，若否堆積過高，要及時清理， 以防貼裝頭損壞。 3.43.4 再流焊（再流焊（ReflowReflow soldringsoldring） 再流焊6爐（圖3-6）是焊接表面貼裝元器件的設(shè)備。廣泛使用的是紅外加 熱風(fēng)爐以及全熱風(fēng)爐。再流焊爐主要有四個部分：紅外爐、熱風(fēng)爐、紅外加熱 風(fēng)爐、蒸汽焊爐。 手機(jī)攝像頭模組的軟板貼片元件安裝完成后，合格的產(chǎn)品進(jìn)行焊接，由再 流焊接機(jī)完成。再流焊接機(jī)是內(nèi)循環(huán)式加熱系統(tǒng)，由多個溫區(qū)組成。因為焊錫 膏的構(gòu)成有多種材質(zhì)，所以不同的溫度將改變錫膏的狀態(tài)。焊錫膏在高溫區(qū)時 變成液態(tài)，貼片式元件容易結(jié)合，焊錫膏在進(jìn)入較冷溫區(qū)后變成固態(tài)，將元件 引腳和PCB牢牢焊接起來。 圖3-6 再流焊接機(jī) 3.4.1 再流焊爐的基本結(jié)構(gòu)7 a. 爐體 b. 上下加熱源 c.溫度控制裝置 d.冷卻裝置 e. 空氣循環(huán)裝置 f. 排風(fēng)裝置 g. PCB傳輸裝置 h. 計算機(jī)控制系統(tǒng) 3.4.2 再流焊爐的主要技術(shù)指標(biāo) 結(jié)合手機(jī)攝像頭模組的軟電路板的具體性能要求，合理設(shè)置貼片機(jī)的主要 指標(biāo)7： a.傳輸帶橫向溫差：要求5以下； b.溫度控制精度：應(yīng)達(dá)到0.1-0.2； c.手機(jī)攝像頭模組沒有采用無鉛焊料或金屬基板，溫度選擇在250左右。 d.根據(jù)手機(jī)攝像頭模組加熱區(qū)數(shù)量和長度選擇4-5溫區(qū)，加熱區(qū)長度選定 1.8m左右。 3.4.3 再流焊工作過程分析 圖3-7 再流焊溫度曲線 為了分析研究手機(jī)攝像頭模組，外購溫度曲線采集器，進(jìn)行溫度曲線測試。 由溫度曲線采集器采集的溫度曲線8（見圖3-7）分析：當(dāng)手機(jī)攝像頭模組軟板 進(jìn)入升溫區(qū)（干區(qū)）時，即100oC以下，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時，焊 盤、元器件端頭和引腳被焊膏中的助焊劑潤濕，焊膏軟化、塌落、覆蓋焊盤， 將焊盤、器件引腳與氧氣之間隔離，時間約15S左右；PCB進(jìn)入保溫區(qū)時，溫度 為100oC-150oC，PCB和元器件得到充分預(yù)熱，時間約30S，在保溫區(qū)過渡到高溫 區(qū)時以防PCB和元器件損壞；當(dāng)PCB進(jìn)焊接區(qū)時，溫度迅速上升到240oC以上，使 焊膏熔化成液態(tài)，PCB的焊盤、元器件端頭和引腳被液態(tài)焊錫潤濕，擴(kuò)散、漫流 或回流形成焊接；此后PCB進(jìn)入冷卻區(qū)，使焊點凝固。 3.4.4 再流焊工藝特點（與波峰焊技術(shù)相比） 在手機(jī)攝像頭模組生產(chǎn)中選用再流焊裝配工藝，而不用波峰焊技術(shù)，理由： a. 再流焊不像波峰焊那樣，不需要把元器件直接浸漬在熔融的焊料中，有 較大的熱應(yīng)力，元件受到的熱沖擊小； b. 可以適當(dāng)控制焊盤上焊料的施加量，避免了虛焊橋接等焊接缺陷的產(chǎn)生， 提高了焊接質(zhì)量和可靠性； c.使用焊膏時，能正確地保證焊料的成分，焊料中不會混入不純物。 d.有自定位效應(yīng)（self alignment）由于熔融焊料表面張力作用，當(dāng)元 器件貼放位置偏移時，自動被拉回到近似目標(biāo)位置。 e.在同一基板上，可以采用局部加熱熱源和不同焊接工藝進(jìn)行焊接； f. 工藝簡單，修板的工作量極小，從而節(jié)省了人力、電力、材料。 第四章 手機(jī)攝像頭模組 FPC 軟電路板的 SMT 應(yīng)用分析 4.14.1 焊接及裝配質(zhì)量的檢測焊接及裝配質(zhì)量的檢測 再流焊接后，最后的工序是對組裝好的手機(jī)攝像頭模組的PCB板進(jìn)行焊接質(zhì) 量和裝配質(zhì)量的檢測。所用設(shè)備有放大鏡、顯微鏡、自動光學(xué)檢測（AOI）9 、在線測試儀（ICT）等。專用檢測臺上，用一片塑料模板與貼片PCB對照，檢 測PCB上的位置是否放正、引腳是否連焊、元件是否漏焊、焊接是否嚴(yán)密等。質(zhì) 檢員要配帶靜電手環(huán)以防在檢測過程中靜電帶來的損害。質(zhì)檢不合格的PCB將送 到SMT生產(chǎn)線的維修部門，用人工對出現(xiàn)的焊點、位置和漏焊元件進(jìn)行修正，修 正后再重新返回檢測。 4.1.1 AIO（automatic optical inspection）檢測概述 運(yùn)用高速高精度視覺處理技術(shù)自動檢測手機(jī)攝像頭模組的PCB板上各種不同 貼裝錯誤及焊接缺陷。PCB板的范圍可從高密度板到低密度大尺寸板，為了提高 生產(chǎn)效率及焊接質(zhì)量，采用在線檢測方案。 減少缺陷的工具使用AOI檢測機(jī)（如圖4-1）, 可以實現(xiàn)良好的過程控制， 因為在裝配工藝過程的早期即可查找和消除錯誤。早期發(fā)現(xiàn)缺陷可以有效地避 免將壞板送到裝配階段，AOI不僅減少了修理成本，而且避免報廢不可修理的電 路板。 制造工藝的缺陷和元器件的不良情況，如缺件、位移和元件歪斜，立碑、翻件、 浮腳及彎曲的Lead等，可以直接通過對在線器件電氣性能的測試來發(fā)現(xiàn)。 此外AOI還的特點也很明顯。高速檢測系統(tǒng)與PCB板貼片密度無關(guān)，在圖形 界面下即可進(jìn)行快速便捷的編程，運(yùn)用貼裝數(shù)據(jù)自動進(jìn)行檢測，運(yùn)用元件數(shù)據(jù) 庫進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)的快速編輯。根據(jù)被檢測元件位置的瞬間變化進(jìn)行檢測窗口的 自動校正，達(dá)到高精度檢測。用墨水直接標(biāo)記于PCB板上或在操作顯示器上用圖 形錯誤表示來進(jìn)行檢測和核對。 圖 4-1 AOI 檢測機(jī) 4.1.2 AOI 檢測步驟 手機(jī)攝像頭模組產(chǎn)品按照以下步驟進(jìn)行檢測： a. 按照正確的PCB板流向放進(jìn)AOI機(jī)臺。 b. AOI測試完畢，操作人員雙手從傳送帶上取下板子，使用Barcode Reader讀取序號。 c. 確認(rèn) PCB 的方向和 Layout顯示一致，屏幕上顯示相關(guān)位置及其defect, 操作人員按照defect位置進(jìn)行確認(rèn)。 d. 測試完畢確認(rèn)為Pass需刷SFC系統(tǒng)，直接送入下一制程，如確認(rèn)為Fail 刷SFC系統(tǒng)，輸入不良代碼，放入不良品箱，由線上人員維修，維修OK，再放入 AOI機(jī)臺測試，直到檢測OK后方可送入下一制程。 4.24.2 ICTICT 在線測試在線測試 4.2.1 慨述 在線測試ICT（In-Circuit Test）（如圖4-2）是通過對在線元器件的電性 能及電氣連接進(jìn)行測試來檢查生產(chǎn)制造缺陷及元器件不良的一種測試手段。它 主要檢查在線的單個元器件以及各電路網(wǎng)絡(luò)的開路、短路情況，具有操作簡單、 快捷迅速、故障定位準(zhǔn)確等優(yōu)點10。 圖 4-2 ICT 檢測機(jī) 1. ICT 的范圍及特點 在線測試檢查范圍為制成板上在線元器件的電氣性能和電路網(wǎng)絡(luò)的連接情 況。不僅能夠定量地測量電阻、電容、電感、晶振等元件，而且能測試二極管、 三極管、光藕、繼電器、運(yùn)算放大器、變壓器、電源模塊等功能，對中小規(guī)模 的集成電路如常用驅(qū)動類、74 系列、Memory 類、交換類等 IC 進(jìn)行功能測試。 元件類可檢查出元件值的失效或損壞、超差、Memory 類的程序錯誤等，通 過直接對在線器件電氣性能的測試來發(fā)現(xiàn)制造工藝的缺陷和元器件的不良。對 工藝類可發(fā)現(xiàn)如焊錫短路，元件插錯、插反、漏裝，管腳翹起、虛焊、PCB 短 路、斷線等故障。 對故障的維修無需較多專業(yè)知識，測試的故障直接定位在具體的元器件管 腳、網(wǎng)絡(luò)點上，故障定位準(zhǔn)確。 2. 意義 ICT 測試過的故障板，因故障定位準(zhǔn)，維修方便，可大幅提高生產(chǎn)效率和 減少維修成本。在線測試通常是生產(chǎn)中第一道測試工序，能及時反應(yīng)生產(chǎn)制造 狀況，有利于工藝改進(jìn)和提升。因其測試項目具體，是現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)品質(zhì) 保證的重要測試手段之一。 4.2.2 ICT 在線測試步驟 根據(jù)手機(jī)攝像頭模組產(chǎn)品要求，合理安排 ICT 在線測試步驟： a. 雙手從線上取下板子,平放到治具上，放板子注意方向，確認(rèn)板子平貼 治具。(圖 4-3&4-3-1) b. 雙手同時按住測試按鈕進(jìn)行測試，測試開始后放手。（圖 4-4） c. 若測試結(jié)果為 pass,在板邊圖示位置區(qū)做“Pass”標(biāo)示(如 4-5),進(jìn)入流 水線流下一制程，放板方向要統(tǒng)一。 d. 若測試結(jié)果為 fail，打印不良報表貼于板邊，放于不良品箱內(nèi)待線修 確認(rèn):若為誤判，通知 ICT 工程師分析處理后重測 ICT 直至 Pass；若為不良， 線修送至 ATE 站將不良信息刷入 sfc 系統(tǒng)，然后維修重測 ICT 直至測試 Pass， 流入下一制程。 圖 4-3 流板方向 圖 4-3-1 置板方向 圖 4-4 ICT Pass 界面 圖 4-5 做 Pass 標(biāo)示 結(jié)束語