SMD元件包装载带设计.docx
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SMD元件包装载带设计
SMD元件包装载带设计
carriertape载带
用途:
主要用于IC与较大型的被动元件(如双层陶瓷电容、电感等)的封装。
生产设备:
生产载带的设备目前主要有两种,一种是滚轮机,一种是平板机。
两者的区别均在于其磨具成型的不同。
生产材料:
用于生产载带的材料主要是PC和PS;
PC材料为工程塑料中的一种,PC是聚碳酸酯的简称,聚碳酸酯的英文是Polycarbonate,简称PC工程塑料。
作为被世界范围内广泛使用的材料,PC有着其自身的特性和优缺点,PC是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂,具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性,较高的强度、耐热性和耐寒性;还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点,在你生活的各个角落都能见到PC塑料的影子,大规模工业生产及容易加工的特性也使其价格极其低廉。
它的强度可以满足从手机到防弹玻璃的各种需要,缺点是和金属相比硬度不足,这导致它的外观较容易刮花,但其强度和韧性很好,无论是重压还是一般的摔打,只要你不是试图用石头砸它,它就足够长寿。
PS英文名称Polystyrene,化学名聚苯乙烯
聚苯乙烯化学和物理特性;大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。
PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。
它能够抵抗水、稀释的无机酸,但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀,并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。
典型的收缩率在0.4~0.7%之间。
胶包装下带按材质分类有PS和PC两种,按颜色分类有透明和黑色两种,透明色有绝缘或抗静电两种,它们适应于包装多层陶瓷电容、电阻、电感等;黑色为导电皮料,主要适应于包装电晶体、二极管、IC和任何对静电敏感的元件。
常用皮料的厚度一般有:
0.30MM、0.35MM、0.40MM、0.50MM
常用皮料的宽度一般有:
8MM、12MM、16MM、24MM、32MM、44MM、56MM、72MM、88MM
使用的包装上带有热封式和自粘式两种:
热封式有高温上带与低温上带两种,1030、7008为低温热封式,颜色为透明色;1040、7007为高温热封式,颜色为雾状。
自粘式有T50VP雾状自粘式与T50VP-C透明自粘式两种。
生产过程中,常见的外观缺陷一般有:
倒钩、成型不良、毛刺、加热痕凸(偏)、折痕、发白、变形、P2值、侧壁薄、底部薄、压白、皮料异色、刮伤、刮花、表面有条纹等
倒钩、加热痕凸(偏)、毛刺、刮伤、变形作主要控制,其它外观缺陷作次要控制。
(1) 倒钩以零件试装为主,在不影响零件试装的情况下可接受。
(2)加热痕迹不能与上带封合熔接处相吻合,不能凸出料带表面。
(3)孔位毛刺不能掉在孔位上面或堵塞孔位。
(4)料带表面或侧面不能有刮伤后发白痕迹。
7、产品在工程图中的代号认识:
(1) W——表示带宽;
(2)A0——表示槽穴底部长度;
(3)B0——表示槽穴底部宽度;
(4)D——表示正圆边孔直径;
(5)D1——表示中孔直径;
(6)D2——表示椭圆边孔直径;
(7)E——表示正圆边孔水平平分线至此正圆边孔上方边界的距离(宽度);
(8)F——表示整个槽穴的二分之一至正圆边孔水平线的间距;
(9)K0——表示槽穴深度(第二级深度);
(10) K1——表示槽穴第一级深度;
(11) P0——表示两相邻边孔各自垂直平分线的间距;
(12) P——表示两相令槽穴各自整个槽穴平分线的间距;
(13) P2——表示任一槽穴整个槽穴平分线分别至两边相邻边孔垂直平分线的间距;
(14) T——表示料带厚度;
T2——表示料带成型后底部厚度。
smd元件载带
在上个世纪,SMT(表面安装技术)的出现使电子产品发生巨大的变革。
目前绝大多数PCB板或多或少地采用了这项低成本、高生产率、缩小PCB板体积的生产技术。
SMT技术被广泛采用,促进了SMD(表面安装器件)的发展,原先的插孔式元器件被SMD元器件取代成为必然。
同时人们对手机,电脑等电子产品的小体积、多功能要求,更促进了SMD元器件向高集成、小型化发展。
除其它运输载体如托盘、塑管等外,SMD元器件还必须要有能够在SMT机上被高速自动化运用所需的运输载体——SMD载带系统。
从保护、经济、容量等方面考虑,载带系统颇具优势,这就是为什么在SMT生产线上看到的SMD元器件的载体绝大多数是载带系统(纸基材与塑料基材)。
一 对载带系统的要求
三大无源元器件(电阻、电感、电容)从长引脚变为SMD后,体积不断缩小。
现在已出现0402封装,在不久的将来,0201封装将会被大量采用。
在SMT设备方面,也已经出现0201的使用设备。
这些元器件的小型化,带动了载带系统的变化。
首先,对载带提出了高精度的要求;其次,SMT机器取放元器件及分立元器件的速度越来越快,1个周期已小于0.09秒,对载体的材料提出了高耐拉强度的要求;其三,成本降低,高密度包装提出了要求(包装间距2mm,通常为4mm);最后,防静电保护,由于元器件非常小,很容易被静电吸附,导致SMT机取不到元器件或元器件出现侧立翻转等情况。
分立元器件与无源元器件发展的过程很相似,先从插孔式变为表贴式,然后小型化。
从SOT223,SOD87到现在的SOD723和TSLP等封装形式,它们对载带系统的要求除了与无源元器件前面三点相同外,对防静电有更高的要求,因为这些是静电敏感元器件。
过去的几十年,封装形式发生了巨大的变化,从DIP→SOIC,TSOP,QFP,PLCC→BGA,PGA→CSP→FLIPCHIP,COB或SIP。
同时IC的集成度在不断,封装的IC从单芯片到双芯片再到现在的3片,4片,这些变化都在不断地满足封装体积变小且功能增多的要求。
从表1可以看到,IC变化对载带的要求越来越高。
首先,特征尺寸的变小,FLIPCHIPCOB和SIP封装的出现使载带系统的防静电性能越来越重要;其次,FLIPCHIPCOB的工艺要求它们的载带必须满足净化车间的要求尺寸和高精度。
当然,载带材料的耐刻划性能也很重要。
二 载带的材料
载带的材料有两大类:
纸质与塑料,纸带由于其厚度的限制及静电防护和防潮性能差,目前只应用于无源元器件。
塑料载带的材料主要有两种:
PC聚碳酸酯和PS聚苯乙烯,它们的性能比较请参阅图1和表2,PC作为一种工程塑料,不仅具有低收缩率,高耐拉强度,还具有腐蚀性离子杂质析出指数比PS低很多的特性,这些特性使PC的载带即能满足高精度,高耐拉的要求,又能满足净化车间的工艺要求,加碳后,PC原材料更具备了高防静电性能,所以现在绝大多数的分立元器件制造商采用了PC载带.当然运输较大元器件且不需高精度载带时,由于PS材料便宜,这时PS载带也是一种很好的选择。
三 盖带的形式
载带系统中的盖带有热敏与压敏两种方式,热敏盖带在常温下没有黏性,在加热以后才有黏性;而压敏盖带的两边在常温下就有黏性。
就象电气绝缘胶带,不需加热,压敏盖带与热敏盖带相比具有4个优点:
1.不需加热,易于使用;
2.粘结力非常稳定,不易脱胶;
3.再粘结的效果与初次粘结的效果无明显差别,所以更换元器件很方便;
4.防静电效果更好,可以达到静电导电级。
总之,载带系统一直进行着创新,为日新月异的SMD元器件提供更好的保护,使它们更方便地被SMT机使用。
作为载带供应商的3M拥有PC,PS载带和压敏及热敏盖带的所有系列产品。
3M还利用PC的优势和薄膜与胶水技术不断开发出2mm间距载带系统,静电耗散型载带系统,用于Flipchip,COB(BareDie)高洁净高精度的载带系统,可与元器件一起进入烘烤箱的系统,在载带内直接可监测BGA的载带系统等。
smd载带标准
范围
本标准覆盖了SMD元件的包装标准。
简介
本标准的成立目的是为了提供承载带的尺寸及宽度标准,以让自动机台使用。
适用文件
除了特别的目的以外,下列的文件部构成了本标准的部分内容
EIA-383“电子元件之运送准备”
EIA-541“ESD敏感元件包装材料标准”
EIA-556“EIA外部运送包装之条形码标准”
EIA-583“湿气敏感元件之包装材料标准”
EIA-624“非零售产品之包装条形码标准”
规范
4.1承载带、上带、卷轮和所包装的元件必须符合本文图表上规定的要求
4.2采用文件和报价讯问应该包含下列的讯息:
A:
注明参照之标准名称与号码;
B:
包装品质要求,包括了最大零件包装数量;
C:
包装箱以及卷盘标注要求(包含了条形码),以及卷盘尺寸;
D:
运送条件,储存条件和储存时间。
4.3针对还可承载带成型槽深度T2和成型槽间距P1,必须考虑到下列适用的范围。
(见图1图2)
A:
对于16MM、24MM宽的承载带,如果T2超过6.5MM,可能会穿不过送带机。
B:
对于32MM、44MM、56MM宽的承载带,如果T2超过10.1MM,可能会穿不过送带机。
C:
对于24MM宽的承载带,如果P0小于12MM,可能会在送带机定位失常。
D:
对于32MM宽的承带带,如果P小于16MM、44MM宽,P小于24MM、56宽,P小于40MM可能会在送料机定位失常。
4.4零件要避免掉出承载成型槽的可能性,在上带拨离后。
依然要保持在原有位置以让机台自动取用。
4.5上带不可以盖过承载带的边缘,或是盖住了任何的链齿孔。
4.6缠在卷带上的承载带不可以卡在一起。
4.7包装材料以及馐的过程不可以损伤到零件的机械和电气特性,或是在零件上留下任何的记号,对于中间过程或是最终的包装标准,请参照EIA-383“电子元件之运送准备”;EIA-541“ESD敏感元件包装材料标准”;EIA-583“湿气敏感元件之标准”EIA、624“非零售产品之包装条形码标准”。
4.8在已包装的储存过程中,承载带不可以对零件造成任何的伤害,包括了不清洁物污染,转移到了零件的接脚,或是水气的释放造成接脚焊接不良、零件特性损伤,甚至因为化学反应而产生故障,而且覆盖带不可以脱落,造成零件的位置偏移。
4.9如果将成型槽从K0/2深度以下的地方切开,零件应该要可以顺利取出,同时,此举动不可以影响到邻近两三个成型槽原有的包装功能。
4.10上带应该有0.1N-1.3N(10克-130克)的总拉力强度,拉的方向必须是承载带送料相反方向,并且相对于承载带的表面呈165-180度的夹角,拨离的速度定为300±10MM/分钟
4.11对于多接脚零件的摆放方向必须遵循下列的标准,依照适用的情况,依下列的优先顺序选用。
注:
这些标准先前是发表为EIA准则783。
A:
传统的封装,只有底面有上锡接脚的零件(如PICC、SOIC、SOJ、BGA……等)包装时,应该接脚要面对成型槽的底部,未封装的晶片则应该将接脚向覆盖带方向摆放。
B:
下列法则,无论接点是向上或是向下,皆适用,在此定义接点为电路板与零件电子的连接,可能描述为接脚、接球、接触面、连接器、零件的一号接点做为摆放方向的定位点。
C:
如果无法识别零件的一号接点,或是接点是在零件的正中心那么,零件的定位点则选用零件上定义的识别点。
D:
零件的最长轴(零件的长边)应该要和承载带宽,呈垂直摆放
E:
零件上,第一接点所在的那一面,应该向着链齿孔方向摆放
F:
如果上述两法则依然无法定义摆放方向时,那么接点应在右图所示第一象限的方向摆放。
4.12卷盘(如图9所示)应该有明显且永久的回收标志。
带宽与F值对应表
W(mm)
8
12
16
24
32
44
56
F(mm)
3.50
5.50
7.50
11.50
14.20
20.20
26.20
W(mm)
12
16
24
32
44
56
COVERW
9.3
13.3
21.3
25.5
37.5
49.5
注:
当有一边孔时COVERW=W-1.7(mm)
当有两面个边孔时COVERW=W-6.5(mm)
载带CARRIERTAPE项目
随着电子零件逐渐的朝小型化方面发展,SMD自动贴片机在电子行业的普及应用,传统的包装工艺以不能满足其包装的要求,在这种发展趋势下,电子零件承载卷带(CARRIERTAPE)包装技术应韵而生,它能满足大部份电子零件的包装需求,比如连接器(CONNECTOR),变压器(TRANSFORMER),各种JACK,ICUSBCONNECTOR,能量诱导器(INDUCTOR),天线/簧片(ANTENNASPRING),铁片,挡板(SHIELDING),开关、电键、电闸(SWITCH),充电池座(BATTERYCHARGER)等,日本在此行业起步较早,技术也是最优秀的,我国台湾在1995年前后进入此领域紧随其后,发展也比较快,大陆方面起步就比较晚,技术力量也比较薄弱.投资本项目投资回报率高,占地面积小,废料可全部回收,属无污染环保型企业,实属无风险投资的最佳选择。
CARRIERTAPE技术核心在成型模具设计和成型机台设计方面,产用下带(CARRIERTAPE)原料为防静电PS材质(有黑色和透明两类)具体可由客户决定,主要靠外发采购,可使用台湾塑料厂的产品,它们一般在大陆有销售代理。
一般以卷为单位出售,经裁切成不同宽度后再作为原料使用。
配合下带(CARRIERTAPE)出售的封和上带(COVER)和圆盘(REEL)以及包装用纸箱均靠外发采购。
通常,盖带是PET薄膜或胶膜层,薄膜的底部有胶。
设计使用或者热压胶或者只是压力来保证对装料带的持续封口。
薄膜厚度,包括胶,为50~65微米.
元件方向:
元件在装料带中的方向由EIA-783标准规定,标准叙述方向规则必须按顺序遵守,除非不可能有其它变化:
1. 元件外形最大的轴要垂直于带长方向(图五)。
2. 含有第一端子的包装边要方向对圆形齿轮孔(图六)。
3. 对于在规则1和规则2中不能确定唯一方向的元件,第一端子要在第一象限(图七)。
卷盘(reel):
由聚苯乙烯(PS,polystyrene)材料制成的。
它可由一到三个部件组成。
其颜色是不同的(蓝色、黑色、白色或透明),通常是可以再生使用的(大多数供应商参与环境责任再生计划)。
卷盘尺寸由EIA-481标准规定
目常見於包裝下帶的塑膠材料包括下列:
Polyolefin(HDPE,PP)、Polystyrenes(PS,IMPS,ABS)、Polyvinylchorides(PVC)、Polyesters(PET,APET,PETG)、Polycarbonates(PC)。
上述材料因材質不同相對各有不同的物理特性,包括韌性、耐衝擊性、強度、透光度和尺寸穩定性等。
以任何一種材料製成的包裝帶一定各有其優缺點存在,所以要決定使用何種下帶材質前,必須先了解其特性並予以適當的包裝,才能順利的在機器(Pick&PlaceMachine)上運作。
塑膠包裝下帶有多種標準尺寸,例如:
8、12、16、24、32、44、56mm,皆為EIA的標準規格,也較為工業界所接受,除此之外,對於連接器或較大型的元件廠亦有採用72、88、104和120mm的包裝帶,不過類似如此大尺寸的包裝方式,須材料商、元件製造商和使用者三方共同協調才行。
對於電氣特性選定,通常透明絕緣或透明抗靜電包裝下帶常用於被動元件,例如多層陶瓷電容、鉭電容、電阻、電感及零件如連接器、振盪器。
黑色導電包裝下帶常應用於電晶體、二極體、IC和任何對靜電敏感的元件。
至於有何標準作為選擇包材之依據,目前並無定論,一般視使用者而定,甚至有時為了整條生產線的要求,有些被動元件或連接器廠商也會被要求使用導電或靜電消散的包材,以避免所帶之靜電對其他元件造成破壞。
而在電氣特性的製作上以往大部份以表面塗佈的方式達到抗靜電或導電的效果,有些品質要求較高的下帶,則將碳粉導電材混鍊於塑膠材料中,以一貫成型的方法或押出片材後成型的方法來製作下帶,可確保電氣特性的一致。
设计目的:
设计CarrierTape的目的乃原自于表面粘着技术(SMT)应用有以来,CarrierTape可确保电子零件的保护性及使用方便性,突显出对其需求的重要性,如何达到输送的保护功能及配合SMT作业的准确性。
所以必须有正确精确的设
包装功能:
设计CarrierTaper的功用
(1) 保护Component在输送过程中具有抗静电、抗磁波、防潮、防尘以及免磨擦、减少振动、避免翻转以及弹出等功用,而保持Component其原有的功能及特性。
( 2)因其设计CarrierTape的Dimensions必须合乎规格,在 定可容许的范围内,才能使承载的元件能够定位,以确保 Taping及上SMT作业过程存取正确的效率。
设计要项:
设计CarrierTape乃依据国际标准EIA的规定来进行设计,而其应注意的相关事项如下:
(1) 选用Surface特性的控制:
如表面阻抗、亮度、物性、强度……等。
(2) 配合Component的大小、厚度,Carrier成型时,Sheet的Width及Thickness选定。
(3) CoverTaper的搭配事项:
如CoverTape的宽度、Sealing宽度、Sealing位置、PeelForce强度以及AgingTest。
(4) Pitch的各别公差及累积公差。
如图所示:
W:
表示载带宽度。
一般为:
12MM、16MM、24MM,32MM,44MM、以及56MM,等
T:
表示料带的厚度一般为:
0.3MM、0.35MM、0.4MM、
0.5MM等
A0:
表示载带槽穴底部的长度。
由零件的大小来决定
B0:
表示载带槽穴底部的宽度。
由零件的大小来决定
D:
表示正圆孔的直径。
其值为:
1.5MM
D1:
表示中心孔的直径。
32MM以下为1.5MM、32MM以上
为2.0MM
D2:
表示椭圆孔的直径。
1.75MM*1.55MM
E:
表示正圆孔水平平分线至上方边界的距离。
为固定尺寸:
1.75MM
F:
表示正圆孔水平平分线至B0平分线的距离。
由带宽
决定分别为:
5.5MM、7.5MM、11.5MM、14.2MM、20.2MM、26.2MM
K0:
表示槽穴深度。
由零件的厚度决定
K1:
表示槽穴第一级深度
P0:
表示冲孔模接头两相邻边孔垂直平分线的距离。
固定值为:
4.0MM
P:
两相邻槽穴A0平分线的距离。
P2:
表示槽穴A0平分线分别至两边相邻边孔垂直平分线的距离。
固定值为:
2.0MM
CARRIERTAPE
[折叠]
SMT自发明以来,已有约三十年的历史,而在自动化普及台湾电子产业蓬勃发展下,包装形态已由管状包装(tube)、托盘包装(tray)发展到目前的卷带包装(Tape&Reel)。
由于卷带包装相容性较高,不占空间而且更是提高产能的最佳方式,因此有愈来愈多的元件业者采用它。
市面上使用在卷带包装的材料种类相当多,有纸带、塑胶带、口袋自粘式包装带,而塑胶带是本公司电子事业部的核心产品。
封合的基本概念及包装材料的选择是非常重要的,它关系到下游业者使用的方便性及对产品品质的信赖度。
因此本篇将特别介绍塑胶带的封合(Sealing)观念及概述。
卷带包装带包括上带(covertape)和下带(carriertape)两部份。
一、 包装上带
目前市场上普遍的上带有两种:
加热式和自粘式
1、加热式包装上带(HeatActivatedAdhesive)
一般而言,加热带的组成包括三部份
(1).聚合体薄膜(一般使用PETFILM)
(2).界面层(TIELAYER)
(3).粘胶层(ADHESIVE)
加热式包装上带的优点在于加工时可随加工条件的变更而获得不同的PeelForce,粘胶层不易受环境改变而影响品质,且成本较低。
但缺点是加工条件会因不同厂牌的产品而有所不同。
2、自粘式包装上带(PressureSensitiveAdhesive)
一般而言,自粘带的组成包括四部份:
(1).聚合体薄膜(一般使用PETFILM)
(2).界面层(TIELAYER)
(3).粘胶层(ADHESIVE)
(4).聚合体薄膜(一般使用PETFILM)
整个PET薄膜上涂有一层界面层和一层粘胶,如此的结构提供给使用者一个弹性的空间,可以任意调整封合的位置,但也必须小心的使用,以确保良好的封合品质。
自粘式包装上带的优点在于加工时不需加热,较不受加工影响,较为方便,且在不受污染的情况下可重复使用。
但缺点是粘胶层易受环境改变而影响品质,PeelForce无法随加工条件的变更而获得不同值,且成本较高。
三、包装下带
塑胶包装下带有多种标准尺寸,例如:
8、12、16、24、32、44、56mm,皆为ELA的标准规格,也较为工业界所接受,除此之外,对于连接器或较大型的元件亦有人采用72、88、104、和120mm的包装带,不过类似如此大尺寸的包装方式,须材
料商、元件制造商和使用者三方共同协调才行。
目前常见于包装下带(EmbossedCarrierTape)的塑胶材料包括下列:
Polyolefins【HDPE,PP】、polystyrenes【PS,IMPS,ABS】、polyiny1chlorides
【PVC】、polyesters【PET,APET,PETG】、polycarbonates【PC】。
上述材料因材质不同相对各有不同的物理特性,包括劲性、耐充击性、强度、透光度和尺寸稳定性等。
以任何一种材料制成的包装带一定各有其优缺点存在,所以要决定使用何种下带材质前,必须先了解其特性并予以适当的包装,才能顺利的在机器(Pick&PlaceMachine)运作。
对于电器特性(注)选定,通常透明绝缘或透明属于抗静电的包装下带一般常用于被动元件的包材,例如多层陶瓷电容、钽电容、电阻、电感及零件如连接器、振荡器。
黑色导电级包装下带应用于电晶体、二极体、IC和任何对静电敏感的无件。
至于有何标准作为选择包材之依据,目前并无定论,一般视使用者而定,甚至有时为了整条生产线的要求,有些对于被动元件或连接器也会被要求使用导电或静电消散的包材,以避免所带之静电对其它元件造成破坏。
而在电气特性的制作上大部份以表面涂式的方式达到抗静电或导电的效果,有些品质要求较高的下带,则将碳粉导电材混练于塑胶材料中,以一贯成型的方法或押出片材后成型的方法来制作下带,可确保电气特性的一致。
注:
表面阻抗值在:
1011↑ 称做绝缘
109(不含)∽1011(含) 称做抗静电
106(不含)∽10(含) 称做静电消散
10(含)↓ 称做导电
四、封合观念
1、热带须要有热能,才能使上带和下带起作用,若没有达到适当的温度,基本上是无法粘合的,通常我们称为作用状态通常包括温度、作用时间和压力,而这三种组合常会因不同的上带或不同的下带而有不同的参数,亦即使用不同的上带或下带,适当调整封合参数是必须的动作。
2、前上带有两种较普遍的加热胶系,为EVA(polyethylenevinylacetates)和SBR(styrenebuta
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