SMT表面貼裝工藝流程 - 全文

?

　　表面安裝技術(shù)，簡(jiǎn)稱SMT，作為新一代電子裝聯(lián)技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，SMT產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、耐振動(dòng)、抗沖擊，高頻特性好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。SMT在電路板裝聯(lián)工藝中已占據(jù)了領(lǐng)先地位。

　　典型的表面貼裝工藝分為三步：施加焊錫膏----貼裝元器件-----回流焊接

　　第一步：施加焊錫膏

　　其目的是將適量的焊膏均勻的施加在PCB的焊盤上，以保證貼片元器件與PCB相對(duì)應(yīng)的焊盤在回流焊接時(shí)，達(dá)到良好的電器連接，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

　　焊膏是由合金粉末、糊狀焊劑和一些添加劑混合而成的具有一定黏性和良好觸便特性的膏狀體。常溫下，由于焊膏具有一定的黏性，可將電子元器件粘貼在PCB的焊盤上，在傾斜角度不是太大，也沒有外力碰撞的情況下，一般元件是不會(huì)移動(dòng)的，當(dāng)焊膏加熱到一定溫度時(shí)，焊膏中的合金粉末熔融再流動(dòng)，液體焊料浸潤(rùn)元器件的焊端與PCB焊盤，冷卻后元器件的焊端與焊盤被焊料互聯(lián)在一起，形成電氣與機(jī)械相連接的焊點(diǎn)。

　　焊膏是由專用設(shè)備施加在焊盤上，其設(shè)備有：

　　全自動(dòng)印刷機(jī)、半自動(dòng)印刷機(jī)、手動(dòng)印刷臺(tái)、半自動(dòng)焊膏分配器等。

　　施加方法

　　適用情況

　　優(yōu) 點(diǎn)

　　缺 點(diǎn)

　　機(jī)器印刷

　　批量較大,供貨周期較緊,經(jīng)費(fèi)足夠

　　大批量生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高

　　使用工序復(fù)雜、投資較大

　　手動(dòng)印刷

　　中小批量生產(chǎn)，產(chǎn)品研發(fā)

　　操作簡(jiǎn)便、成本較低

　　需人工手動(dòng)定位、無法進(jìn)行大批量生產(chǎn)

　　手動(dòng)滴涂

　　普通線路板的研發(fā)，修補(bǔ)焊盤焊膏

　　無須輔助設(shè)備，即可研發(fā)生產(chǎn)

　　只適用于焊盤間距在0.6mm以上元件滴涂

　　第二步：貼裝元器件

　　本工序是用貼裝機(jī)或手工將片式元器件準(zhǔn)確的貼裝到印好焊膏或貼片膠的PCB表面相應(yīng)的位置。

　　貼裝方法有二種，其對(duì)比如下：

　　施加方法

　　適用情況

　　優(yōu) 點(diǎn)

　　缺 點(diǎn)

　　機(jī)器貼裝

　　批量較大，供貨周期緊

　　適合大批量生產(chǎn)

　　使用工序復(fù)雜，投資較大

　　手動(dòng)貼裝

　　中小批量生產(chǎn)，產(chǎn)品研發(fā)

　　操作簡(jiǎn)便，成本較低

　　生產(chǎn)效率須依操作的人員的熟練程度

　　人工手動(dòng)貼裝主要工具：真空吸筆、鑷子、IC吸放對(duì)準(zhǔn)器、低倍體視顯微鏡或放大鏡等。

　　第三步：回流焊接

　　回流焊是英文Reflow Soldring的直譯，是通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏裝軟釬焊料，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。

　　從SMT溫度特性曲線(見圖)分析回流焊的原理。首先PCB進(jìn)入140℃～160℃的預(yù)熱溫區(qū)時(shí)，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時(shí)，焊膏中的助焊劑潤(rùn)濕焊盤、元器件焊端和引腳，焊膏軟化、塌落，覆蓋了焊盤，將焊盤、元器件引腳與氧氣隔離;并使表貼元件得到充分的預(yù)熱，接著進(jìn)入焊接區(qū)時(shí)，溫度以每秒2-3℃國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)升溫速率迅速上升使焊膏達(dá)到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫在PCB的焊盤、元器件焊端和引腳潤(rùn)濕、擴(kuò)散、漫流和回流混合在焊接界面上生成金屬化合物，形成焊錫接點(diǎn);最后PCB進(jìn)入冷卻區(qū)使焊點(diǎn)凝固。

　　回流焊方法介紹：

　　機(jī)器種類

　　加熱方式

　　優(yōu)點(diǎn)

　　缺點(diǎn)

　　紅外回流焊

　　輻射傳導(dǎo)

　　熱效率高，溫度陡度大，易控制溫度曲線，雙面焊時(shí)PCB上下溫度易控制。

　　有陰影效應(yīng)，溫度不均勻、容易造成元件或PCB局部燒壞

　　熱風(fēng)回流焊

　　對(duì)流傳導(dǎo)

　　溫度均勻、焊接質(zhì)量好。

　　溫度梯度不易控制

　　強(qiáng)制熱風(fēng)回流焊

　　紅外熱風(fēng)混合加熱

　　結(jié)合紅外和熱風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)，在產(chǎn)品焊接時(shí)，可得到優(yōu)良的焊接效果

　　強(qiáng)制熱風(fēng)回流焊，根據(jù)其生產(chǎn)能力又分為兩種：

　　機(jī)器種類

　　適用情況

　　優(yōu)點(diǎn)

　　缺點(diǎn)

　　溫區(qū)式設(shè)備

　　大批量生產(chǎn)

　　適合大批量生產(chǎn)

　　PCB板放置在走帶上，要順序經(jīng)過若干固定溫區(qū)，溫區(qū)過少會(huì)存在溫度跳變現(xiàn)象，不適合高密度組裝板的焊接。而且體積龐大，耗電高。

　　無溫區(qū)小型臺(tái)式設(shè)備

　　中小批量生產(chǎn)快速研發(fā)

　　在一個(gè)固定空間內(nèi)，溫度按設(shè)定條件隨時(shí)間變化，操作簡(jiǎn)便，特別適合BGA QFP PLCC。可對(duì)有缺陷表貼元件(特別是大元件)進(jìn)行返修

　　不適合大批量生產(chǎn)

　　由于回流焊工藝有"再流動(dòng)"及"自定位效應(yīng)"的特點(diǎn)，使回流焊工藝對(duì)貼裝精度要求比較寬松，比較容易實(shí)現(xiàn)焊接的高度自動(dòng)化與高速度。同時(shí)也正因?yàn)樵倭鲃?dòng)及自定位效應(yīng)的特點(diǎn)，回流焊工藝對(duì)焊盤設(shè)計(jì)、元器件標(biāo)準(zhǔn)化、元器件端頭與印制板質(zhì)量、焊料質(zhì)量以及工藝參數(shù)的設(shè)置有更嚴(yán)格的要求。

　　清洗是利用物理作用、化學(xué)反應(yīng)去除被清洗物表面的污染物、雜質(zhì)的過程。無論是采用溶劑清洗或水清洗，都要經(jīng)過表面潤(rùn)濕、溶解、乳化作用、皂化作用等，并通過施加不同方式的機(jī)械力將污物從表面組裝板表面剝離下來，然后漂洗或沖洗干凈，最后吹干、烘干或自然干燥。

　　回流焊作為SMT生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序，合理的溫度曲線設(shè)置是保證回流焊質(zhì)量的關(guān)鍵。不恰當(dāng)?shù)臏囟惹€會(huì)使PCB板出現(xiàn)焊接不全、虛焊、元件翹立、焊錫球過多等焊接缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

　　SMT是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程技術(shù)，其涉及范圍包括基板、設(shè)計(jì)、設(shè)備、元器件、組裝工藝、生產(chǎn)輔料和管理等。SMT設(shè)備和SMT工藝對(duì)操作現(xiàn)場(chǎng)要求電壓要穩(wěn)定，要防止電磁干擾，要防靜電，要有良好的照明和廢氣排放設(shè)施，對(duì)操作環(huán)境的溫度、濕度、空氣清潔度等都有專門要求，操作人員也應(yīng)經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。