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SMT工艺制作流程图详解

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发表时间:2019-05-05 14:31

SMT(Surface Mounted Technology)是一项综合的系统工程技术,其涉及范围包括基板、设计、设备、元器件、组装工艺、生产辅料和管理等。随着SMT技术的产生、发展,SMT在90年代得到迅速普及,并成为电子装联技术的主流。其密度化,高速化,标准化等特点在电路组装技术领域占了绝对的优势。对于推动当代信息产业的发展起了重要的作用,并成为制造现代电子产品必不可少的技术之一。

有两类最基本的工艺流程,一类为锡膏回流焊工艺,另一类是贴片—波峰焊工艺。在实际生产中,应根据所用元器件和生产装备的类型以及产品的需求选择不同的工艺流程

  SMT流程介绍:由于SMA有单面安装和双面安装,元器件有全部表面安装及表面安装与通孔插装的混合安装;焊接方式可以是再流焊、波峰焊、或两种方法混合使用,目前采用的方式有几十种之多,下面仅介绍通常采用的几种形式。

  锡膏—回流焊工艺,该工艺流程的特点是简单,快捷,有利于产品体积的减小。焊锡膏的印刷是SMT中第一道工序,焊锡膏的印刷涉及到三项基本内容——焊锡膏,模板和印刷机,三者之间合理组合,对膏质量地实现焊锡膏的定量分配是非常重要的,焊锡膏前面已说过,现主要说明的是模块及印刷机。

  表面安装组件的类型:

  1.全表面安装(Ⅰ型):

  1)单面组装:来料检测 --》 丝印焊膏(点贴片胶)--》 贴片 --》 烘干(固化) --》 回流焊接 --》 清洗 --》 检测 --》 返修

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  2)双面组装:

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  贴片-波峰焊工艺,该工艺流程的特点是利用双面板空间,电子产品的体积可以进一步减小,且仍使用通孔元件,价格低廉,但设备要求增多,波峰焊过程中缺陷较多,难以实现高密度组装。SMT生产中的贴片技术通常是指用一定的方式将片式元器件准确地贴到PCB指定的位置上,这个过程英文称为pick and place ,显然它是指吸取/拾取与放置两个动作。近30年来,贴片机已由早期的低速度(1-1.5秒/片)和低精度(机械对中)发展到膏速(0.08秒/片)和高精度(光学对中,贴片精度±60um/4q)高精度全自动贴片机是由计算机,光学,精密机械,滚珠丝杆,直线导轨,线性马达,谐波驱动器以及真空系统和各种传感器构成的机电一体化的高科技装备。

  2单面混装(Ⅱ型)

  表面安装元器件和有引线元器件混合使用,与Ⅱ型不同的是印制电路板是单面板。

  来料检测 --》 PCB的丝印焊膏(点贴片胶)--》 贴片 --》 烘干(固化)--》 回流焊接 --》 清洗 --》 插件 --》 波峰焊 --》 清洗 --》检测 --》 返修

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  混合安装,该工艺流程特点是充分利用PCB板 双面空间,是实现安装面积最小化的方法之一,并仍保留通孔元件价低的特点。

  3)双面混装 (Ⅲ型)

  A:来料检测 --》 PCB的B面点贴片胶 --》 贴片 --》 固化 --》 翻板 --》 PCB的A面插件 --》 波峰焊 --》 清洗 --》 检测 --》 返修 先贴后插,适用于SMD元件多于分离元件的情况

  B:来料检测 --》 PCB的A面插件(引脚打弯) --》 翻板 --》 PCB的B面点贴片胶 --》 贴片 --》 固化 --》 翻板 --》 波峰焊 --》 清洗--》 检测 --》 返修 先插后贴,适用于分离元件多于SMD元件的情况 C:来料检测 --》 PCB的A面丝印焊膏 --》 贴片 --》 烘干 --》 回流焊接 --》 插件,引脚打弯 --》 翻板 --》 PCB的B面点贴片胶 --》 贴片--》 固化 --》 翻板 --》 波峰焊 --》 清洗 --》 检测 --》 返修 A面混装,B面贴装。

  D:来料检测 --》 PCB的B面点贴片胶 --》 贴片 --》 固化 --》 翻板 --》 PCB的A面丝印焊膏 --》 贴片 --》 A面回流焊接 --》 插件 --》B面波峰焊 --》 清洗 --》 检测 --》 返修 A面混装,B面贴装。先贴两面SMD,回流焊接,后插装,波峰焊

  E:来料检测 --》 PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶) --》 贴片 --》 烘干(固化) --》 回流焊接 --》 翻板 --》 PCB的A面丝印焊膏 --》 贴片--》 烘干 --》 回流焊接1(可采用局部焊接) --》 插件 --》 波峰

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  流程要素分析:

  1. 丝印:

         网印刷技术是采用已经制好的网板,用一定的方法使丝网和印刷机直接接触,并使焊膏在网板上均匀流动,由掩膜图形注入网孔。当丝网脱开时,焊膏就以掩膜图形的形状从网孔脱落到的相应焊盘图形上,从而完成了焊膏在上的印刷,首先依据对应PCB板和/或PCB制板文件提前制作丝,为丝印机印刷锡膏做准备。

  制作丝时,SMT工程技术人员要结合以前的经验/教训,对丝制作提出具体要求,并对制作回来的丝进行符合性确认。

  2.贴片

  1、线路板数据:线路板的长、宽、厚,用来给机器识别线路板的大小,从而自动调整传输轨道的宽度;线路板的识别标识(统称MARK),用来给机器校正线路板的分割偏差,以保证贴装位置的正确。这些是基本数据

  2、元件信息数据:包括元件的种类,即是电阻、电容,还是IC、三极管等,元件的尺寸大小(用来给机器做图像识别参考),元件在机器上的取料位置等(便于机器识别什么物料该在什么位置去抓取)

  3、贴片坐标数据:这里包括每个元件的贴装坐标(取元件的中心点),便于机器识别贴装位置;还有就是每个坐标该贴什么元件(便于机器抓取,这里要和数据2进行链接);再有就是元件的贴装角度(便于机器识别该如何放置元件,同时也便于调整极性元件的极性 4、线路板分割数据:线路板的分板数据(即一整块线路板上有几小块拼接的线路板),用来给机器识别同样的贴装数据需要重复贴几次。

  5、识别标识数据:也就是MARK数据,是给机器校正线路板分割偏差使用的,这里需要录入标识的坐标,同时还要对标识进行标准图形录入,以供机器做对比参考。有了这5大基本数据,一个贴片程序基本就完成了,也就是说可以实现贴片加工的要求了。

  3.回流焊:

  ①。回流焊与温度关系

  是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂(锡膏)在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接;因为是气体在焊机内循环流动产生高温达到焊接目的,所以叫“回流焊“

  温度曲线是指SMA 通过回流炉,SMA 上某一点的温度随时间变化的曲线;其本质是SMA在某一位置的热容状态。温度曲线提供了一种直观的方法,来分析某个元件在整个回流焊过程中的温度变化情况。这对于获得最佳的可焊性及保证焊接质量都非常重要。温度曲线热容分析如图所示

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  ②。锡膏与回流曲线的重要关系

  锡膏特性决定回流曲线的基本特性。不同的锡膏由于助焊剂(Flux)有不同的化学组分,因此它的化学变化有不同的温度要求,对回流温度曲线也有不同的要求。一般锡膏供应商都能提供一个参考回流曲线,用户可在此基础上根据自己的产品特性优化。

  它可分为4个主要阶段:

  1)把PCB板加热到150℃左右,上升斜率为1-3 ℃/秒。 称预热(Preheat)阶段。

  2)把整个板子慢慢加热到183 ℃。称均热(Soak或Equilibrium)阶段。时间一般为60-90秒。

  3)把板子加热到融化区(183 ℃以上),使锡膏融化。称回流(Reflow Spike)阶段。在回流阶段板子达到最高温度,一般是215 ℃ +/-10 ℃。回流时间以45-60秒为宜,最大不超过90秒。

  4)曲线由最高温度点下降的过程。称冷却(Cooling)阶段。一般要求冷却的斜率为2 -4℃/秒。


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