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关于SMT贴片的三大主要工序详解

文章来源:本站人气:7977发表时间:2018-11-19

    方案公司的技术人员经常会和SMT贴片生产工厂交流沟通,但是没有实际在工厂待过的人对生产的基本流程和重要工序不一定了解,故在此对SMT贴片工厂的基本流程和重要工序做一些介绍,方便相关人士了解。
    首先SMT(Surface Mounted Technology的缩写)的中文意思是“表面贴装技术”,是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。SMT贴片的工艺流程很复杂,不同的产品工艺有所不同,基本流程如下:来料检验——烧录——印刷——检验——贴装——炉前检验——回流焊接——AOI检测——返修——测试——组装。

    在SMT贴片加工过程中,不管再多的流程或者工序都少不了SMT的三大主要工序:印刷——贴片——回流(焊接),这是最传统的工序,也是最基本的工序,几十年来不管怎么演变都脱离不了这三大工序,当然,现在这三个工序已经全部是由设备自动化完成。


SMT贴片印刷锡膏


    印刷
    印刷就像印刷工厂把油墨通过排版印在纸张上的原理是一样的,只是我们这里说的是把锡膏印刷在PCB基板上。印刷所用到的设备与工具有:
    印刷机:全自动印刷机和半自动印刷机,比如木瓜贴片打样用的是全自动印刷机;
    锡膏:锡膏是一种材料,是用来固定物料与PCB板的一种特殊材料;
    钢网:简单的说就是一个模具,把PCB板上有焊盘的位置镂空,方便锡膏从这些镂空的位置渗到焊盘上。它是一张很薄的钢片,用网框固定钢片,非常平整,最常用的厚度为0.10mm,根据不同产品上元器件的不同而选择不同的钢片厚度,和制作工艺。这个是根据研发或者客户提供的Gerber文件中有一个paste mask文件来制作的,这个工作是在生产前需要完成的,因为钢网制作有另外的制作流程和制作工艺,钢网的质量决定了贴片的产品质量,所以至关重要。越是精密的元器件越能体现钢网的重要性,而且不同的印刷机对钢网开孔的要求也有轻微的不同,根据个人经验总结,如果产品上有0.4pitchBGA等类似精密器件,建议不要客供钢网,可由生产工厂的专业人员制作,因为工艺是没有严格标准的,具体的细节,工厂的工艺工程师是最清楚和最了解的。

    通过了解印刷所需要的工具后,相信大家对基本的操作有一些理解。简单的操作就是把钢网安装在印刷机内,在钢网上添加锡膏,PCB板进入到印刷机的轨道上,通过印刷机的相机扫描PCB板和钢网上的mark 点,对位完成后,印刷机平台上升,贴合钢网,印刷机上的刮刀45°倾斜的将锡膏从钢网上刮过,通过钢网镂空的位置将锡膏刮到PCB板上的焊盘上,这就是一个完整的印刷过程。如果没有不良就是完美的,如果有不良需要现场设备工程师微调。根据多年的现场工艺分析,印刷这个工序是SMT贴片三大工序的重中之重,因为SMT制程不良有70%与这个工序有关。


SMT贴片展示


    贴片
    贴片,也称SMT,就是把元器件用贴片机设备贴装在印刷好的PCB板上。贴片这一过程之所以用“贴”字,是因为锡膏内有助焊剂的成分,有一定的粘性,能够在没有熔化的时候,也能够黏住元器件。SMT又称贴片,把物料贴在电路板上的意思。
    贴片的原理简单,同时也复杂,简单的是因为它是由原始的手工焊接演化而来的,即用镊子夹着元器件放在电路板上,而贴片机是用贴装头通过真空吸着元器件贴在PCB板上;复杂是因为实际贴片的情况是非常复杂的,设备也很精密,通过技术的改进把传统的手插件全部改成了贴片件,大大的提供了生产效率,整个行业的供应链都随之改变,发生了翻天覆地的变化。
    那么贴片机的作业原理是怎样的呢?
    产品贴片程序:任何一种贴片机都将需要通过客户提供的Gerber,坐标文件,BOM,位置图来提前制作贴片程序。再通过贴片机的贴片头(吸嘴),feeder,轨道共同完成整个贴片过程。
    吸嘴:贴片头上面由12个吸嘴,吸嘴中心的空的,通过真空吸取物料。
    Feeder:就是供料器,根据贴片机程序员制作的贴片程序,将其打印成站位表,作业人员按照站位表顺序把物料安装在feeder上,一排排的feeder安装到贴片机上,插电,齿轮带动料带,料带前进程序指令指定吸嘴到指定的位置吸取物料,然后贴到坐标指定的位置。
    注意事项:
  a、不同大小的物料用不同大小的吸嘴和不同大小的feeder;
  b、吸嘴是通过真空取料,所以在设计及物料承样时就要注意物料表面是否平整,且不漏真空,方便吸取。如果是特殊物,如:接触天线,镂空器件,表面的则需要供应商增加“帽”或者表面贴高温胶纸。

  c、尽量不要使用散料。


回流焊


    回流
    经过印刷锡膏和贴片两个工序后就是回流焊接。所有的元器件都贴好以后,PCB板就会被贴片机的送至接驳台,由人工目检,或者由炉前AOI机器检查,检验是否有元器件贴片不良,如果没什么问题,就可以过炉。
    说到回流焊这个名字,很多人可能不知道什么是“回流”,并不是说锡膏从这里流到那里,回流焊来自“Reflow Soldering”,此处“回流”的真实含义是“把颗粒状的锡膏,变成能够流动的液体,再凝固成合金状态”的意思。回流炉是一个带有像自行车链条一样的“烤箱”,不过它是一个长方形炉子,通过链条运输PCB板,把锡膏加热、熔化,把元器件固化在PCB板焊盘上。回流炉内有热风装置,分成多个温度区,逐步加热,用一个曲线来形容一般分为四个关键区域。
    预热区:将PCB与元器件进行预热,针对回流炉说的是前一到三个加热区间的加热作用.更高预热,使被焊接材料达到热均衡,锡膏开始活动,助焊剂等成份受到温度上升而开始适量的挥发,主要是为后面的良好焊接起到一个铺垫作用。
    恒温区:除去表面氧化物,锡膏开始活跃,此时焊膏处在将溶未溶状态,针对回流焊炉的第五六七三个加热区间加热。
    回流区:也是焊接区,是整个回流炉温度最高的区域,使其达到锡膏的熔点,这个熔点常用的无铅锡膏一般在220°C开始完成熔融,时间大约40s。
    冷却区:从溶点缓慢的降至50度左右, 合金焊点的形成过程。
    这样,整个回流过程就算完成,这个过程通常需要持续6分钟左右。
    以上把SMT贴片加工过程中的印刷、贴片、回流三个主要工序进行的讲解及描述,相信相关人士对SMT贴片的三大主要工序会有更深的了解。
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