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    SMT贴片加工技术深度解读

    点击数:1  发布日期:2020/9/26


      SMT贴片加工技术起源于60年代,最初由美国IBM公司进行技术研发,之后于80年代后期渐趋成熟。顾名思义,SMT是指表面贴装技术,是一种将元器件贴装或直接放置在印刷电路板表面的电子线路生产技术。

      
      1、SMT贴装
      

      需要表面贴装元器件的位置都需要平整,通常焊锡、沉银或者沉金并没有通孔的焊接位置被称为“焊盘”。锡膏,一种由铅锡成分和助焊混合物组成具有粘性的物质,借助锡膏印刷机,渗透过不锈钢或镍制钢网附着到焊盘上,也可通过喷印原理来完成,类似于喷墨打印机。


      锡膏印刷完毕后,电路板将经过拾取和放置设备,通过相应的传送带进行贴装。将要被贴装的元器件一般放置在纸质或塑料的管道中,并借助飞达安装在SMT贴片机器上。一些个头比较大的集成电路将通过防静电托盘传送。


      SMT设备从飞达中取出相应的元器件并将其贴装到PCB上,由于PCB上的锡膏具有一定的粘性,因而在焊盘上的元器件有很好的附着效应。

      

      此时,PCB板将被传送至回流焊锡炉中。回流焊先头拥有一个预热区,电路板和元器件的温度逐渐上升,然后进入高温区,锡膏会融化并绑定焊盘和元器件,融化的锡膏表面张力会让元器件保留在所处位置,不发生偏移,甚至该表面张力会自动将略有偏位的元器件拉回到正确位置。


      回流焊接技术有很多种,一种是使用红外灯(被称为红外回流焊),另一种是使用热气对流,还有一种是最为流行的技术,便是采用特殊的高沸点碳氟化合物液体(被称为蒸汽回流焊)。鉴于环境考虑,这种技术在无铅法规出台后,逐渐放弃。2008年之前,采用标准空气或者氮气对流回流焊是主流。每种方法都有其优劣势。


      红外照射方式,板设计者必须注意:短元器件不会被高的元件所遮挡,但是如果设计者知道生产过程中使用蒸汽回流焊或者对流回流焊的话,元件位置便不会是需要考虑的因素。


      在回流焊阶段,一些非常规或者热敏感元器件需要手工焊接,但对于大量的这种元件,就需要通过红外光束或者对流设备来完成相应的回流焊接工艺。

      

      如果PCB板是双面设计,那么所有的锡膏印刷、贴装和回流焊过程需要重复一次,通过锡膏或者红胶将元件粘附在指定位置。如果需要机型波峰焊工艺,元件需要借助红胶进行粘附,以防止元件在波峰焊受热过程中由于焊锡融化而造成的脱落。


      完成焊接过程后,板面需要经过清洗,以去除松香助焊剂以及一些锡球,防止他们造成元件之间的短路。松香助焊剂通过碳氟化合物溶剂、高燃点碳氢化合物溶剂或者低燃点溶剂(比如从橙皮中提取的柠檬油精)进行清除。


      水溶性助焊剂通过离子水和清洁剂清除,然后利用风刀快速移除表面水分。但是,绝大部分的贴装执行无清洗过程,即松香助焊剂将留在PCB板的表面,这将节约清洗成本、提高生产效率、减少浪费。


      一些SMT贴装生产标准,比如IPC需要执行清洗标准,以便确保PCB板的清洁,甚至一些无须清理的助焊剂也必须被清除。正确的清晰将清理掉线路之间的肉眼无法识别的助焊剂、脏污和杂质等。但是,并不是所有厂商会严格遵从IPC标准并显示在板面上,或者客户根本不在意。事实上,很多厂家的制作标准是比IPC标准更加的严格。

      
      最后,PCB板需要经过目检,查看是否元件漏贴、方向错误、虚焊、短路等。如果需要,有问题的板需要送至专业的返修台进行维修,比如经过ICT测试或者FCT功能测试环节,直至测试PCB板工作正常。
      
      2、THT焊接
      
      在该行业,有SMD(surface-mount device,表面贴装器件)和THT(through-hole technology穿孔插装技术)两种方法。两种技术可以在同一块PCB板上应用,只不过穿孔插装技术应用在哪些不适合表面贴装的元器件(比如大的变压器、连接器、电解电容等)。
      

      THT采用有引线元器件,在印制板上设计好电路连接导线和安装孔,通过把元器件引线插入PCB上预先钻好的通孔中,暂时固定后在基板的另一面采用波峰焊接等软钎焊技术进行焊接,形成可靠的焊点,建立长期的机械和电气连接,元器件主体和焊点分别分布在基板两侧。


      采用这种方法,由于元器件有引线,当电路密集到一定程度以后,就无法解决缩小体积的问题了。同时,引线间相互接近导致的故障、引线长度引起的干扰也难以排除。除了上面典型的SMT技术外,还有很多特殊封装元件的SMT贴片加工工艺,比如BGA焊接、PoP工艺等,具有非常复杂的贴装和波峰焊接要求,有兴趣的工程师可以在网上自行搜索了解。





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