SMT工艺 | SMT工艺介绍和SMT贴片流程

作者: 迅得电子
发布日期: 2019-05-13 00:00:00

SMT是表面贴装技术(Surface Mount Technology)的缩写,作为新一代电子组装技术,SMT工艺由于其实现电子组装产品的高密度、高可靠性、小型化、低成本等优势的能力,已逐渐成为现代电子组装产业的主流。利用SMT组装工艺的电子产品具有轻、薄、短、小等优势,并且产品品质良好,充分符合现代电子产业对产品小型化、高密度化、高传输效率的要求。



据初步了解,目前国际上SMD(Surface Mount Device)器件产量逐年上升,传统器件产量逐年下降,因此,随着时间的推移,SMT技术将越来越普及,越来越多地服务于更广泛的电子产品。



本文将全面介绍SMT的主要工艺流程及相关设备,对SMT初学者及相关技术人员具有一定意义的指导作用。



SMT工艺优势



a. SMT组装密度高、电子产品体积小、重量轻;


b. 产品可靠性高、抗振能力强、焊点缺陷率低;


c. 产品高频特性好,减少了电磁和射频干扰;


d. 易于实现自动化,提高生产效率;


e. 节省材料、能源、设备、人力、时间等,降低生产成本。



SMT工艺分类



SMT工艺按照不同分类标准可以有不同的分类:



•按焊接方式,可分为回流焊和波峰焊两种类型;


•按组装方式,可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式。



单面混装



单面混装是指SMC(Surface Mount Component,表面组装元件)/SMD(Surface Mount Device,表面组装器件)与THC(Through Hole Component,通孔插装元件)分布在PCB不同的一面上混装,但其焊接面仅为单面。



单面混装按照贴片与插件的顺序分为先贴法和后贴法。前者指的是在PCB的B面(焊接面)先贴装SMC/SMD,而后在A面插装THC,工艺简单,组装密度低;后者指的是现在PCB的A面插装THC,然后在B面贴装SMD,工艺较复杂,组装密度高。



目前,单面混装均采用单面PCB和波峰焊接工艺。



双面混装



双面混装是指在PCB的双面既有SMC/SMD,也有THC。



双面混装方式中也有先贴和后贴SMC/SMD的区别,一般根据SMC/SMD的类型和PCB的大小合理选择,通常采用先贴法较多。该类组装常用两种组装方式:SMC/SMD和THC同侧方式与SMC/SMD和THC不同侧方式。在后者中,把表面组装集成芯片(SMIC)和THC放在PCB的A面,而把SMC和小外形晶体管(SOT)放在B面。



全表面组装



全表面组装是指PCB上只有SMC/SMD而无THC。全表面组装分为两种组装形式:单面表面组装方式和双面表面组装方式。



单面表面组装方式指的是贴片组装只在PCB的一面进行,工艺简单,适用于小型、薄型化的电路组装。双面表面组装方式指的是PCB的两面均有贴片组装,适用于组装密度高、薄型化的电路组装。



SMT工艺流程



SMT基本工艺流程有:锡膏印刷、贴装、固化、回流焊接、清洗、检测、返修。



锡膏印刷



锡膏印刷是通过钢网将焊锡膏漏印到PCB焊盘上,该步骤是通过印刷机完成的。



锡膏印刷的主要工序有:


在使用印刷机进行锡膏印刷的过程中,参数设置显得尤为重要,毕竟,一点小小的差别都有可能造成印刷质量不理想。一般使用较硬的刮刀或金属刮刀,刮刀速度和压力必须设置适中,这样才能既把模板刮干净,又不会损坏模板。锡膏印刷厚度主要由钢网的厚度决定的,而后者又与IC脚距密切相关。



一般来说,IC引脚间距<0.5mm,刮刀速度在20到30mm/s,刮刀角度保持在45°到75°之间。



贴装



贴装的作用是将SMC/SMD准确地摆放到印有锡膏的PCB焊盘上,完成这一流程的仪器叫做贴片机,SMT贴片机由计算机控制,并集光、电、气以及机械为一体的高精度自动化设备,可分为中速贴片机、高速贴片机、泛用贴片机等。SMT贴片机的主要组成部分包括:机体、料件供应器、PCB承载机构、贴装头、器件对中检测装置、驱动系统、计算机控制系统等。



选用何种SMT贴片机是受贴片精度、贴片速度和适应性影响的。贴片精度决定贴片机能贴装的元器件种类和它能适用的领域。例如,低精度的贴片机只能贴装SMC和极少数的SMD,适用于消费类电子产品领域用的电路组装;高精度的贴片机能贴装CSP、BGA、QFP等多引线细间距器件,适用于汽车和军用电子装备领域的组装。



贴片速度决定SMT贴片机的生产效率和产能,对于OEM来说关系到产品的交期和产品盈利的速度。



适应性决定贴片机能贴装的元器件类型和满足各种不同贴装要求的能力。适应性差的贴片机只能满足单一品种的电路组件的贴装要求,当对多品种电路组装时,就须增加专用贴片机才能满足不同贴片要求。



回流焊接



回流焊接是将锡膏融化,再通过其冷却使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起的过程。回流焊接在SMT贴片流程中占据着举足轻重的作用,一旦处理不好,将对产品的可靠性和使用寿命产生灾难性影响。



热风对流法是回流焊接通常使用的方式。利用加热器与风扇,热风对流法使炉膛内的空气温度不断上升并进行对流循环作为主要的传热方法。再流区内还可分成若干个温区,分别进行温度控制,以获得合适的温度曲线,必要时可向炉内填充氮气,减少焊接过程中的氧化作用。



清洗



清洗的目的在于将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物,如助焊剂、锡膏等除去,达到清洁的目的。



检测



检测在SMT贴片过程中起着关键的作用,尤其是批量生产的时候,适当的检测有利于缺陷及时发现和修正,并调整相应参数,彻底去掉缺陷。



由于生产效率、成本和交期的要求,检测不可能放置在SMT贴片流程中的所有步骤之后,只需要在流程中的关键步骤之后安排检测即可。一般来说,SMT贴片流程中需要安排检测的步骤有:锡膏印刷、贴片和回流焊后。



SMT贴片组装检测类型包括在线测试和功能测试,有的还逐步增加了自动光学检测(AOI)和X射线检测。



返修



一旦检测出缺陷,就要对PCB板进行返修,对有缺陷的焊点可以采用电烙铁进行返修加工。



SMT工艺在组装效率和密度上具有插装技术无可比拟的优势,随着用户对电子产品的要求越来越高,产品也需不断完成升级。SMT工艺为我们提供了更多可能性,确保了PCB板的焊接质量,也减少了人力和时间成本,生产效率明显提高,今后会有更广阔的应用前景。

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