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SMT贴片

SMT是表面组装技术(表面贴装技术)(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。 SMT贴片指的是在PCB基础上进行加工的系列工艺流程的简称, PCB(Printed Circuit Board)为印刷电路板。

SMT贴片指的是在PCB基础上进行加工的系列工艺流程的简称。PCB(Printed Circuit Board)为印刷电路板。

SMT是表面组装技术(表面贴装技术)(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。电子电路表面组装技术(Surface Mount Technology,SMT),称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(简称SMC/SMD,中文称片状元器件)安装在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

在通常情况下我们用的电子产品都是由pcb加上各种电容,电阻等电子元器件按设计的电路图设计而成的,所以形形色色的电器需要各种不同的smt贴片加工工艺来加工。

SMT基本工艺构成要素: 锡膏印刷--> 零件贴装-->回流焊接-->AOI光学检测--> 维修--> 分板。

有的人可能会问接个电子元器件为什么要做到这么复杂呢?这其实是和我们的电子行业的发展是有密切的关系的, 如今,电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。 电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件。 产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用。 电子科技革命势在必行,追逐国际潮流。可以想象,在intel,amd等国际cpu,图象处理器件的生产商的生产工艺精进到20几个纳米的情况下,smt这种表面组装技术和工艺的发展也是不得以而为之的情况。

smt贴片加工的优点:组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40-~60-,重量减轻60-~80-。 可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30-~50-。节省材料、能源、设备、人力、时间等。

正是由于smt贴片加工的工艺流程的复杂,所以出现了很多的smt贴片加工的工厂,专业做smt贴片的加工,在深圳,得益于电子行业的蓬勃发展,smt贴片加工成就了一个行业的繁荣。

SMT基本工艺构成要素包括:丝印(或点胶),贴装(固化),回流焊接,清洗,检测,返修

1、丝印:其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机(丝网印刷机),位于SMT生产线的最前端。

2、点胶:它是将胶水滴到PCB板的固定位置上,其主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机,位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。

3、贴装:其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机,位于SMT生产线中丝印机的后面。

4、固化:其作用是将贴片胶融化,从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。

5、回流焊接:其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。

6、清洗:其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机,位置可以不固定,可以在线,也可不在线。

7、检测:其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、飞针测试仪、自动光学检测(AOI)、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要,可以配置在生产线合适的地方。

8、返修:其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。

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

A:来料检测 => PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 =>烘干 => 回流焊接(最好仅对B面 => 清洗 => 检测 => 返修)。

B:来料检测 => PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 => 烘干(固化)=>A面回流焊接 => 清洗 => 翻板 = PCB的B面点贴片胶 => 贴片 => 固化 =>B面波峰焊 => 清洗 => 检测 => 返修)

此工艺适用于在PCB的A面回流焊,B面波峰焊。在PCB的B面组装的SMD中,只有SOT或SOIC(28)引脚以下时,宜采用此工艺。

三、单面混装工艺:

来料检测 => PCB的A面丝印焊膏(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

四、双面混装工艺:

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 => 波峰焊2(如插装元件少,可使用手工焊接)=> 清洗 =>检测 => 返修A面贴装、B面混装。

五、双面组装工艺

A:来料检测,PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶),贴片,烘干(固化),A面回流焊接,清洗,翻板;PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶),贴片,烘干,回流焊接(最好仅对B面,清洗,检测,返修)

此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采。

B:来料检测,PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶),贴片,烘干(固化),A面回流焊接,清洗,翻板;PCB的B面点贴片胶,贴片,固化,B面波峰焊,清洗,检测,返修)此工艺适用于在PCB的A面回流。

此类薄膜线路一般是用银浆在PET上印刷线路。在此类薄膜线路上 粘贴黏贴电子元器件目前有两种工艺工法,一种谓之传统工艺工法即3胶法(红胶、银胶、包封胶)或2胶法(银胶、包封胶),另一种谓之新工艺即1胶法---顾名思义,就是用一种胶即可完成粘贴黏贴电子元器件,而不再用3种胶或2种胶.此新工艺关键是使用一种新型导电胶,完全具有锡膏的导电性能和工艺性能;使用时完全兼容现行的SMT刷锡膏作业法,毋需添加任何设备。

概述

表面安装元器件的选择和设计是产品总体设计的关键一环,设计者在系统结构和详细电路设计阶段确定元器件的电气性能和功能,在SMT设计阶段应根据设备及工艺的具体情况和总体设计要求确定表面组装元器件的封装形式和结构。表面安装的焊点既是机械连接点又是电气连接点,合理的选择对提高PCB设计密度、可生产性、可测试性和可靠性都产生决定性的影响。
  表面安装元器件在功能上和插装元器件没有差别,其不同之处在于元器件的封装。表面安装的封装在焊接时要经受耐高温度的元器件和基板必须具有匹配的热膨胀系数。这些因素在产品设计中必须全盘考虑。
  选择合适的封装,其优点主要是:1).有效节省PCB面积;2).提供更好的电学性能;3).对元器件的内部起保护作用,免受潮湿等环境影响;4).提供良好的通信联系;5).帮助散热并为传送和测试提供方便。

表面安装元器件选取

表面安装元器件分为有源和无源两大类。按引脚形状分为鸥翼型和“J”型。下面以此分类阐述元器件的选取。

无源器件

无源器件主要包括单片陶瓷电容器、钽电容器和厚膜电阻器,外形为长方形或园柱形。园柱形无源器件称为“MELF”,采用再流焊时易发生滚动,需采用特殊焊盘设计,一般应避免使用。长方形无源器件称为“CHIP”片式元器件,它的体积小、重量轻、抗菌素冲击性和抗震性好、寄生损耗小,被广泛应用于各类电子产品中。为了获得良好的可焊性,必须选择镍底阻挡层的电镀。

有源器件
  表面安装芯片载体有两大类:陶瓷和塑料。
  陶瓷芯片封装的优点是:1)气密性好,对内部结构有良好的保护作用 2)信号路径较短,寄生参数、噪声、延时特性明显改善 3)降低功耗。缺点是因为无引脚吸收焊膏溶化时所产生的应力,封装和基板之间CTE失配可导致焊接时焊点开裂。最常用的陶瓷饼片载体是无引线陶瓷习片载体LCCC。
  塑料封装被广泛应用于军、民品生产上,具有良好的性价比。其封装形式分为:小外形晶体管SOT;小外形集成电路SOIC;塑封有引线芯片载体PLCC;小外形J封装;塑料扁平封装PQFP。
  为了有效缩小PCB面积,在器件功能和性能相同的情况下首选引脚数20以下的SOIC,引脚数20-84之间的PLCC,引脚数大于84的PQFP。

制造过程、搬运及印刷电路组装 (PCA) 测试等都会让封装承受很多机械应力,从而引发故障。随着格栅阵列封装变得越来越大,针对这些步骤应该如何设置安全水平也变得愈加困难。

多年来,采用单调弯曲点测试方法是封装的典型特征,该测试在 IPC/JEDEC-9702 《板面水平互联的单调弯曲特性》中有叙述。该测试方法阐述了印刷电路板水平互联在弯曲载荷下的断裂强度。但是该测试方法无法确定最大允许张力是多少。

对于制造过程和组装过程,特别是对于无铅 PCA 而言,其面临的挑战之一就是无法直接测量焊点上的应力。最为广泛采用的用来描述互联部件风险的度量标准是毗邻该部件的印刷电路板张力,这在 IPC/JEDEC-9704 《印制线路板应变测试指南》中有叙述。

若干年前英特尔公司意识到了这一问题并开始着手开发一种不同的测试策略以再现实际中出现的最糟糕的弯曲情形。其他公司如惠普公司也意识到了其他测试方法的好处并开始考虑与英特尔公司类似的想法。随着越来越多的芯片制造商和客户认识到,在制造、搬运与测试过程中用于最小化机械引致故障的张力限值的确定具有重要价值,该方法引起了大家越来越多的兴趣。

随着无铅设备的用途扩大,用户的兴趣也越来越大;因为有很多用户面临着质量问题。

随着各方兴趣的增加,IPC 觉得有必要帮助其他公司开发各种能够确保BGA在制造和测试期间不受损伤的测试方法。这项工作由 IPC 6-10d SMT 附件可靠性测试方法工作小组和 JEDEC JC-14.1 封装设备可靠性测试方法子委员会携手开展,该工作已经完成。

该测试方法规定了以圆形阵列排布的八个接触点。在印刷电路板中心位置装有一 BGA 的 PCA 是这样安放的:部件面朝下装到支撑引脚上,且负载施加于 BGA 的背面。根据 IPC/JEDEC-9704 的建议计量器布局将应变计安放在与该部件相邻的位置。

PCA 会被弯曲到有关的张力水平,且通过故障分析可以确定,挠曲到这些张力水平所引致的损伤程度。通过迭代方法可以确定没有产生损伤的张力水平,这就是张力限值。

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