SMT貼片加工生產(chǎn)工藝流程詳解
發(fā)布日期:2021-08-05
一、什么是SMT貼片加工?
SMT是Surface Mounted Technology的縮寫,中文意思為表面貼裝技術(shù)或者表面安裝技術(shù)。SMT貼片加工是指在PCB裸板上將電子元器件等物料貼裝在上面的過程,具體的說就是一種將無引腳或短引線表面組裝元器件(簡稱SMC/SMD,中文稱片狀元器件,常見的如電容電阻類元器件均為SMD)安裝在印制電路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通過再流焊或浸焊等方法加以焊接組裝的電路裝連技術(shù)。它是目前電子組裝行業(yè)較為流行的的加工技術(shù)。SMT貼片加工流程由多道工藝組成,其制程中的工藝控制決定加工成品質(zhì)量。
二、SMT表面貼裝技術(shù)的優(yōu)點
電子產(chǎn)品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已無法縮小。 電子產(chǎn)品功能更完整,所采用的集成電路(IC)已無穿孔元件,特別是大規(guī)模、高集成IC,不得不采用表面貼片元件。
產(chǎn)品批量化,生產(chǎn)自動化,廠方要以低成本高產(chǎn)量,出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強市場競爭力。
電子元件的發(fā)展,集成電路(IC)的開發(fā),半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用,電子科技革命勢在必行??梢韵胂?,在Intel、AMD等國際CPU、圖像處理器件的生產(chǎn)商的生產(chǎn)工藝精進到20幾個納米的情況下,SMT這種表面組裝技術(shù)和工藝的發(fā)展也是不得以而為之的情況。
SMT貼片加工的優(yōu)點:組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕,貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右,一般采用SMT之后,電子產(chǎn)品體積縮小40%~60%,重量減輕60%~80%??煽啃愿?、抗振能力強,焊點缺陷率低,頻特性好,減少了電磁和射頻干擾,易于實現(xiàn)自動化,提高生產(chǎn)效率,降低成本達30%~50%,節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時間等都是SMT貼片安裝的優(yōu)點與優(yōu)勢。
正是由于SMT貼片加工的工藝流程的復(fù)雜,所以出現(xiàn)了很多的SMT貼片加工工廠,專業(yè)做SMT貼片加工。由于電子行業(yè)的蓬勃發(fā)展,特別是在深圳,SMT貼片加工成就了一個行業(yè)的繁榮。
三、SMT表面貼裝的方式有哪些?
最常見的SMT貼片組裝方式可以分為單面組裝、單面混裝、雙面組裝以及雙面混裝。其中,單面組裝和雙面組裝所用的電路基板類型分別為單面線路板和雙面線路板,而混裝方式則更為復(fù)雜一點。單面混裝可分為先貼法和后貼法,而雙面組裝則是分為SMC/SMD和FHC同側(cè)方式和SMC/SMD和iFHC不同側(cè)方式。
不同的組裝方式對應(yīng)不同的組裝工藝流程,而合理的組裝工藝流程也是組裝質(zhì)量和組裝效率的保障,確定組裝方式以后,可針對實際產(chǎn)品和具體設(shè)備確定工藝流程。
1、單面組裝工藝流程:來料檢測 => 絲印焊膏(點貼片膠)=> 貼片 => 烘干(固化)=> 回流焊接 =>清洗 => 檢測 => 返修
2、單面混裝工藝流程:來料檢測 => PCB的A面絲印焊膏(點貼片膠)=> 貼片 =>A面回流、烘干(固化) => 清洗 => 插件 => 波峰焊 => 清洗 => 檢測 => 返修
3、雙面組裝工藝流程:
A:來料檢測 => PCB的A面絲印焊膏(點貼片膠)=> 貼片 PCB的B面絲印焊膏(點貼片膠)=> 貼片 =>烘干 => 回流焊接(最好僅對B面 => 清洗 => 檢測 => 返修)。
B:來料檢測 => PCB的A面絲印焊膏(點貼片膠)=> 貼片 => 烘干(固化)=>A面回流焊接 => 清洗 => 翻板 = PCB的B面點貼片膠 => 貼片 => 固化 =>B面波峰焊 => 清洗 => 檢測 => 返修)
此工藝適用于在PCB的A面回流焊,B面波峰焊。在PCB的B面組裝的SMD中,只有SOT或SOIC(28)引腳以下時,宜采用此工藝。
4、雙面混裝工藝流程:
A:來料檢測 =>PCB的B面點貼片膠 => 貼片 => 固化 => 翻板 => PCB的A面插件=> 波峰焊 => 清洗 => 檢測 => 返修
先貼后插,適用于SMD元件多于分離元件的情況
B:來料檢測 => PCB的A面插件(引腳打彎)=> 翻板 => PCB的B面點貼片膠 =>貼片 => 固化 => 翻板 => 波峰焊 => 清洗 => 檢測 => 返修
先插后貼,適用于分離元件多于SMD元件的情況
C:來料檢測 => PCB的A面絲印焊膏 => 貼片 => 烘干 => 回流焊接 =>插件,引腳打彎 => 翻板 => PCB的B面點貼片膠 => 貼片 => 固化 => 翻板 => 波峰焊 =>清洗 => 檢測 => 返修A面混裝,B面貼裝。
D:來料檢測 =>PCB的B面點貼片膠 => 貼片 => 固化 => 翻板 =>PCB的A面絲印焊膏 => 貼片 => A面回流焊接 => 插件 => B面波峰焊 => 清洗 => 檢測 =>返修A面混裝,B面貼裝。先貼兩面SMD,回流焊接,后插裝,波峰焊
E:來料檢測 => PCB的B面絲印焊膏(點貼片膠)=> 貼片 => 烘干(固化)=>回流焊接 => 翻板 => PCB的A面絲印焊膏 => 貼片 => 烘干 =回流焊接1(可采用局部焊接)=> 插件 => 波峰焊2(如插裝元件少,可使用手工焊接)=> 清洗 =>檢測 => 返修A面貼裝、B面混裝。
四、SMT貼片加工制程前的準(zhǔn)備
1、電路板資料(Gerber)
標(biāo)準(zhǔn)線路圖電子檔案最少應(yīng)包括4層:PAD檔、貫孔檔、文字面檔、防焊層檔;
最好是PCB線路板廠提供的拼板Gerber文件;
標(biāo)準(zhǔn)板邊規(guī)格:上下各留10mm板邊;
標(biāo)準(zhǔn)定位孔規(guī)格:同一板邊左右各一個定位孔,圓心各離兩邊板緣5mm直徑、4mm圓孔 ;
標(biāo)準(zhǔn)視覺記號點規(guī)格:對邊對角不對稱之1mm實心噴錫圓點、外環(huán)3mm直徑透明圈;
2、材料表(BOM)
電子檔之裝著位置坐標(biāo) ( CAD,擴展名為 “ . TXT ” 的文本文件);
SMT正反面用料與DIP用料混和列表(請?zhí)峁┝慵幋a原則及正反面零件分辨方式);
SMT 正反面用料與 DIP 用料分開列表 ( 請?zhí)峁┱疵媪慵直娣绞?;
SMT 正面 / SMT 反面 / DIP 用料分開列表。
3、輔助資料
測爐溫板 ( 含重要零件之報廢板 );
空PCB板,精鴻益電路一般采用為A類PCB板;
PCB鋼網(wǎng)(SMT Stencil)
五、SMT貼片加工的詳細流程
1、 物料采購加工及檢驗
物料采購員根據(jù)客戶提供的BOM清單進行物料原始采購,確保生產(chǎn)基本無誤。采購?fù)瓿珊筮M行物料檢驗加工,如排針剪腳,電阻引腳成型等等。檢驗是為了更好地確保生產(chǎn)質(zhì)量。精鴻益電路的物料采購有專門的供應(yīng)商進行供應(yīng),上下游采購線完整成熟;
2、PCB鋼網(wǎng)的制作
絲印所用的鋼網(wǎng)如果客戶沒有提供,則SMT貼片加工廠需要根據(jù)鋼網(wǎng)文件制作鋼網(wǎng)。同時,因所用錫膏必須冷凍保存,錫膏需要提前解凍至適合溫度。錫膏印刷厚度也與刮刀有關(guān),應(yīng)根據(jù)PCB板加工要求調(diào)整錫膏印刷厚度;
2、 絲印
絲印,即絲網(wǎng)印刷,是SMT加工制程的第一道工序。絲印的作用是將錫膏或貼片膠漏印到PCB焊盤上,為元器件焊接做準(zhǔn)備。借助錫膏印刷機,將錫膏滲透過不銹鋼或鎳制鋼網(wǎng)附著到焊盤上;
3、 點膠
一般在SMT加工中,點膠所用膠水為紅膠,將紅膠滴于PCB位置上,起到固定待焊接元器件的作用,防止電子元器件在回流焊過程中因自重或不固定等原因掉落或虛焊,所用設(shè)備為點膠機,位于SMT生產(chǎn)線的前端或檢測設(shè)備的后面。點膠又可以分為手動點膠或自動點膠,根據(jù)工藝需要進行確認;
4、 貼裝
貼裝的作用是將表面組裝元器件準(zhǔn)確安裝到PCB的固定位置上。所用設(shè)備為貼片機,位于SMT生產(chǎn)線中絲印機的后面。貼片機通過吸取-位移-定位-放置等功能,在不損傷元件和印制電路板的情況下,實現(xiàn)了將SMC/SMD元件快速而準(zhǔn)確地貼裝到PCB板所指定的焊盤位置上。貼裝一般位于回流焊之前;
5、 固化
其作用是將貼片膠融化,從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為固化爐,位于SMT生產(chǎn)線中貼片機的后面,一般采用熱固化;
6、 回流焊接
回流焊是通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏裝軟釬焊料,實現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釬焊。它主要是靠熱氣流對焊點的作用,膠狀的焊劑在一定的高溫氣流下進行物理反應(yīng)達到SMD的焊接;所用設(shè)備為回流焊爐,位于SMT生產(chǎn)線中貼片機的后面;
7、 清洗
完成焊接過程后,板面需要經(jīng)過清洗,以去除松香助焊劑以及一些錫球,防止他們造成元件之間的短路。清洗是將焊接好的PCB板放置于清洗機中,清除PCB組裝板表面對人體有害的焊劑殘留或是再流焊和手工焊后的助焊劑殘留物以及組裝工藝過程中造成的污染物,所用設(shè)備為清洗機,位置可以不固定,可以在線,也可不在線;
8、 檢測
檢測是對組裝完成后的PCB組裝板進行焊接質(zhì)量檢測和裝配質(zhì)量檢測。所用設(shè)備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀(ICT)、飛針測試儀、自動光學(xué)檢測(AOI)、X-RAY檢測系統(tǒng)、功能測試儀等。位置根據(jù)檢測的需要,可以配置在生產(chǎn)線合適的地方;
9、 返修
SMT的返修,通常是為了去除失去功能、引腳損壞或排列錯誤的元器件,重新更換新的元器件。其作用是對檢測出現(xiàn)故障的PCB板進行返工。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在生產(chǎn)線中任意位置。
9、目檢
是人工檢查的著重項目,PCBA的版本是否為更改后的版本;客戶是否要求元器件使用代用料或廠牌、牌子的元器件;IC、鉭電容、鋁電容、開關(guān)等有方向的元器件方向是否正確;焊接后的缺陷:短路、開路、假件、假焊。
10、包裝
將檢測合格的產(chǎn)品,進行隔開包裝。一般采用的包裝材料為防靜電氣泡袋、靜電棉、吸塑盤。包裝方式主要有兩種,一是用防靜電氣泡袋或靜電棉成卷狀,隔開包裝,是目前是常用的包裝方式;二是按照PCBA的尺寸定做吸塑盤。放在吸塑盤中擺開包裝,主要針對較敏感、有易損貼片元件的PCBA板。
六、SMT貼片加工工藝流程中最需要注意細節(jié)的工序是哪些?
工藝流程很復(fù)雜,有多項工序,非常講究技術(shù),一不小心就會生產(chǎn)出質(zhì)量有瑕疵的產(chǎn)品。都說“慢工出細活”,生產(chǎn)環(huán)節(jié)不怕慢,就怕不細心,不注重細節(jié)問題。今天我們就來詳談SMT貼片加工工藝流程中最細節(jié)的工序。
1、PCB拼板
在PCB拼板中,最值得重視的是PCB貼片加工后分板的問題。由于生產(chǎn)成本的因素,很多PCB生產(chǎn)廠家沒有購置自動分板機或激光分板機,一般都采用傳統(tǒng)的手工分板。于是就多了一道工序,無形中造成人工成本的增加。
目前市場上的電子產(chǎn)品對體積和大小的要求越來越高,在焊接上已經(jīng)用到了0201元件,此外還有間距更加細小的01005元件。對于這些體積小、重量輕的元件的焊接,要求PCB不能太大、太厚。關(guān)鍵問題來了,PCB越薄,在受到外力作用的情況下,就越容易變形。如果拼板數(shù)量太多,就會使整個拼板面積變的很寬。對于后面的焊接元器件和過回流焊的過程都是一種考驗。
還有就是PCB過薄,拼板面積太大的情況下,中心區(qū)域的受力變形面積就會很大,在焊接過程中PCB板受應(yīng)力變形,元器件貼裝有可能出現(xiàn)虛假焊的問題,最終產(chǎn)生品質(zhì)異常。
2、三防漆涂敷
在SMT貼片加工工藝流程中,三防漆涂敷是最后一道環(huán)節(jié),如果前期的焊接、組裝測試沒有出現(xiàn)問題的話,待完成這道工序后,基本上就可以出貨了。
三防漆涂敷有兩種常見的方式,一種是人工涂敷,另一種是機器噴涂。
人工涂敷適合于小批量,及簡單的工藝。人工涂敷的隨意性較大,目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。機器涂敷主要用于大批量生產(chǎn),及要求比較高的工藝。機器是按照設(shè)定好的程序進行反復(fù)的噴涂,更能避免因為人工失誤而造成的品質(zhì)異?,F(xiàn)象。