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第一節(jié):SMT概述

2017-11-15
關(guān)鍵詞: smt 印制板 元器件 組裝工藝

1.1. 什么是SMT技術(shù)

表面組裝技術(shù)(Surface Mounted Technology,簡稱SMT)又稱為表面貼裝技術(shù),是指將片式元器件直接裝貼、焊接在印制電路板指定位置的自動化裝聯(lián)技術(shù),如圖1-1所示。

SMT是在通孔插裝技術(shù)(Through Hole Technology,簡稱THT)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,從技術(shù)角度上講,SMT是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它集元器件、印制板、SMT設(shè)計、組裝工藝、設(shè)備、材料和檢測等技術(shù),圖1-2所示為表面組裝技術(shù)體系。表面貼裝元件(Surface Mount Components,簡稱SMC)和表面貼裝器件(Surface Mount Devices,簡稱SMD)是SMT的基礎(chǔ)。基板是元器件互連的結(jié)構(gòu)件,在保證電子組裝的電氣性能和可靠性方面起著重要作用。組裝工藝和設(shè)備是實(shí)現(xiàn)SMT產(chǎn)品的工具和手段,決定著生產(chǎn)率和質(zhì)量成果。檢測技術(shù)則是表面組裝產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。

1.2  SMT基本工藝

SMT生產(chǎn)工藝一般包括焊膏印刷、貼片、回流焊、檢測等四個環(huán)節(jié)。SMT生產(chǎn)工藝按元器件的裝貼方式可以分為純SMT裝聯(lián)工藝和混合裝聯(lián)工藝;按線路板元件分布可以分為單面和雙面工藝;按元件粘接到線路板上的方法可以分為錫膏工藝和紅膠工藝;按照焊接方式可以分為回流焊工藝和波峰焊工藝。下面主要介紹錫膏工藝和紅膠工藝。

1.錫膏工藝 

先將適量的焊錫膏印刷到印制電路板的焊盤上, 再將片式元器件貼放在印制電路板表面規(guī)定的位置上, 最后將貼裝好元器件的印制電路板放在回流焊設(shè)備的傳送帶上,從回流焊爐入口到出口,大約需要5分鐘就可完成了干燥、預(yù)熱、熔化、冷卻等全部焊接過程。

表1-2 錫膏工藝

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2.紅膠工藝  

先將微量的貼片膠( 紅膠) 印刷或滴涂到印制電路板相應(yīng)置(注意: 貼片膠不能污染印制電路板焊盤和元器件端頭) , 再將片式元器件貼放在印制電路板表面規(guī)定的位置上, 讓貼裝好元器件的印制電路板進(jìn)行膠固化。

固化后的元器件被牢固地粘接在印制電路板上, 然后插裝分立元器件, 最后與插裝元器件同時進(jìn)行波峰焊接。

紅膠工藝流程如表1-3所示?;旌希⊿MD和THT)裝聯(lián)工藝通常采用紅膠工藝。

表1-3 紅膠工藝

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1.3 SMT組裝方式

表面貼裝技術(shù)(SMT)的組裝方式及其工藝流程主要取決于表面組裝組件(Surface Mount Assembly,簡稱SMA)類型、元器件種類和組裝設(shè)備條件。SMT的組裝方式大體上可分為全表面組裝、單面混裝和雙面混裝3種類型共6種組裝方式,如表1-4所示。對于不同類型的SMA,其組裝方式有所不同。對于同一種類型的SMA,其組裝方式也可以有所不同。 

表1-4  SMT組裝方式

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1.4 SMT設(shè)備

SMT最基本的生產(chǎn)工藝一般包括焊膏印刷、貼片和回流焊等三個步驟,所以要組成一條最基本的SMT生產(chǎn)線,必然包括完成以上工藝步驟的設(shè)備:上板機(jī)、印刷機(jī)、貼片機(jī)和回流焊爐。

1.上板機(jī)

(1)功能:將放置在料框中的PCB板一塊接一塊送到印刷機(jī)。

(2)組成結(jié)構(gòu):自動上板機(jī)由框架、升板系統(tǒng)、推板系統(tǒng)、調(diào)偏系統(tǒng)、托輥、定位架、控制系統(tǒng)等幾部分組成。

自動上板機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于無需專用設(shè)備基礎(chǔ),放置在硬化平地上即可與送板機(jī)配套使用,減輕了操作工人的勞動強(qiáng)度,提高了工作效率,具有操作使用靈活、性能可靠、適用范圍廣等特點(diǎn)。圖1-6為自動上板機(jī)。

2. 焊膏印刷機(jī)

(1)功能:焊膏印刷機(jī)是用來印刷焊膏或貼片膠的,其功能是將焊膏或貼片膠正確地通過鋼網(wǎng)板漏印到印制板相應(yīng)的位置上。

(2)組成結(jié)構(gòu):焊膏印刷機(jī)由網(wǎng)板、刮刀、印刷工作臺等構(gòu)成。

3.SMT貼片機(jī)

(1)功能:貼片機(jī)的作用是把貼片元器件按照事先編制好的程序,通過供料器將元器件從包裝中取出,并精確的貼裝到印制板相應(yīng)的位置上。

(2)組成結(jié)構(gòu):貼片機(jī)品牌繁多、結(jié)構(gòu)形式多樣,型號規(guī)格不一,具體結(jié)構(gòu)存在一定差異,但組成結(jié)構(gòu)基本相同,主要由機(jī)架(設(shè)備本體)、電路板傳送機(jī)構(gòu)與定位裝置、貼片頭及其運(yùn)動控制系統(tǒng)、視覺定位系統(tǒng)、電力伺服系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、計算機(jī)操作系統(tǒng)等組成,。

(3)貼片機(jī)的種類:貼片機(jī)按結(jié)構(gòu)形式大致可分為動臂拱架型、轉(zhuǎn)塔式、復(fù)合式和大型平行系統(tǒng)等類型。

4.回流焊機(jī)

(1)功能:回流焊機(jī)主要用于各類表面組裝的元器件的焊接,其作用是通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料,實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接。

回流焊接的焊料是焊錫膏,貼裝好元器件的PCB板進(jìn)入回流焊設(shè)備。傳送系統(tǒng)帶動電路板通過回流焊設(shè)備里各個設(shè)定的溫度區(qū)域,焊錫膏經(jīng)過干燥、預(yù)熱、熔化、潤濕、冷卻,將元器件焊接到印制板上?;亓骱傅暮诵沫h(huán)節(jié)是利用外部加熱源加熱,使焊料熔化而再次流動潤濕,完成電路板的焊接過程。

(2)組成結(jié)構(gòu):熱風(fēng)回流焊爐總體結(jié)構(gòu)主要分為加熱區(qū),冷卻區(qū),爐內(nèi)氣體循環(huán)裝置,廢氣排放裝置以及PCB傳送等五大主體部分。

回流焊爐的溫區(qū),通常有四個功能區(qū),分別為預(yù)熱區(qū)、恒溫區(qū)、回流區(qū)(再流)和冷卻區(qū)。

預(yù)熱區(qū):焊接對象從室溫逐步加熱至150℃左右的區(qū)域,縮小與回流焊過程的溫差,焊錫膏中的溶劑被揮發(fā)。

恒溫區(qū):溫度維持在150-160℃,焊錫膏中的活性劑開始作用,去除焊接對象表面的氧化層。

回流區(qū):溫度逐步上升,超過焊錫膏熔點(diǎn)溫度30%--40%,峰值溫度達(dá)到220--230℃的時間在10s以上,焊錫膏完全熔化并潤濕元器件焊端與焊盤。

冷卻區(qū):焊接對象降溫,形成焊點(diǎn),完成焊接。

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