SMT工艺与PCB制造(电子技术轻松学)
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1.2 SMT及SMT工艺技术的基本内容

1.2.1 SMT的主要内容

SMT是一项复杂的系统工程,其基本组成如图1-3所示。包含了表面组装元器件、组装基板、组装材料、组装工艺、组装设计、检测技术、组装和检测设备、控制和管理等诸多内容与技术,是一项综合性工程科学技术。

图1-3 SMT基本组成

1.表面组装元器件

(1)设计。结构尺寸、端子形式、耐焊接热等。

(2)制造。各种元器件的制造技术。

(3)包装。编带式、管式、托盘、散装等。

2.电路基板

单(多)层PCB、陶瓷、瓷釉金属板等。

3.组装设计

电设计、热设计、元器件布局、基板图形布线设计等。

4.组装工艺

(1)组装材料。粘接剂、焊料、焊剂、清洗剂。

(2)组装技术。涂敷技术、贴装技术、焊接技术、清洗技术、检测技术。

(3)组装设备。涂敷设备、贴装机、焊接机、清洗机、测试设备等。

(4)组装系统控制和管理。组装生产线或系统组成、控制与管理等。

5.检测技术

(1)目视检验。

(2)自动光学检测(AOI)。

(3)自动X射线检测(X-Ray)。

(4)超声波检测。

(5)在线检测(ICT)和功能检测(FCT)等。

1.2.2 SMT工艺技术的基本内容

SMT工艺技术的主要内容可分为组装材料选择、组装工艺设计、组装技术和组装设备应用四大部分,如图1-4所示。

图1-4 SMT工艺技术主要内容

SMT 工艺技术涉及化工与材料技术(如各种焊锡膏、焊剂、清洗剂)、涂敷技术(如焊锡膏印刷)、精密机械加工技术(如模板制作)、自动控制技术(如设备及生产线控制)、焊接技术(如回流焊)和测试、检验技术(如自动光学检测、自动 X 射线检测)、组装设备应用技术等诸多技术。它具有SMT的综合性工程技术特征,是SMT的核心技术。

1.2.3 SMT工艺技术规范

随着SMT的快速发展和普及,其工艺技术日趋成熟,并开始规范化。美、日等国均针对SMT工艺技术制定了相应标准。我国也制定有:《表面组装工艺通用技术要求》、《印制板组装件装联技术要求》、《电子元器件表面安装要求》等中国电子行业标准,其中《表面组装工艺通用技术要求》中对SMT生产线和组装工艺流程分类、对元器件和基板及工艺材料的基本要求、对各生产工序的基本要求、对储存和生产环境及静电防护的基本要求等内容进行了规范。

SMT工艺设计和管理中可以以上述标准为指导来规范一些技术要求。由于SMT发展速度很快,其工艺技术将不断更新,所以,在实际应用中要注意上述标准引用的适用性问题。

1.2.4 SMT生产系统的组线方式

由表面涂敷设备、贴装机、焊接机、清洗机、测试设备等表面组装设备形成的SMT生产系统习惯上称为SMT生产线。

目前,表面组装元器件的品种规格尚不齐全,因此在表面组装组件(SMA)中有时仍需要采用部分通孔插装(THT)元器件。所以,一般所说的表面组装组件中往往是插装件和贴装件兼有的,全部采用SMC/SMD的只是一部分。插装件和贴装件兼有的组装称为混合组装,全部采用SMC/SMD的组装称为全表面组装。

根据组装对象、组装工艺和组装方式不同,SMT的生产线有多种组线方式。

图1-5所示为采用回流焊技术的SMT生产线的最基本组成,一般用于PCB单面组装SMC/SMD的表面组装场合,也称为单线形式。如果在PCB双面组装SMC/SMD,则需要双线组线形式的生产线。当插装件和贴装件兼有时,还需在图1-5所示生产线基础上附加插装件组装线和相应设备。当采用的是非免清洗组装工艺时,还需附加焊后清洗设备。目前,一些大型企业设置了配有送料小车、以计算机进行控制和管理的SMT产品集成组装系统,它是SMT产品自动组装生产的高级组织形式。

图1-5 采用再流焊技术的SMT生产线基本组成示例

下面是SMT生产线的一般工艺过程,其中的焊锡膏涂敷方式、焊接方式以及点胶工序的有无,都是根据组线方式的不同而有所不同。

1.印刷

将焊锡膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为焊锡膏印刷机,位于SMT生产线的最前端。

2.点胶

它是将胶水滴到PCB的固定位置上,其主要作用是在采用波峰焊接时,将元器件固定到PCB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

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生产线中焊锡膏印刷机的后面。

4.贴片胶固化

当使用贴片胶时,将贴片胶固化,从而使表面组装元器件与PCB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

将焊锡膏融化,使表面组装元器件与PCB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

将组装好的 PCB 上面对人体或产品有害的焊接残留物,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。当使用免清洗焊接技术时,不设此过程。

7.检测

对组装好的SMA(表面组装组件)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)仪、X-Ray检测仪、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

对检测出故障的 SMA 进行返修。所用工具为电烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。