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薄型易断PCB的SMT工艺探讨

  跟着电子产品向短小、轻薄方向发展,相应的便要求电子元器件集成化、微小型化。传统的通孔安装技术(THT)已不能知足要求,新一代的贴装技术,即表面贴装技术(SMT)就应运而生。
  从广义角度来说,SMT是包括了表面贴装组件(SMC: Surface Mount Component)、表面贴装器件(SMD:Surface Mount Device)、表面贴装印刷电路板(SMB: Surface Mount Printed Circuit Board)、普通混装印刷电路板(PCB: Printed Circuit Board)、点胶、涂膏、表面贴装设备、元器件取放系统、焊接及在线测试等技术内容的一整套完整工艺技术过程的统称。
  因为SMC、SMD减少引线分布特性影响,而且在PCB表面贴焊牢固,大大降低了寄生电容和引线间寄生电感。在很大程度上减少了电磁干扰和射频干扰,改善了高频特性。这类组件已广泛应用于卫星通讯方面的产品中:例如,地面接收卫星信号时需使用的低噪声降频放大器(LNB)等高频产品,另外高频所用的PCB,对其特性参数:介电常数X,也有要求,例如,当电路的工作频<109HZ时,通常要求PCB基材的X<2.5.实验表明,PCB基材的X除了与基材的特性有关外,还与增强材料的含量有关。基材的增强材料含量越高,X值越大,故高频电路用PCB基材的增强料含量不能太高,这使得高频电路用PCB机械机能不够强,甚至有些高频产品还要求采的PCB非常薄,其厚度只有通常PCB厚度的1/3,这样的PCB就更加易断裂。这一特性会给该类产品的出产带来难题。下面就这方面题目,谈一谈我们在出产实践中的一些体会及采用的上些手段以克服高频产品所用薄型PCB在进行表面贴装出产中易断裂的弱点使这类产品的大批量出产能顺利进行。
  表面贴装过程主要包括三个基本环节:涂布焊膏、贴片以及焊接,下面我们重点前二个基本环节。
  在进行大批量出产时,我们通常采用全自动印刷机进行印刷的(即涂布焊膏),当PCB进入印刷机被涂布焊膏之前,需先固定于印刷机内,印刷机固定PCB方式通常有二种:第一种是传送导轨并定位;第二种是传送导轨下方采用真空吸附固定并定位。
  对于较薄且易断的PCB而言,若在第一种固定PCB方式的印刷机中被涂布焊膏,我们会看到PCB放入印刷机的传送导轨长进入到适当位置后,两传送导轨会相向夹紧PCB,这会引起PCB板中间部门轻轻突出。一方面这个夹持力易使PCB断裂;另一方面,因为PCB中部突出,使PCB整个需涂布面不平。这样会影响到焊膏的涂布质量。
  若放在第二种固定PCB方式的印刷机中被涂布焊膏,就可避免上述情况,由于这种固定PCB方式时,传送导轨是不相向运动,那幺不会对PCB两边施加一相向的力,PCB中部也就不会突出,这种印刷机是靠传送导轨下方的真空吸附装置将PCB吸附于传送导轨上,PCB不会因受到夹紧的外力而折断。另外,我们会看到PCB中间底部是悬空的。为了保证薄型的PCB在涂布时,板面平整不弯曲,我们在实际操纵时会在真空吸附装置上增加一自制平台以支撑PCB。该平台的面积可与PCB相匹配,这样就避免了因PCB板面不平而影响涂布的质量的题目。
  为了保证成品率及产品质量,采用上述第二种具有真空吸附固定功能的印刷进行出产。 涂布焊膏之后,就进入到贴片环节。同样PCB进入贴片机进行贴片之前,首先需固定于贴片机内。
  贴片机夹持固定PCB的方式通常也有两种,第一种为贴片平台上传送导轨相向运动夹紧PCB。从而固定PCB并定位;第二种为传送导轨上装有压紧条,当PCB在传送导轨上前进到相应的位置时,导轨上的压紧条则自动压下,将PCB两边压在导轨上固定并定位。不管采用上述哪一种PCB固定方式,PCB中间底部均无支撑物,形成悬空,若对较薄且易断裂的PCB在进行贴片时,跟着贴片平台的运动及贴片关的动作,不能完全保证PCB板面不弯曲。这会影响到贴片位置的正确性,另外第一种PCB方式对较薄且易断的PCB来说,它使PCB板两边受到一相向的夹紧力,易造成PCB中部突出,若该PCB为拼板时,甚至会导致其拼接处断裂。
  为此,我们在实际操纵中会采用将PCB固定在定制的托盘中,然后将托盘送入传送导轨上,进入贴片机进行贴片,这样PCB就不会直接受到导轨给予的外力而导致断裂,而且托盘起到了对PCB的支撑作用,在贴片时,避免了因PCB无支撑物击变形影响贴片位置的正确性的题目。
  采用这种方法,我们要求托盘之间的一致性要好(包括形状、边框、尺寸及涉及PCB定位的尺寸)。托盘的一致性好坏,直接影响到贴片位置的正确性。 当然上述方法并不是十全十美的,它同样也存在着某些缺陷。由于采用该方法在托盘制作上要求比较高,除了一致性要求要高外,还有一个题目需解决,即PCB的固定题目。所以在托盘制作时还要留意固定PCB的方式,既要保证PCB在托盘中不能晃动,又要使PCB便于取放,这增加了托盘的制作难度及用度。
  鉴于这点,我们提出了另一种解决方法,这种方法就是将托盘制成简朴的框架,而PCB在托盘中的固定,采用真空吸附的方法,这使托盘制作简便了,一致性也较轻易保证且PCB的取放也很轻易,但是该方法需要对现有的贴片机进行稍稍改制。因目前贴片机不带真空吸附固定PCB的功能,所以需另外增加一小型真空吸附装置,而且该装置的真空泵开启的动作需与传送导轨夹持固定PCB的动作同步。
  综上所述,薄型易断PCB的SMT工艺探讨,只是我们对使用该类PCB的产品出产工作中的点滴体会,仅供同行们特别是在出产该类PCB的产品的同行们参考。