SMT工艺入门

时间:2009-10-09 11:10点击: 次

表面安装技术，简称SMT，作为新一代电子装联技术已经渗透到各个领域，SMT产品具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲击，高频特性好、生产效率高等优点。SMT在电路板装联工艺中已占据了领先地位。

典型的表面贴装工艺分为三步：施加焊锡膏----贴装元器件-----回流焊接

第一步：施加焊锡膏
其目的是将适量的焊膏均匀的施加在PCB的焊盘上，以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘在回流焊接时，达到良好的电器连接，并具有足够的机械强度。
焊膏是由合金粉末、糊状焊剂和一些添加剂混合而成的具有一定黏性和良好触便特性的膏状体。常温下，由于焊膏具有一定的黏性，可将电子元器件粘贴在PCB的焊盘上，在倾斜角度不是太大，也没有外力碰撞的情况下，一般元件是不会移动的，当焊膏加热到一定温度时，焊膏中的合金粉末熔融再流动，液体焊料浸润元器件的焊端与PCB焊盘，冷却后元器件的焊端与焊盘被焊料互联在一起，形成电气与机械相连接的焊点。
焊膏是由专用设备施加在焊盘上，其设备有：
全自动印刷机、半自动印刷机、手动印刷台、半自动焊膏分配器等。

施加方法	适用情况	优点	缺点
机器印刷	批量较大,供货周期较紧,经费足够	大批量生产、生产效率高	使用工序复杂、投资较大
手动印刷	中小批量生产，产品研发	操作简便、成本较低	需人工手动定位、无法进行大批量生产
手动滴涂	普通线路板的研发，修补焊盘焊膏	无须辅助设备，即可研发生产	只适用于焊盘间距在0.6mm以上元件滴涂

第二步：贴装元器件
本工序是用贴装机或手工将片式元器件准确的贴装到印好焊膏或贴片胶的PCB表面相应的位置。
贴装方法有二种，其对比如下：

施加方法	适用情况	优点	缺点
机器贴装	批量较大，供货周期紧	适合大批量生产	使用工序复杂，投资较大
手动贴装	中小批量生产，产品研发	操作简便，成本较低	生产效率须依操作的人员的熟练程度

人工手动贴装主要工具：真空吸笔、镊子、IC吸放对准器、低倍体视显微镜或放大镜等。

第三步：回流焊接
回流焊是英文Reflow Soldring的直译，是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。

从SMT温度特性曲线（见图）分析回流焊的原理。首先PCB进入140℃～160℃的预热温区时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件焊端和引脚，焊膏软化、塌落，覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离；并使表贴元件得到充分的预热，接着进入焊接区时，温度以每秒2－3℃国际标准升温速率迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡在PCB的焊盘、元器件焊端和引脚润湿、扩散、漫流和回流混合在焊接界面上生成金属化合物，形成焊锡接点；最后PCB进入冷却区使焊点凝固。

回流焊方法介绍：

机器种类	加热方式	优点	缺点
红外回流焊	辐射传导	热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面焊时PCB上下温度易控制。	有阴影效应，温度不均匀、容易造成元件或PCB局部烧坏
热风回流焊	对流传导	温度均匀、焊接质量好。	温度梯度不易控制
强制热风回流焊	红外热风混合加热	结合红外和热风炉的优点，在产品焊接时，可得到优良的焊接效果

强制热风回流焊，根据其生产能力又分为两种：

机器种类	适用情况	优点	缺点
温区式设备	大批量生产	适合大批量生产	PCB板放置在走带上，要顺序经过若干固定温区，温区过少会存在温度跳变现象，不适合高密度组装板的焊接。而且体积庞大，耗电高。
无温区小型台式设备	中小批量生产快速研发	在一个固定空间内，温度按设定条件随时间变化，操作简便，特别适合BGA QFP PLCC。可对有缺陷表贴元件（特别是大元件）进行返修	不适合大批量生产

由于回流焊工艺有"再流动"及"自定位效应"的特点，使回流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易实现焊接的高度自动化与高速度。同时也正因为再流动及自定位效应的特点，回流焊工艺对焊盘设计、元器件标准化、元器件端头与印制板质量、焊料质量以及工艺参数的设置有更严格的要求。
清洗是利用物理作用、化学反应去除被清洗物表面的污染物、杂质的过程。无论是采用溶剂清洗或水清洗，都要经过表面润湿、溶解、乳化作用、皂化作用等，并通过施加不同方式的机械力将污物从表面组装板表面剥离下来，然后漂洗或冲洗干净，最后吹干、烘干或自然干燥。
回流焊作为SMT生产中的关键工序，合理的温度曲线设置是保证回流焊质量的关键。不恰当的温度曲线会使PCB板出现焊接不全、虚焊、元件翘立、焊锡球过多等焊接缺陷，影响产品质量。
SMT是一项综合的系统工程技术，其涉及范围包括基板、设计、设备、元器件、组装工艺、生产辅料和管理等。SMT设备和SMT工艺对操作现场要求电压要稳定，要防止电磁干扰，要防静电，要有良好的照明和废气排放设施，对操作环境的温度、湿度、空气清洁度等都有专门要求，操作人员也应经过专业技术培训。

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