SMT贴片加工生产工艺流程详解
发布日期:2021-08-05
一、什么是SMT贴片加工?
SMT是Surface Mounted Technology的缩写,中文意思为表面贴装技术或者表面安装技术。SMT贴片加工是指在PCB裸板上将电子元器件等物料贴装在上面的过程,具体的说就是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(简称SMC/SMD,中文称片状元器件,常见的如电容电阻类元器件均为SMD)安装在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。它是目前电子组装行业较为流行的的加工技术。SMT贴片加工流程由多道工艺组成,其制程中的工艺控制决定加工成品质量。
二、SMT表面贴装技术的优点
电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。 电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件。
产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力。
电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用,电子科技革命势在必行。可以想象,在Intel、AMD等国际CPU、图像处理器件的生产商的生产工艺精进到20几个纳米的情况下,SMT这种表面组装技术和工艺的发展也是不得以而为之的情况。
SMT贴片加工的优点:组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。可靠性高、抗振能力强,焊点缺陷率低,频特性好,减少了电磁和射频干扰,易于实现自动化,提高生产效率,降低成本达30%~50%,节省材料、能源、设备、人力、时间等都是SMT贴片安装的优点与优势。
正是由于SMT贴片加工的工艺流程的复杂,所以出现了很多的SMT贴片加工工厂,专业做SMT贴片加工。由于电子行业的蓬勃发展,特别是在深圳,SMT贴片加工成就了一个行业的繁荣。
三、SMT表面贴装的方式有哪些?
最常见的SMT贴片组装方式可以分为单面组装、单面混装、双面组装以及双面混装。其中,单面组装和双面组装所用的电路基板类型分别为单面线路板和双面线路板,而混装方式则更为复杂一点。单面混装可分为先贴法和后贴法,而双面组装则是分为SMC/SMD和FHC同侧方式和SMC/SMD和iFHC不同侧方式。
不同的组装方式对应不同的组装工艺流程,而合理的组装工艺流程也是组装质量和组装效率的保障,确定组装方式以后,可针对实际产品和具体设备确定工艺流程。
1、单面组装工艺流程:来料检测 => 丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 => 烘干(固化)=> 回流焊接 =>清洗 => 检测 => 返修
2、单面混装工艺流程:来料检测 => PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 =>A面回流、烘干(固化) => 清洗 => 插件 => 波峰焊 => 清洗 => 检测 => 返修
3、双面组装工艺流程:
A:来料检测 => PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 =>烘干 => 回流焊接(最好仅对B面 => 清洗 => 检测 => 返修)。
B:来料检测 => PCB的A面丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 => 烘干(固化)=>A面回流焊接 => 清洗 => 翻板 = PCB的B面点贴片胶 => 贴片 => 固化 =>B面波峰焊 => 清洗 => 检测 => 返修)
此工艺适用于在PCB的A面回流焊,B面波峰焊。在PCB的B面组装的SMD中,只有SOT或SOIC(28)引脚以下时,宜采用此工艺。
4、双面混装工艺流程:
A:来料检测 =>PCB的B面点贴片胶 => 贴片 => 固化 => 翻板 => PCB的A面插件=> 波峰焊 => 清洗 => 检测 => 返修
先贴后插,适用于SMD元件多于分离元件的情况
B:来料检测 => PCB的A面插件(引脚打弯)=> 翻板 => PCB的B面点贴片胶 =>贴片 => 固化 => 翻板 => 波峰焊 => 清洗 => 检测 => 返修
先插后贴,适用于分离元件多于SMD元件的情况
C:来料检测 => PCB的A面丝印焊膏 => 贴片 => 烘干 => 回流焊接 =>插件,引脚打弯 => 翻板 => PCB的B面点贴片胶 => 贴片 => 固化 => 翻板 => 波峰焊 =>清洗 => 检测 => 返修A面混装,B面贴装。
D:来料检测 =>PCB的B面点贴片胶 => 贴片 => 固化 => 翻板 =>PCB的A面丝印焊膏 => 贴片 => A面回流焊接 => 插件 => B面波峰焊 => 清洗 => 检测 =>返修A面混装,B面贴装。先贴两面SMD,回流焊接,后插装,波峰焊
E:来料检测 => PCB的B面丝印焊膏(点贴片胶)=> 贴片 => 烘干(固化)=>回流焊接 => 翻板 => PCB的A面丝印焊膏 => 贴片 => 烘干 =回流焊接1(可采用局部焊接)=> 插件 => 波峰焊2(如插装元件少,可使用手工焊接)=> 清洗 =>检测 => 返修A面贴装、B面混装。
四、SMT贴片加工制程前的准备
1、电路板资料(Gerber)
标准线路图电子档案最少应包括4层:PAD档、贯孔档、文字面档、防焊层档;
最好是PCB线路板厂提供的拼板Gerber文件;
标准板边规格:上下各留10mm板边;
标准定位孔规格:同一板边左右各一个定位孔,圆心各离两边板缘5mm直径、4mm圆孔 ;
标准视觉记号点规格:对边对角不对称之1mm实心喷锡圆点、外环3mm直径透明圈;
2、材料表(BOM)
电子档之装着位置坐标 ( CAD,扩展名为 “ . TXT ” 的文本文件);
SMT正反面用料与DIP用料混和列表(请提供零件编码原则及正反面零件分辨方式);
SMT 正反面用料与 DIP 用料分开列表 ( 请提供正反面零件分辨方式);
SMT 正面 / SMT 反面 / DIP 用料分开列表。
3、辅助资料
测炉温板 ( 含重要零件之报废板 );
空PCB板,韦德亚洲电路一般采用为A类PCB板;
PCB钢网(SMT Stencil)
五、SMT贴片加工的详细流程
1、 物料采购加工及检验
物料采购员根据客户提供的BOM清单进行物料原始采购,确保生产基本无误。采购完成后进行物料检验加工,如排针剪脚,电阻引脚成型等等。检验是为了更好地确保生产质量。韦德亚洲电路的物料采购有专门的供应商进行供应,上下游采购线完整成熟;
2、PCB钢网的制作
丝印所用的钢网如果客户没有提供,则SMT贴片加工厂需要根据钢网文件制作钢网。同时,因所用锡膏必须冷冻保存,锡膏需要提前解冻至适合温度。锡膏印刷厚度也与刮刀有关,应根据PCB板加工要求调整锡膏印刷厚度;
2、 丝印
丝印,即丝网印刷,是SMT加工制程的第一道工序。丝印的作用是将锡膏或贴片胶漏印到PCB焊盘上,为元器件焊接做准备。借助锡膏印刷机,将锡膏渗透过不锈钢或镍制钢网附着到焊盘上;
3、 点胶
一般在SMT加工中,点胶所用胶水为红胶,将红胶滴于PCB位置上,起到固定待焊接元器件的作用,防止电子元器件在回流焊过程中因自重或不固定等原因掉落或虚焊,所用设备为点胶机,位于SMT生产线的前端或检测设备的后面。点胶又可以分为手动点胶或自动点胶,根据工艺需要进行确认;
4、 贴装
贴装的作用是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生产线中丝印机的后面。贴片机通过吸取-位移-定位-放置等功能,在不损伤元件和印制电路板的情况下,实现了将SMC/SMD元件快速而准确地贴装到PCB板所指定的焊盘位置上。贴装一般位于回流焊之前;
5、 固化
其作用是将贴片胶融化,从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉,位于SMT生产线中贴片机的后面,一般采用热固化;
6、 回流焊接
回流焊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。它主要是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接;所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面;
7、 清洗
完成焊接过程后,板面需要经过清洗,以去除松香助焊剂以及一些锡球,防止他们造成元件之间的短路。清洗是将焊接好的PCB板放置于清洗机中,清除PCB组装板表面对人体有害的焊剂残留或是再流焊和手工焊后的助焊剂残留物以及组装工艺过程中造成的污染物,所用设备为清洗机,位置可以不固定,可以在线,也可不在线;
8、 检测
检测是对组装完成后的PCB组装板进行焊接质量检测和装配质量检测。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)、X-RAY检测系统、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;
9、 返修
SMT的返修,通常是为了去除失去功能、引脚损坏或排列错误的元器件,重新更换新的元器件。其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。
9、目检
是人工检查的着重项目,PCBA的版本是否为更改后的版本;客户是否要求元器件使用代用料或厂牌、牌子的元器件;IC、钽电容、铝电容、开关等有方向的元器件方向是否正确;焊接后的缺陷:短路、开路、假件、假焊。
10、包装
将检测合格的产品,进行隔开包装。一般采用的包装材料为防静电气泡袋、静电棉、吸塑盘。包装方式主要有两种,一是用防静电气泡袋或静电棉成卷状,隔开包装,是目前是常用的包装方式;二是按照PCBA的尺寸定做吸塑盘。放在吸塑盘中摆开包装,主要针对较敏感、有易损贴片元件的PCBA板。
六、SMT贴片加工工艺流程中最需要注意细节的工序是哪些?
工艺流程很复杂,有多项工序,非常讲究技术,一不小心就会生产出质量有瑕疵的产品。都说“慢工出细活”,生产环节不怕慢,就怕不细心,不注重细节问题。今天韦德亚洲就来详谈SMT贴片加工工艺流程中最细节的工序。
1、PCB拼板
在PCB拼板中,最值得重视的是PCB贴片加工后分板的问题。由于生产成本的因素,很多PCB生产厂家没有购置自动分板机或激光分板机,一般都采用传统的手工分板。于是就多了一道工序,无形中造成人工成本的增加。
目前市场上的电子产品对体积和大小的要求越来越高,在焊接上已经用到了0201元件,此外还有间距更加细小的01005元件。对于这些体积小、重量轻的元件的焊接,要求PCB不能太大、太厚。关键问题来了,PCB越薄,在受到外力作用的情况下,就越容易变形。如果拼板数量太多,就会使整个拼板面积变的很宽。对于后面的焊接元器件和过回流焊的过程都是一种考验。
还有就是PCB过薄,拼板面积太大的情况下,中心区域的受力变形面积就会很大,在焊接过程中PCB板受应力变形,元器件贴装有可能出现虚假焊的问题,最终产生品质异常。
2、三防漆涂敷
在SMT贴片加工工艺流程中,三防漆涂敷是最后一道环节,如果前期的焊接、组装测试没有出现问题的话,待完成这道工序后,基本上就可以出货了。
三防漆涂敷有两种常见的方式,一种是人工涂敷,另一种是机器喷涂。
人工涂敷适合于小批量,及简单的工艺。人工涂敷的随意性较大,目前还没有统一的标准。机器涂敷主要用于大批量生产,及要求比较高的工艺。机器是按照设定好的程序进行反复的喷涂,更能避免因为人工失误而造成的品质异常现象。