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smt贴片工艺流程有 smt贴片工艺要求

时间:2022-04-29 09:48:28 来源:PCBA 点击:0

smt贴片工艺流程有 smt贴片工艺要求

深圳市电子有限公司专业提供整体PCBA电子制造服务,包括从上游电子部件采购到PCB生产加工、SMT贴片、DIP插件、PCBA测试、成品组装等一站式服务。接下来,SMT贴片介绍加工过程中有哪些工序和注意事项。

SMT应该是现代电子装配工业中自动化程度最高的一个环节,一条生产线整体只有约5-7名作业人员可以维持一条生产线的运营,并且每30~60秒可以生产一张PCBA组装板。

1.印刷生产编号(Shop Flowor traacking number)

SMT生产线的前置作业必须在裸版barePCB上打印生产编号。这个组的号码主要是在跟踪过程中打印生产履历。如果记录被恰当运用,可以追踪板上哪一个Date-code是从哪一个MpN来的电子料,可以追踪整个生产过程没有异常的状况和不良修理。当然这些都有前提,需要为有什么收获而付出。

电路板的生产序列号印刷现在有约4个方案,比较早的公司提出了“镭雕刻”技术,副作用少,美观。

另外,有些公司跟不上,不一定要在空版阶段印刷号码,也有公司在分板完成后再制作号码,号码导入到程序的前端,可以追踪的生产历史也很完善。

2.空板加载(bare boardLoading)

电路板组装的第一步当然是将空板bare board加载到SMT的流水线中。目前最一般的技术是,将空板整齐地排列放置在架子上,然后,像打印机的用纸运送那样,由机构装置从最上面的板一张一张地向SMT线的输送带输送,但是由于该动作在推进中存在对一部分板造成表面损伤的问题有时会把空版放在分料架magazine上。这样一来,机器装载时不会受伤,只是增加了一个装在分料架里的动作。

在这些过程中,传感器(Sensor)会作为目标发送到电脑上,判断何时应该按压板,并指示停止板。

3. 印刷锡膏(Solder paste printing)

印刷电路板PrintedCircuit Board、PCBSMT流进入水产线的第一项工作是“印刷锡膏(solder paste)”,和女子在脸上涂口罩相似。

在该工序中,PCB在需要焊接部件的焊盘/焊盘pad上透过钢板stencil印刷焊料膏,焊料膏的位置和体积影响后续的焊接品质,这些焊料膏在后续SMT制程流过“回焊炉Reflow Oven”高温区域时溶解,在再凝固的过程中将电子部件焊接在电路板上。

将“锡膏”作为电子部件与PCB结合的最主要目的有两个。

1)在焊料完成之前将电子部件粘贴在电路板上,固定成不会因PCB的移动或振动而产生偏差。这个为什么变成了膏状。

2)回焊高温后,将电子部件焊接固定在PCB上,防止终端用户在使用过程中掉落,达到电子信号传输的目的。

另外,有人在试制新产品时使用胶膜板/胶纸板代替锡糊剂,可以提高SMT调机的效率,减少浪费。

4.锡膏检查机(solder paste inspector,SPI

锡膏印刷的优劣直接影响后续部件的焊接质量,因此目前大部分领先的EMS工厂为了寻求质量的稳定,首先在锡膏印刷之后追加一台光学设备,检查锡膏印刷的质量,该仪器被称为“锡膏检查机(Solder paste Inspector、SPI)”其原理与AOI(Auto Opticalinspection)相似。检查后锡膏印刷如果有不良板,可以先取出,清洗上面的锡膏后印刷锡膏修改,或者修理除去多余的锡膏。

这个SPI重要的是,在焊接后凝固,凝固后发现部件上焊接的问题时,必须使用烧铁重工或是必须废弃,如果在早期凝固前发现锡膏印刷的问题,改善或解决的话,生产不良率会大幅度降低可以降低修理成本。

5.快速打件机Chip Placement,pick and place speed machine)

电路板上的电子部件一般分为主动元件IC类和被动元件Inductors、Capacitors、Resistors等部件,但是这些SMD被动元件(例如小电阻、容量、电感)通常也被称为“Small Chip”的体积小,而且一般只需要焊接两个端点将这些小部件放置在电路板上时的相对位置精度要求也相对较低,因此设计了高速/高速打料贴片机Chip Placementmachine),该放置件机一般有几个吸口,而且速度非常快,可以像旋转轮机关枪那样快速,1秒打几个部件。

此时,锡糊剂的糊状优点变得明显。打材的时候,通常只是嘴上下移动,零件的位置要依靠板的正确移动。被这些电路板打到的电子部件粘附在电路板刚印刷的锡膏上(这也是为什么锡膏变成糊状的原因之一),所以打料的速度非常快(板的移动速度总是很快),板上的部件也没有被吹走大型零件和一定重量的零件用快速冲头件机处理是不合适的。这样一来,原本打得很快的小零件的速度就会被拖拽,担心零件会因为板的急速移动而偏离原来的位置。

电路板由于上面的小零件数量多寡,所以1条SMT线一般有1~4台快速打件置件机。

6.通用型打件机(pick and place General machine)

这种通用打料贴片机一般也被称为“慢速机”。虽然基本上适用于所有SMD部件的贴片打材需求,但是由于不是速度而是要求打材的精度,所以低速机一般需要BGA积体电路、连接器(connector)、读卡器、屏蔽框/盖等相对正确的位置一般是敲打体积大的电子部件、重的电子部件和多脚位置的电子部件。因此,对位和角度调整的能力变得非常重要,拾取后用相机拍摄零部件的外观后,调整零件的位置和角度后再放置放置放置物(plaacement),所以整体的速度相对较慢。

这里的电子零件因为尺寸关係,所以不一定有卷包装tape-on-reel,可能有托盘(Tray)和软管tube的包装。但是SMT为了让机器能够吃托盘或管状的包装材料,通常需要追加配置一台机器。

一般来说,传统的打件贴件机(pick and place machine)是使用吸力原理取出电子部件,这些电子部件的最上面必须留下漂亮的平面进击件机的吸口来吸走部件,但是一部分电子部件不能在平面上留在这些机器上。此时,需要订购特殊的吸口给这些不同形状的部件,或者在零件上贴上平面胶带。或者戴平面的帽子。

7.手势或目视检查(hand place component orVisual Inspection)或炉前AOI

在所有部件进入电路板高温回焊炉reflow之前,通常在经过高温炉后发现焊接问题时,必须按烙铁(iron),因此会影响产品的品质,会产生额外的费用,所以设定检查点。也有大的电子零部件和DIP/THT以前的零部件等,用打料/贴件机不能操作的零部件,在这里也有人工地用手摇动零部件的情况。

另外,一部分手机板的SMT在回焊炉之前多设置一个“炉前AOI”,确认焊接前的打材贴片的品质。

另一个情况是,在SMT阶段有直接焊接在“屏蔽罩-Shielding-can”电路板上的情况,如果屏蔽罩放置在电路板上AOI或者根据目视法无法检查贴片和焊田的品质,在这种情况下一定要将“炉前AOI”摊开一根放在“屏蔽罩”贴片前面。

8.倒退(reflow

倒退reflow的目的是将焊锡糊剂熔融在部件腿和电路板之间形成非金属共化物IMC,即将电子部件焊接在电路板上,其温度的上升和下降曲线temperature profile常常影响电路板整体的焊锡品质根据焊料的特性,在一般的回焊炉中使用了预热区域(pre-heat)、浸润区域(soak)、回流区域reflow、为了达到最佳的焊料效果,使用了冷却区域cool。

在当前的无铅过程SAC305锡膏中,熔点约为217°C,即回焊炉的温度必须至少高于该温度,否则不能重新熔融锡膏。另外,回焊炉的最高温度最好不超过250°C。不那样做的话,因为不能承受那么高的温度而变形或溶解的部件很多。

基本上电路板是经过回焊炉后,即使整体电路板的组装完成,如果手焊接部件例外,剩下的是检查及测试电路板中是否有缺损或功能不良的问题。

9.光学检查韧性AOI,Auto OpticalinspectionOption

“炉后AOI”基本上是现在SMT的标准配置,但是不一定每个SMT的线都配置有“光学检查机AOI”。例如,零件下面的焊料不能检查,在与高部件邻接的位置有阴影效果,不能有效地检查,现在AOI,只能对看得见的部件进行墓碑tombstone、侧立、欠品、位移、极性方向、锡桥、空焊等检查,但可以进行虚拟焊接、BGA焊接性、电阻值、容量值、不能判断电感值等部件质量,一部分AOI甚至不能检查QFN或城形端子Castellated terminations的侧面焊料。

因此,到目前为止AOI和FVT绝对不能完全置换。

所以只使用AOI来代替ICT的话,虽然品质上仍然有很大的风险,但是ICT也不是100%。只能说是互相补充测试覆盖率,想要100%的测试覆盖率。所以,我自己选择取舍(trade-off)。

10.端板

金属板的组装完成后分料架magazine被回收,这些分料架被设计成SMT机械台在不影响品质的情况下自动拆除金属板,但是在操作时,为了避免电子部件的碰撞问题,必须注意不同金属板的上下间隔。

11.成品目视检查(Visual Inspection

AOI不管是否设置了不同的车站,一般的SMT线都设有PCBA组装板的目视检查区域,所以自信度还不够吧。目的:在检查电路板组装完成后,如果设置了AOI站,则会检查AOI无法辨认的地方,或判定无法再检查AOI辨认的不良品,因此可以减少目视检查人员的数量。在现在的技术中,AOI有一定的误判率。

很多工厂提供了目视重点检查模板inspectiontemplate),便于目视检查人员检查重点零件的焊接性和零件极性。

12.零件后复Touchup)或波焊部件

一部分零件SMT不能打材时,需要后复Touch-up)的手焊接部件,或者需要通过“波焊(wave soldering”或“选择焊接”焊接以前的贯通孔部件。这个步骤通常是在SMT完成品检查后,为了区别缺陷是从SMT来的还是SMT后的过程而使用的。

“后复”电子部件的情况下,使用熨斗(iron)和锡丝,使焊接时维持高温于一定的熨斗头与要焊接的部件的脚和垫接触,上升到温度足以融化锡丝的温度后,加入锡丝进行熔化。迅速去除熨斗头,降低焊料温度锡丝冷却凝固后,将零件焊接在电路板上。

部件用手焊接会产生烟,这些烟中含有很多重金属,操作区域必须设置烟排出设备,以免操作员吸入这些有害烟。

需要注意的是,部分零件的后退会根据过程的需要被安排在后一段的过程中。

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