SMT实用工艺

由天下分享时间：2024/9/14 2:25:54 加入收藏我要投稿点赞

专业的电子组装服务提供商图中：

1――自动上板装置

2――高精密全自动印刷机 3――缓冲带（检查工位） 4――高速贴装机

5――高精度、多功能贴装机 6――缓冲带（检查工位）

7――热风或热风＋远红外再流焊炉 8――自动卸板装置

说明：如果半自动印刷机，生产线不能连线。

6.2 SMT生产线主要设备

SMT生产线主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备有检测设备、返修设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。

一．印刷机

印刷机是用来印刷焊膏或贴片胶的，其功能是将焊膏或贴片胶正确地漏印到印制板相应的位置上。

用于SMT的印刷机大致分为三种档次：手动、自动和全自动印刷机。半自动和全自动印刷机可以根据具体情况配置各种功能，以提高印刷精度。例如：视觉识别系统、干、湿和真空吸擦板功能、调整离板速度功能、工作台或刮刀45°角旋转功能(用于窄间距QFP器件)，以及二维、三维测量系统等。 1．印刷机的基本结构

无论是那一种印刷机，都由以下几部分组成：（1）夹持基板(PCB)的工作台

包括工作台面、真空或边夹持机构、工作台传输控制机构。 (2)印刷头系统

包括刮刀、刮刀固定机构、印刷头的传输控制系统等。 (3)丝网或模板以及丝网或模板的固定机构。 (4)为保证印刷精度而配置的其它选件。

包括视觉对中系统、擦板系统；二维、三维测量系统等。 2.印刷机的工作原理

焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力。焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下降，有利于焊膏顺利地注入网孔或漏孔。刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊膏的粘度之间都存在一定的制约关系，因此，只有正确地控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。 3．印刷机的主要技术指标

最大印刷面积：根据最大的PCB尺寸确定。

印刷精度：根据印制板组装密度和器件的引脚间距或球距的最小尺寸确定，一般要求达

到±0.025mm。

印刷速度：根据产量要求确定。二．贴装机

▲电话：010-64811120 64981154 ▲传真：010-64936614 ▲手动丝印机 ▲半自动丝印机 ▲全自动丝印机 ▲手动贴片机

▲网址：www.torch.cc ▲E-mail:sales@torch.cc ▲半自动贴片机 ▲全自动贴片机 ▲回流焊炉 ▲波峰焊 ▲地址：北京朝阳区亚运村安慧东里15号楼新都市计划大厦2204号 ▲邮编：100029 ▲X-RAY检测设备 ▲显微镜、放大镜 ▲各种工具类产品 ▲生产线耗材

专业的电子组装服务提供商贴装机相当于机器人的机械手，把元器件按照事先编制好的程序从它的包装中取出，并

贴放到印制板相应的位置上。 1．贴装机的的基本结构

(1)底座——用来安装和支撑贴装机的全部部件，目前趋向采用铸铁件。铸铁件具有质量大、振

动小的特点，有利于保证贴装精度。

(2)供料器——供料器用来放置各种包装形式的元器件，有散装、编带、管装和托盘四种类型。

贴装时将各种类型的供料器分别安装到相应的供料器架上。

(3)印制电路板传输装置——目前大多数贴装机直接采用轨道传输，也有一些贴装机采用工作台

传输，即把PCB固定在工作台上，工作台在传输轨道上运行。

(4)贴装头—贴装头是贴装机上最复杂、最关键的部件，它相当于机械手，用来拾取和贴放元器

件。

(5)贴装头的x、Y定位传输装置——有机械丝杠传输(一般采用直流伺服电机驱动)；磁尺和光栅

传输。从理论上讲，磁尺和光栅传输的精度高于丝杠传输；但是在维护修理方面，丝杠传输比较容易。

(6)贴装工具(吸嘴)——不同形状、大小的元器件要采用不同的吸嘴进行拾放，一般元器件采用真

空吸嘴，对于异形元件(例如没有吸取平面的连接器等)也有采用机械爪结构的。 (7)对中系统——有机械对中、激光对中、激光加视觉对中，以及全视觉对中系统。

(8)计算机控制系统——计算机控制系统是贴装机所有操作的指挥中心，目前大多数贴装机的计

算机控制系统采用Windows界面。 2．贴装机的主要技术指标

(1)贴装精度：贴装精度包括三个内容：贴装精度、分辨率和重复精度。

贴装精度——是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量。一般来讲，贴装

Ch中元件要求达到±0.1mm，贴装高密度窄间距的SMD至少要求达到±0.06mm。

分辨率——分辨率是贴装机运行时最小增量(例如丝杠的每个步进为0.01 mm，那么该贴

装机的分辨率为0.1mm)的一种度量，衡量机器本身精度时，分辨率是重要指标。但是，实际贴装精度包括所有误差的总和，因此，描述贴装机性能时很少使用分辨率，一般在比较贴装机性能时才使用分辨率。

重复精度——重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力。贴装精度、分辨率、重复精

度之间有一定的相关关系。

(2)贴片速度：一般高速机贴装速度为0.2S／Chip元件以内，目前最高贴装速度为0.06S／Ch中元件；高精度、多功能机一般都是中速机，贴装速度为0.3-0.6S／Chip元件左右。

(3)对中方式：贴片的对中方式有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光和视觉混合对中等。其中，全视觉对中精度最高。 (4)贴装面积：由贴装机传输轨道以及贴装头运动范围决定，一般最小PCB尺寸为50x50mm，最大PCB尺寸应大于250x300mm。 (5)贴装功能：一般高速贴装机主要可以贴装各种Chip元件和较小的SMD器件(最大25x30mm左右)；多功能机可以贴装从1.0x0.5mm(目前最小可贴装0.6x0.3mm)——54x54mill(最大60x60mm)SMD器件，还可以贴装连接器等异形元器件，最大连接器的长度可达150mm。 (6)可贴装元件种类数：可贴装元件种类数是由贴装机供料器料站位置的数量决定的(以能容纳

8mm编带供料器的数量来衡量)。一般高速贴装机料站位置大于120个，多功能机制站位置在60—120之间。

(7)编程功能：是指在线和离线编程以及优化功能。三．再流焊炉

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专业的电子组装服务提供商再流焊炉是焊接表面组装元器件的设备。再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外炉加

热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行的是全热风炉，以及红外加热风炉。 1.再流焊炉的基本结构

再流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB传输装置、空气循环装置、冷却装置、排风

装置、温度控制装置，以及计算机控制系统组成。再流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。 2.再流焊炉的主要技术指标

(1)温度控制精度(指传感器灵敏度)：应达到±0.1-0.2； (2)传输带横向温差：要求土5℃以下：

(3)温度曲线测试功能：如果设备无此配置，应外购温度曲线采集器；

(4)最高加热温度：一般为300-350℃，如果考虑无铅焊料或金属基板，应选择350℃以上。 (5)加热区数量和长度：加热区数量越多、长度越长，越容易调整和控制温度曲线。一般中

小批量生产选择4-5温区，加热区长度1．8m左右即能满足要求。 (6)传送带宽度：应根据最大和最宽PCB尺寸确定

第七章SMT印制电路板设计技术

印制电路板(以下简称PCB)设计水平是衡量表面组装技术水平的一个重要标志，是保证

表面组装质量的首要条件之一。SMT的组装质量与PCB的设计有着直接的关系。

7.1 PCB设计包含的内容：

布线基板材料选择

元器件选择焊盘 PCB设计印制板电路设计测试点工艺性（可生产性）设计导线、通孔

可靠性设计焊盘与导线的连接生产成本阻焊

散热、电磁干拢等

7.2如何对SMT电子产品进行PCB设计

一．总体目标和结构

1．首先确定电子产品功能、性能指标、成本以及整机的外形尺寸的总体目标新产品开发设计时，首先要给产品的性能、质量和成本进行定位。

—般情况下，任何产品设计都需要在性能、可制造性及成本之间进行权衡和折中，因此在设

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专业的电子组装服务提供商计时首先要给产品的用途、档次定位。

2. 电原理和机械结构设计，根据整机结构确定PCB的尺寸和结构形状。画出SMT印制板外形工艺图，标出PCB的长、宽、厚，结构件、装配孔的位置、尺寸，留出边缘尺寸等，使电路设计师能在有效的范围内进行布线设计(见图7-1)。

3．确定工艺方案

(1)确定组装形式

组装形式的选择取决于电路中元器件的类型、电路板的尺寸以及生产线所具备的设备条件。印制板的组装形式的选原则：

遵循优化工序、降低成本、提高产品质量的原则例如：

能否用单面板代替双面板；能否用双面板代替多层板；尽量采用一种焊接方法完成；尽量用贴装元件替代插装元件；最大限度地不使用手工焊等等。 (2)确定工艺流程

选择工艺流程主要根据印制板的组装密度和本单位SMT生产线设备条件，当SMT

生产线具备再流焊、波峰焊两种焊接设备的条件下，可作如下考虑： a．尽量采用再流焊方式，因为再流焊比波峰焊具有以下优越性： ——元器件受到的热冲击小；

——焊料组分一致性好，焊点质量好； ——面接触，焊接质量好，可靠性高。

——有自定位效应(selfalignment)适合自动化生产。生产效率高； ——工艺简单，修板的工作量极小。从而节省了人力、电力、材料。

b．在一般密度的混合组装条件下，当SMD和THC在PCB的同一面时，采用A面印刷焊膏、再流焊，B面波峰焊工艺：当THC在PCB的A面、SMD在PCB的B面时，采用B面点胶、波峰焊工艺。

c．在高密度混合组装条件下，当没有THC或只有及少量THC时，可采用双面印刷焊膏、

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专业的电子组装服务提供商再流焊工艺，及少量THC采用后附的方法：当A面有较多THC时，采用A面印刷焊膏、再流焊，B面点胶、波峰焊工艺。

注意：在印制板的同一面，禁止采用先再流焊SMD，后对THC进行波峰焊的工艺流程。二．PCB材料和电子元器件选择

PCB材料和电子元器件要根据产品的功能、性能指标以及产品的档次以及成本核算进行选择。

1．PCB材料的选择

对于—般的电子产品采用FR4环氧玻璃纤维基板，对于使用环境温度较高或挠性电路板采用聚酰亚胺玻璃纤维基板，对于高频电路则需要采用聚四氟乙烯玻璃纤维基板；对于散热要求高的电子产品应采用金属基板。选择PCB材料时应考虑的因素：

(1)应适当选择玻璃化转变温度(Tg)较高的基材，Tg应高于电路工作温度。 (2)要求热膨胀系数(CTE)低。由于X、Y和厚度方向的热膨胀系数不一致，容易造成PCB变形，严重时会造成金属化孔断裂和损坏元件。

(3)要求耐热性高。一般要求PCB能有250℃／50S的耐热性。 (4)要求平整度好。SMT的PCB翘曲度要求<0.0075mm／mm。

(5)电气性能方面，高频电路时要求选择介电常数高、介质损耗小的材料。绝缘电阻，耐电压强度，抗电弧性能都要满足产品要求。 2．电子元器件的选择

选择元器件时除了满足电器性能的要求以外，还应满足表面组装对元器件的要求。还要根据生产线设备条件以及产品的工艺流程选择元器件的封装形式、元器件的尺寸、元器件的包装形式。例如高密度组装时需要选择薄型小尺寸的元器件：又如贴装机没有宽尺寸编带供料器时，则不能选择编带包装的SMD器件；三．印制板电路设计

这是PCB设计的核心。SMT工艺与传统插装工艺有很大区别，对PCB设计有专门要求。例如C1ip件的焊盘尺寸与焊盘间距设计正确的话，贴装时少量的歪斜可以在再流焊时由于熔融焊锡表面张力的作用而得到纠正(称为自定位或自校正效应)；相反，如果焊盘尺寸与焊盘间距设计不正确，即使贴装位置十分准确，再流焊时由于熔融焊锡表面张力不平衡而造成元件位置偏移、脱焊、吊桥等焊接缺陷，这是smt再流焊工艺特性决定的。

由于SMT迅速发展，元器件越来越小、组装密度越来越高，BGA、CSP、Flipchip、复合化片式元件等新封装不断出现，引起了SMT设备、焊接材料、印刷、贴装和焊接工艺的变化。因此，对PCB设计也提出了更高的要求。虽然目前已经有了PROTEL、POWER、PCB等功能较强的CAD设计软件，可以直接将电原理图转换成布线图，对于标准尺寸元器件的焊盘图形可以直接从CAD软件的元件库中调用，但实际上还必须根据组装密度、不同的工艺、不同的设备以及特殊元器件的要求进行设计。四．印制板电路设计时应着重注意的内容： 1．标准元器件应注意不同厂家的元器件尺寸公差非标准元器件必须按照元器件的实际尺

寸设计焊盘图形及焊盘间距。

2．设计高可靠电路时应对焊盘作加宽处理(焊盘宽度＝1.1元件宽度)。 3．高密度时要对CAD软件中元件库的焊盘尺寸进行修正。

4．各种元器件之间的距离、导线、测试点、通孔、焊盘与导线的连接、阻焊等都要按照

SMT工艺要求进行设计。

5．应考虑到返修性要求，例如，大尺寸SMD周围要留有返修工具进行操作的尺寸。

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