深圳市特普科电子设备有限公司
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SMT 组装的整体工艺流程较为复杂,涵盖多个关键环节。首先是来料检测,对原材料的质量进行把关,确保进入生产线的每一个元器件和 PCB 板都符合标准。接着是锡膏印刷,这一步骤需将适量的锡膏精准地印刷到 PCB 板的焊盘上,为后续元器件的焊接做好准备。随后是元器件贴装,通过高精度的贴片机将各种微小的电子元器件准确无误地放置在 PCB 板相应位置。完成贴装后,进行回流焊接,利用加热设备使锡膏熔化,从而实现元器件与 PCB 板之间的电气连接和机械固定。焊接结束后,还需经过清洗、检测和返修等环节,去除焊接过程中产生的杂质,检查产品是否存在缺陷,并对不合格产品进行修复 。
锡膏印刷工序是 SMT 组装的起始关键环节,其核心是将锡膏精准地涂覆到 PCB 板的指定焊盘位置上 。在实际操作中,首先要将 PCB 板放置在印刷机的工作台上,并通过定位装置确保其位置的准确性。与之紧密配合的是钢网,它如同一个精密的模具,上面的开孔与 PCB 板上的焊盘位置一一对应。当锡膏被放置在钢网上后,印刷机的刮刀会以特定的压力和速度在钢网上移动 。在这个过程中,刮刀会将锡膏通过钢网的开孔挤压到 PCB 板的焊盘上,从而完成锡膏的印刷工作。
印刷过程中一旦出现问题,将会对后续的组装质量产生严重的连锁反应。例如,若锡膏印刷位置发生偏移,那么在后续的元器件贴装时,元器件就无法准确地放置在焊盘上,从而导致虚焊、短路等焊接缺陷,使电子产品的电气性能大打折扣,甚至完全无法正常工作 。再如,少锡情况的出现,会使元器件与焊盘之间的连接强度不足,在产品受到振动或其他外力作用时,容易出现焊点开裂、断路等问题,降低产品的可靠性和稳定性 。相反,多锡则可能引发相邻焊盘之间的锡膏桥接,造成短路故障,同样会使产品无法正常运行 。
锡膏的选择也至关重要,不同类型的锡膏在成分、粘度、颗粒大小等方面存在差异,这些特性会影响锡膏的印刷性能和焊接质量 。例如,对于高密度组装的产品,需要选择粘度适中、颗粒细小的锡膏,以确保锡膏能够顺利地通过钢网开孔,并在焊盘上形成均匀的涂层 。
印刷参数的合理设置同样不可或缺,包括刮刀压力、印刷速度、印刷间隙等 。刮刀压力过大,可能会导致锡膏被过度挤压,使焊盘上的锡膏量过多,甚至可能会损坏钢网和 PCB 板;压力过小,则锡膏无法充分填充到钢网开孔中,导致焊盘上的锡膏量不足 。印刷速度过快,可能会使锡膏在钢网上的分布不均匀,影响印刷质量;速度过慢,则会降低生产效率 。印刷间隙的大小也会影响锡膏的转移效果,间隙过大,锡膏难以准确地印刷到焊盘上;间隙过小,可能会导致钢网与 PCB 板之间的摩擦增大,损坏钢网和 PCB 板 。
机器贴装凭借其高度的自动化和精准的定位能力,在大规模生产中占据着主导地位。现代化的贴片机配备了先进的视觉识别系统和高精度的机械传动装置,能够快速且准确地抓取元器件,并将其贴装到指定位置 。以高速贴片机为例,其每小时能够完成数万甚至数十万次的贴装操作,大大提高了生产效率。而且,机器贴装的精度极高,能够满足微小尺寸元器件的贴装要求,如 0201、01005 等超小型贴片电阻电容,确保了产品的高质量和稳定性 。
手工贴装则具有一定的灵活性,通常适用于小批量生产、样品试制以及对一些特殊位置元器件的补焊等场景 。在手工贴装过程中,操作人员需要借助镊子、吸笔等工具,将元器件逐个放置到 PCB 板上。这种方式虽然效率相对较低,且对操作人员的技能和经验要求较高,但在一些特定情况下,如产品研发阶段需要频繁调整元器件布局,或者生产数量极少的定制化产品时,手工贴装能够发挥其独特的优势 。
从整体性能方面分析,贴装不准确还可能影响电子产品的电气性能和可靠性 。对于一些对信号传输要求较高的电路,如高频电路,元器件的微小偏移可能会导致信号传输延迟、衰减甚至失真,严重影响产品的性能表现 。此外,在产品长期使用过程中,由于贴装不精准导致的焊接缺陷可能会逐渐恶化,增加产品的故障率,降低其可靠性和使用寿命 。
操作人员的技能要求也较高 。他们需要熟悉贴片机的操作流程和编程方法,能够根据生产任务快速准确地设置参数 。在日常工作中,操作人员还需要具备一定的设备维护和故障排除能力,能够及时发现并解决贴片机运行过程中出现的问题,如吸嘴堵塞、元器件供料异常等 。此外,严谨的工作态度和高度的责任心也是必不可少的,他们需要在操作过程中时刻保持专注,确保每一个元器件都能被准确无误地贴装到 PCB 板上 。
为了实现这一过程,回流焊设备通常被划分为多个温区,每个温区都有其特定的作用 。常见的回流焊炉一般包含预热区、保温区、回流区和冷却区 。在预热区,PCB 板和元器件被缓慢加热,升温速率通常控制在 1-3℃/s,这一过程的主要目的是使焊膏中的溶剂逐渐挥发,同时让 PCB 板和元器件均匀受热,避免因温度急剧变化而产生热应力,从而保护元器件不受损坏 。保温区的温度一般保持在 150-170℃左右,持续时间约为 60-120 秒,在此阶段,焊膏中的助焊剂开始发挥作用,去除焊盘和元器件引脚上的氧化物,增强焊料的润湿能力,确保焊接的可靠性 。回流区是温度更高的区域,峰值温度通常在 210-230℃之间,此阶段锡膏迅速熔化,液态的焊料在表面张力的作用下,填充在元器件引脚和焊盘之间,形成良好的焊点 。最后,在冷却区,焊点迅速降温凝固,使焊接连接得以固定,冷却速率一般控制在 3-5℃/s,适当的冷却速率有助于细化焊点的微观结构,提高焊点的强度和可靠性 。
峰值温度也是关键因素之一,峰值温度过高,会使焊点中的焊料过度熔化,导致金属间化合物层增厚,使焊点变脆,降低焊点的机械强度和可靠性;此外,过高的峰值温度还可能损坏元器件,尤其是对温度敏感的元器件 。而峰值温度过低,则焊膏不能充分熔化,无法形成良好的焊点,容易出现虚焊、冷焊等缺陷 。
保温时间同样不容忽视,保温时间过短,助焊剂不能充分发挥作用,焊盘和元器件引脚上的氧化物无法彻底清除,会影响焊接的可靠性;保温时间过长,则可能导致焊料氧化加剧,同样会降低焊接质量 。
桥接也是常见的缺陷之一,即相邻的焊点之间被焊料连接在一起,造成短路 。这通常是由于锡膏印刷量过多、焊盘间距过小、回流焊温度曲线设置不合理等原因引起的 。为避免桥接,需要控制锡膏的印刷量,优化 PCB 板的设计,确保焊盘间距符合要求,并合理调整回流焊的温度曲线 。
立碑现象则是指片式元件的一端焊接在焊盘上,而另一端向上翘起,形似墓碑 。这主要是由于元件两端受热不均匀,焊膏熔化不一致,导致元件两端的表面张力不平衡所引起的 。预防立碑的措施包括优化元件的布局和排列方向,确保元件在回流焊过程中受热均匀,以及合理调整回流焊的温度曲线 。
检测工序贯穿于 SMT 组装的整个过程,是确保产品质量的重要防线 。在锡膏印刷后,通过 SPI(Solder Paste Inspection,锡膏检测)设备对锡膏的印刷量、印刷位置以及形状等进行检测,及时发现锡膏印刷过程中出现的少锡、多锡、偏移等问题,并进行调整,避免因锡膏印刷不良而导致后续的焊接缺陷 。在元器件贴装后和回流焊接后,AOI(Automated Optical Inspection,自动光学检测)技术则发挥着关键作用,它利用高精度的摄像头对 PCB 板进行扫描,通过与预设的合格图像进行对比,能够快速、准确地检测出元器件的贴装是否正确、焊接是否良好,如是否存在缺件、偏移、虚焊、桥接等缺陷 。此外,对于一些采用 BGA(Ball Grid Array,球栅阵列封装)等封装形式的元器件,由于其焊点隐藏在封装内部,常规的检测手段难以检测到,此时 X 射线检测设备则可以通过穿透式成像,清晰地显示出 BGA 焊点的内部情况,确保焊接质量的可靠性 。
固化工序主要应用于使用贴片胶来固定元器件的场景 。在一些情况下,为了确保元器件在后续的回流焊接过程中不会发生位移,或者对于一些在垂直方向上安装的元器件,需要使用贴片胶来提供额外的固定力 。固化工序就是通过加热或紫外线照射等方式,使贴片胶迅速固化,将元器件牢固地粘结在 PCB 板上 。这一工序对于保证产品在复杂环境下的可靠性具有重要意义,能够有效防止元器件因振动、冲击等外力作用而松动或脱落 。
清洗工序是在回流焊接完成后,对 PCB 板进行清洁的重要环节 。在焊接过程中,会产生一些助焊剂残留、锡渣以及其他污染物,如果这些物质不及时清除,可能会对 PCB 板的电气性能和可靠性产生负面影响 。例如,助焊剂残留可能会随着时间的推移逐渐腐蚀焊点,降低焊点的机械强度和电气连接性能;锡渣可能会导致短路等故障 。清洗工序通常采用专业的清洗设备和清洗剂,将 PCB 板上的污染物彻底清除,使 PCB 板表面清洁干净,从而提高产品的稳定性和使用寿命 。
返修工序是对检测过程中发现的不合格产品进行修复的环节 。当通过检测工序发现产品存在焊接缺陷、元器件贴装错误等问题时,返修人员需要借助专业的工具和设备,如热风枪、烙铁、显微镜等,对缺陷进行精准修复 。对于虚焊的焊点,需要重新加热并添加适量的焊料,确保焊点牢固可靠;对于贴装错误的元器件,则需要小心地将其取下,并重新正确贴装 。返修工序的存在,不仅能够降低产品的报废率,减少生产成本,还能够保证产品的整体质量,确保每一个出厂的产品都符合质量标准 。
只有当这些关键工序都能够严格按照标准要求进行操作,并且相互之间紧密配合、协同工作,才能确保 SMT 组装质量达到更优水平 。在实际生产过程中,企业需要加强对各个关键工序的质量控制,不断优化工艺参数,提高操作人员的技能水平,以确保电子产品的高质量生产,满足市场对电子产品日益增长的需求 。
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