理论教育 表面贴装元器件的贴焊工艺优化方案

表面贴装元器件的贴焊工艺优化方案

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,表面贴装元器件的价格已经与插装元器件相当,甚至还要便宜,所以一般电子产品采用表面贴装技术后可降低生产成本30%左右。表72表面贴装技术的组成表面贴装工艺主要由组装材料、组装技术、组装设备三部分组成,见表73。

表面贴装元器件的贴焊工艺优化方案

1.表面贴装的技术特点

表面贴装技术是指把片状结构的元器件或适合于表面贴装的小型化元器件,按照电路的要求放置在印制电路板的表面,用再流焊或波峰焊等焊接工艺装配起来,构成具有一定功能的电子部件的组装技术。SMT和THT元器件

安装焊接方式的区别如图7−3所示,在传统的THT印制电路板上,元器件安装在电路板的一面(元件面),引脚插到通孔里,在印制电路板的另一面(焊接面)进行焊接,元器件和焊点分别位于印制电路板的两面;而在SMT印制电路板上,焊点与元器件都处在印制电路板的同一面。因此,在SMT印制电路板上,通孔只用来连接印制电路板两面的导线,孔的数量要少得多,孔的直径也小很多。这样,就能使印制电路板的装配密度极大提高。

表面安装器件的贴焊工艺

图7−3 SMT和THT元器件安装焊接方式的区别

(a)THT元件;(b)THT器件;(c)SMT元件;(d)SMT器件

表面贴装技术与传统的通孔插装技术相比有以下特点。

(1)结构紧凑、组装密度高、体积小、质量轻。

表面贴装元器件(SMC/SMD)比传统通孔插装元器件所占面积和质量都大为减少,而且在贴装时不受引线间距、通孔间距的限制,从而可大大提高电子产品的组装密度。如在采用双面贴装时,元器件组装密度可达到5~30个/cm2,是插装元器件组装密度的5倍以上,从而使印制电路板面积节约60%以上,质量减轻90%以上。

(2)高频特性好。

表面贴装元器件(SMC/SMD)无引线或引线短,从而可大大降低引线间的寄生电容和寄生电感,减少了电磁干扰和射频干扰;电磁耦合通道的缩短,改善了高频性能。

(3)抗振动冲击性能好。

表面贴装元器件比传统插装元器件质量大为减少,因而在受到振动冲击时,元器件对印制电路板上焊盘的动反力较插装元器件大为减少,而且焊盘焊接面积相对较大,故改善了抗振动和冲击性能。

(4)有利于提高可靠性

在表面贴装元器件(SMC/SMD)比传统通孔插装元件质量大为减少的情况下,应力大大减小。焊点为面接触,焊点质量容易保证,且应力状态相对简单,多数焊点质量容易检查,减少了焊接点的不可靠因素。

(5)工序简单,焊接缺陷极少。

由于表面贴装技术的生产设备自动化程度较高,人为干预少,工艺相对简单。所以,工序简单,焊接缺陷少,容易保证电子产品的质量。

(6)适合自动化生产,生产效率高、劳动强度低。

由于表面贴装设备(如焊膏印制机、贴片机、回流焊机、自动光学检验设备等)自动化程度很高,工作稳定、可靠,生产效率很高。

(7)降低生产成本

采用表面贴装工艺的产品双面贴装,起到减少印制电路板层数的作用;印制电路板上钻孔数量减少,节约加工费用;元件不需要成形,工序简单;节省了厂房、人力、材料、设备的投资;频率特性好,减少了电路调试费用;片式元器件体积小、质量轻,减少了包装、运输和储存费用。目前,表面贴装元器件的价格已经与插装元器件相当,甚至还要便宜,所以一般电子产品采用表面贴装技术后可降低生产成本30%左右。

2.表面贴装技术工艺流程

表面贴装技术(SMT)是电子制造业中技术密集、知识密集的高新技术。表面贴装技术作为新一代电子装联技术已经渗透到各个领域,其发展迅速、应用广泛,在许多领域中已经或完全取代传统的电子装联技术,它以自身的特点和优势,使电子装联技术产生了根本性、革命性的变革,在应用过程中,表面贴装技术在不断地发展和完善。

1)表面贴装技术

表面贴装技术涉及元器件封装、电路基板技术、涂敷技术、自动控制技术、软钎焊技术,以及物理化工新型材料等多种专业和学科。表面贴装技术内容丰富,跨学科,主要包含表面贴装元器件,表面贴装电路板的设计(EAD设计)、表面贴装专用辅料(焊锡膏及贴片胶等)、表面贴装设备、表面贴装焊接技术(包括双波峰焊、再流焊、气相焊、激光焊等)、表面贴装测试技术、清洗技术、防静电技术,以及表面贴装生产管理等多方面内容。表面贴装技术由元器件和电路基板设计技术以及组装设计和组装工艺技术组成,见表7−2。

表7−2 表面贴装技术的组成

表面贴装工艺主要由组装材料、组装技术、组装设备三部分组成,见表7−3。(www.daowen.com)

表7−3 表面贴装工艺组成

2)表面贴装技术工艺分类

采用表面贴装技术完成装联的印制电路板组装件叫作表面贴装组件(Surface Mount Assembly,SMA)。一般将表面贴装工艺分为6种组装方式,如表7−4所示。SMT工艺有两类最基本的工艺流程:一类是锡膏—再流焊工艺;另一类是贴片胶—波峰焊工艺。在实际生产中,应根据所用元器件和生产装备的类型以及产品需求,选择单独进行或者重复、混合使用,以满足不同产品生产的需要。下面简单介绍基本的工艺流程。

表7−4 组装工艺的6种组装方式

3)SMT再流焊工艺流程

印制电路板装配焊接采用再流焊工艺,涂敷焊料的典型方法之一是用丝网或模板印制焊锡膏,其流程如下:

制作焊锡膏丝网或模板→漏印焊锡膏→贴装SMT元器件→再流焊→印制电路板(清洗)测试

(1)单面SMT印制电路板。

用再流焊:A面漏印锡膏、贴片、再流焊→印制电路板(清洗)测试

用波峰焊:A面点胶、贴片、固化→A面波峰焊→印制电路板(清洗)测试

(2)双面SMT印制电路板(B面先贴片:SMC、SOP等小型器件;不适合PLCC、BGA、QFP等大型器件)。

① A面用再流焊,B面用波峰焊:

B面点胶、贴片、固化→A面漏印锡膏、贴片、再流焊→B面波峰焊→印制电路板(清洗)测试

② 两面都用再流焊:

B面漏印锡膏、贴片、再流焊→A面漏印锡膏、贴片、再流焊→印制电路板(清洗)测试

(3)SMD + THD混合组装在印制电路板的单面。

A面漏印锡膏、贴片、再流焊→A面插件→B面波峰焊→印制电路板(清洗)测试

(4)SMD + THD混合组装在印制电路板的两面。

① 适用于SMD多于THD的情况:

B面点胶、贴片、固化→A面漏印锡膏、贴片、再流焊→A面插件→B面波峰焊→印制电路板(清洗)测试

② 适用于THD较少的情况:

A面漏印锡膏、贴片、再流焊→B面漏印锡膏、贴片、再流焊→A面插件、手工焊接→印制电路板(清洗)测试

(5)SMD + THD混合组装在印制电路板的两面,全部用波峰焊。

B面点胶、贴片、固化→A面插件→B面波峰焊→印制电路板(清洗)测试

事实上,不仅产品的复杂程度各不相同,各企业的设备条件也有很大差异,可以选择多种工艺流程。企业实际生产中,在SMT工艺流程的每一个阶段完成之后都要进行质量检验。完整的工艺总流程(包含质检环节)如图7−4所示。

图7−4 完整的SMT工艺总流程

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