一站式 SMT/PCBA/OEM電子合約制造服務(wù)商
全國服務(wù)熱線
SMT技術(shù)簡介
表面貼裝技術(shù)(SurfacdMountingTechnolegy簡稱SMT)是新一代電子組裝技術(shù),它將傳統(tǒng)的電子元器件壓縮成為幾十分之一的器件,從而實現(xiàn)了電子產(chǎn)品組裝的高密度、高可靠、小型化、低成本,以及生產(chǎn)的自動化。這種小型化的元器件稱為:SMY器件(或稱SMC、片式器件)。將元件裝配到印刷(或其它基板)上的工藝方法稱為SMT工藝。相關(guān)的組裝設(shè)備則稱為SMT設(shè)備。
目前,先進的電子產(chǎn)品,特別是在計算機及通訊類電子產(chǎn)品,已普遍采用SMT技術(shù)。SMD器件產(chǎn)量逐年上升,而傳統(tǒng)器件產(chǎn)量逐年下降,因此隨著進間的推移,SMT技術(shù)將越來越普及。
SNT工藝及設(shè)備
<1>基本步驟:
SMT工藝過程主要有三大基本操作步驟:涂布、貼裝、焊接。
涂布
—涂布是將焊膏(或固化膠)涂布到PCB板上。涂布相關(guān)設(shè)備是:印刷機、點膏機。
—涂布相關(guān)設(shè)備是印刷機、點膏機。
—本公司可提供的涂布設(shè)備:精密絲網(wǎng)印刷機、管狀多點立體精密印刷機。
貼裝
—貼裝是將SMD器件貼裝到PCB板上。
—相關(guān)設(shè)備貼片機。
—本公司可提供的貼裝設(shè)備:全自動貼片機、手動貼片機。
回流焊:
—回流焊是將組件板加溫,使焊膏熔化而達到器件與PCB板焊盤之間電氣連接。
—相關(guān)設(shè)備:回流焊爐。
—本公司可提供SMT回流焊設(shè)備。
<2>其它步驟:
在SMT組裝工藝中還有其它步驟:清洗、檢測、返修(這些工藝步驟在傳統(tǒng)的波峰沓工藝中也采用):
清洗
—將焊接過程中的有害殘留物清洗掉。如果焊膏采用的是免清洗焊膏則本步驟可省去。
—相關(guān)設(shè)備氣相型清洗機或水清洗機。檢測—對組件板的電氣功能及焊點質(zhì)量進行檢查及測試。
—相關(guān)設(shè)備在線儀、X線焊點分析儀。
返修
—如果組件在檢測時發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題則需返修,即把有質(zhì)量問題的SMD器件拆下并重行焊接。
—相關(guān)設(shè)備:修復(fù)機。
—本公司可提供修復(fù)機:型熱風(fēng)修復(fù)機。
<3>基本工藝流程及裝備:
開始--->
涂布:用印刷機將焊膏或固化膠印刷PCB上
貼裝:將SMD器件貼到PCB板上
--->回流焊接?
合格<--
合格否<-
檢測
回流焊:進行回流焊接
不合格<--
波峰焊:采用波峰焊機進行焊接
固化:將組件加熱,使SMD器件固化在PCB板上
返修:對組件板上不良器件拆除并重新焊接SMT相關(guān)知識
對疊好的層板進行熱壓,要控制適當以免半固化片邊多地滲出,熱壓過程中半固化片固化,使多層層板粘合后把多層板由夾具中取出,清除半固化片滲出的毛邊。按多層電路板需要的通孔直徑和位置生成程序,控制數(shù)控鉆孔,用壓縮空氣或水清除孔中的碎屑。通孔化學(xué)鍍銅前,先用硫酸清理孔壁中銅層端面上的殘留環(huán)氧樹脂,以接受化學(xué)鍍銅。然后在孔壁的銅層端面和環(huán)氧端面上化學(xué)沉積一層銅。
1.阻焊膜蓋在錫鉛合金的電路圖形上的工藝。由圖5-19所示,首先將B階段材料即半固化片按電路內(nèi)層板的尺寸剪裁成塊,根據(jù)多層板的層數(shù)照圖5-21的次序疊放,層壓夾具底層板上有定位銷,把脫模紙?zhí)兹攵ㄎ讳N中墊在夾具的底層上,然后放在上銅箔,銅箔上方放半固化片,半固化片上方放腐蝕好電路圖形的內(nèi)層層板在內(nèi)層層板上方再放半固化片,半固化片上方再放腐蝕好電路圖形的內(nèi)層層板,直至疊放到需要的層數(shù)后,在半固化片上方再放一層銅箔和脫模紙,把夾具頂板的定位孔套入位銷中。對夾具的定位裝置要求很嚴,因為它是多層印制電路板層間圖形對準的保證。
對多層印制電路板的外層板進行圖形轉(zhuǎn)移,應(yīng)把感光膜貼壓在銅岐表面上,并將外層電路圖形的照相底板平再置于紫外線下曝光,對曝光后的電路板進行顯影,顯影后對沒有感光膜覆蓋的裸銅部分電鍍銅和錫鉛合金、電膜,再以錫鉛鍍層為抗蝕劑把原來感光膜覆蓋的銅層全部腐蝕掉,那么在多層負責制電路板的表面就形成有錫鉛和已電鍍的通孔。
許多電路板為了和系統(tǒng)連接,在電路板邊緣設(shè)計有連接器圖形,俗稱“金手指”。為了改善連接器的性能,表面電鍍鎳層和金層,為了預(yù)防鍍液污染電路板其它部位,應(yīng)先在金手摜上方貼好膠帶再進行電鍍,電鍍后揭下加熱使原鍍有的錫鉛層再流,再在組裝時對不需焊接的部位覆蓋上阻焊膜,預(yù)防焊接時在布線間產(chǎn)生焊錫連橋或傷。然后在阻焊膜上印刷字符圖(指元器件的框、序號、型號以及極性等),待字符油漆固化,再在電路板上鉆電路板要經(jīng)過通斷測試,要保證電路布線和互連通孔無斷路、而布線間沒有短路現(xiàn)象。一般可采用程控多探針針目檢電路圖形、阻焊膜和字符圖是否符合規(guī)范。
2.SMOBC工藝
SMOBC工藝如圖5-20所示,前部分工藝和在錫鉛層涂覆阻焊膜的多層板工藝相同。從19道工序開始不同,圖形腐蝕后,就將電路圖形上的錫鉛層消除,在裸銅的電路圖形上涂覆阻焊膜和印刷字符圖。可是焊盤和互連通露著銅,為了預(yù)防銅墻鐵壁表面氧化影響可焊性和提高通孔鍍層的可靠性,必須在焊盤表面和孔壁鍍層上有錫鉛風(fēng)整平(HAL)工藝,把已印好字符圖的電路板浸入熱風(fēng)整平機的熔化焊錫槽中,并立即提起用強烈的熱風(fēng)束吹的焊錫從焊盤靚面和電鍍通孔中吹掉,這樣的焊盤表面和通孔壁上留有薄而均勻的焊錫層,見圖5-23。然后再在器上鍍金,鉆非導(dǎo)電孔、進行通、斷測試和自檢。
印制電路板的重要檢驗指標是板面金屬布線的剝離強度。對FR-4層板,在125℃下處理1小時后其剝離強度為不小于0.89Kg。
表面組裝用的電路板應(yīng)采用SMOBC工藝制造,因為在阻焊膜下方的錫鉛層,在再流焊接或波峰焊接時會產(chǎn)生
3、阻焊膜和電鍍
(1)阻焊膜
傳統(tǒng)印制板的組裝密度低,很少采用阻膜。而SMT電路板一般采用阻焊膜。阻焊膜是一種聚全物材料主要分為非的兩大類
1)非[敏感詞]性的阻焊膜在波峰焊接時,波峰會穿過電路板的工具孔沖到非焊接面上,又如邊緣連接器的導(dǎo)電會影響插座的可靠性,因此在插裝元件前用非[敏感詞]性的阻焊膜把工藝孔和金手指等表面覆蓋起來,在清除過程掉或溶解掉。
2)[敏感詞]性的阻焊膜[敏感詞]性的阻焊膜是電路板的一個組成部分,它的作用除預(yù)防波峰焊接時產(chǎn)生焊錫連橋外表面上還可避免布線受機械損壞或化學(xué)腐蝕。
[敏感詞]性的阻焊膜又分為干膜和濕膜二種。干膜是水基或溶劑基的聚合物薄膜,一般用真空貼壓工藝把干膜貼在電膜是液態(tài)或膏狀的聚合物,可用紫外線或?qū)α鳡t以及紅外爐固化。
①干膜阻焊膜干膜阻焊膜的圖形分辨率高,適用于高密度布線的電路板,能[敏感詞]地和電路板上布線條對準。的,所以不會流入電路板的通孔中,而且能蓋信通孔,當電路板用針床測試時,要用真空吸住電路板來定位,通對真空的建立極有幫助。另外干膜不易污染焊盤而影響焊接可靠性。
在使用過程中干膜也存在些不利的因素:
A:干膜阻焊膜貼壓在電路板表面上,電路板表面有焊盤、布線,所以表面并不平整,加之干膜無流動性。厚度。所以,干膜和電路板表面間就可能留有氣體,受熱后氣體膨脹,干膜有可能發(fā)生破裂現(xiàn)象。
B、干膜的厚度比較厚,一般為0.08~0.1mm(3~4mil),干膜覆蓋在表面組裝的電路板上,會將片式電阻開電路板表面,可能造成元件端頭焊錫潤濕不好。另外阻焊膜覆蓋在片式元件下方焊盤之間,在再流焊接時可能(即元件的一個端頭在一個焊盤上直立起來)及元件偏移現(xiàn)象。
C、干膜阻焊膜的固化條件嚴格,若固化溫度低或時間短則固化不充分,在清洗時會受溶劑的影響,固化過脆,受熱應(yīng)力時可能產(chǎn)生裂紋。
D、耐熱沖擊能力差,據(jù)報導(dǎo)蓋有干膜阻焊膜的電路板在-40~+100℃溫度下連續(xù)100次就出現(xiàn)阻焊膜裂紋。
E、干膜比濕膜價格高
②濕膜阻焊膜濕膜有用絲網(wǎng)印刷涂覆工藝的和光圖形轉(zhuǎn)移涂覆工藝二種。
用絲網(wǎng)印刷工藝的濕膜可以和電路板表面嚴密貼合,在阻焊膜下方無氣體,調(diào)節(jié)印刷參數(shù)可以控制濕膜層的厚度于和高密度細布線圖形[敏感詞]對準,而且容易沾污焊盤表面,影響焊點質(zhì)量。因為它呈液體狀,有可能流入通孔而雖有以上缺點,但是它的膜層結(jié)實而且價格便宜,所以在低密度布線的電路板中仍大量采用。
光圖形轉(zhuǎn)換的濕膜阻焊膜結(jié)合了干膜和濕膜的特點,涂覆工藝簡單,圖形分辨率高,適用于高密度、細線條堅固而且價格比干膜便宜。光圖形轉(zhuǎn)換阻焊膜涂覆到電路板上可用絲網(wǎng)印刷或掛簾工藝。掛簾工藝是把印制板高焊膜的掛歷簾或懸泉裝置,得到一層均勻的阻焊膜。
光圖形轉(zhuǎn)換的濕膜曝光可采用非接觸式的。非接觸式的曝光裝置需要一套對準的光學(xué)系統(tǒng),使光的繞射的散形失真,因些投資大。而接觸式曝光無需光學(xué)對準系統(tǒng),直接在紫外線下曝光,這樣可降低成本。
(2)電鍍
電路板制造中需要電鍍多種金屬,如銅、金、鎳和錫等電鍍層的質(zhì)量對電路板的可靠性著重要作用。
1)鍍銅電路板制造采用二種鍍銅方法:化學(xué)鍍銅和電鍍銅。多層印制電路板中各層間的互連要靠通孔來是由銅層端面和環(huán)氧端面相間組成,在這樣的表面上要電鍍一層邊疆的電鍍層是不可能的,因為環(huán)氧端面不導(dǎo)電。首先采用化學(xué)鍍銅在孔壁上形成一層連續(xù)的銅沉積層,然后再用電鍍工藝在孔壁上電鍍銅層,這樣電鍍通孔就起作用。
銅鍍層的抗拉強度,也就是在拉伸情況下,鍍層能承受的最在應(yīng)力約為20.4~34Kg/mm2,_____抗拉強度越高則通實。同時也希望鍍層的延伸性好,即在鍍層未斷裂前允許被拉得長些,這樣在鍍層斷裂前可產(chǎn)生“屈服”現(xiàn)象以化學(xué)鍍銅和電鍍銅中剩余應(yīng)力類型也不同,化學(xué)鍍銅層中剩余應(yīng)力是壓縮應(yīng)力,可提高化學(xué)鍍銅層對孔壁上的銅
脂的粘合力,而電鍍銅層中的剩余應(yīng)力是拉伸應(yīng)力,這也是在電鍍銅前采用化學(xué)鍍銅的原因之一。
表5-6列出了電路板上可用銅的初始重量和最終重量,注意,每盎司銅的厚度為1.4mil。所以使用1盎司銅時1.4mil銅加上1mil錫鉛鍍層,共為2.4mil。
2)鍍金印制電路板邊緣連接器的導(dǎo)電帶(金手指),表面要鍍上一層金層,以改善銅層表面的接觸電阻
即使電路工作在高溫高濕下,金表面層也不會氧化,這樣就可保證電路板和系統(tǒng)插座間良好的接觸。有多種鍍金型是按溶液的PH值劃分的,有酸性鍍金溶液、中性鍍金溶液、氰化物堿性溶液和無氰堿性溶液。電鍍層的性能和很有關(guān)系,例如金鍍層的硬度和多孔性是和電鍍液的類型及具體電鍍工藝參數(shù)密切相關(guān)的,連接器鍍金一般采用用鈷作為拋光劑。
3)鍍鎳電路板的鎳層采用電鍍工藝形成。鎳層是作為鍍金層的底層金屬,電路板在鍍金前先要在導(dǎo)電帶上鍍一鍍金層的附著力和耐磨性,同時鎳和金層之間也形成勢壘層,控制金屬互化物的生成。
4)鍍錫鉛焊料在電路板上要得到錫鉛層有二種工藝,電鍍法和熱風(fēng)整平法。
采用熱風(fēng)整平工藝得到的錫鉛層致密度好和底層銅箔的附著力強,因為它們之間形成了金屬互化物。但是熱風(fēng)整不易控制,尤其在發(fā)求錫鉛層厚度比較厚時,均勻性就比較差。
電鍍的錫鉛層其厚度容易控制,而且也均勻,但是電鍍層的致密度差,多孔一般電鍍后的錫鉛層要加熱再流,改性。因此電鍍鉛錫工藝在印刷電路板制造中仍被廣泛應(yīng)用。
4、導(dǎo)通孔、定位孔和標號
(1)小導(dǎo)通孔
SMT電路板一般采用小導(dǎo)通孔。表5-7列出導(dǎo)通孔范圍,所采用的鉆孔方法和成本。通孔開頭比是指基板厚度比,典型的比率為5:1。利用高速鉆孔機可達到10:1。通孔形狀比是決定多層板的可靠性和通孔鍍層的質(zhì)量關(guān)
5-25為通孔位置。
(2)環(huán)形圈(AnnularRings)
環(huán)形圈是指尺寸大于鉆孔的焊盤,用作有引線元件的焊接區(qū)域,預(yù)防鉆孔偏斜,通孔也可用于互連和測試。
層焊盤尺寸可不同。見圖5-26、圖5-27和表5-8。
(3)定位孔
這里定位孔是用于組裝和測試和固定孔,大多是非鍍通孔,需要在鉆孔時做出,并與板上其它孔盡可孔的尺寸通常為0.003"。所有定位孔應(yīng)標出彼此的間距和到PCB基準點和另一個鍍通孔的尺寸,定位誤差一般為
(4)基準標號
基準標號主要有三類:總體(Globcl),拼板(Local)如圖5-29所示。標號為裸銅面,通常離阻焊膜距離有錫鉛鍍層,較大厚度為2mil。需要采用非[敏感詞]性阻焊涂覆在標號上。
5、拼板加工
在SMT中,除了大、中型計算機用多層板外,大多數(shù)的PCB面積較小,為了充分利用基材,高效率地制造、往往將同一電子設(shè)備上的幾種小塊印制板,或多塊同種小型印制板拼在一張較大的板面上。板面除了有每種(電路圖形之外,還設(shè)計有制造工藝夾持邊和安裝工藝孔,以及定位標記。板面上所有的元器件裝焊完畢,甚至在后,才將每種小塊印制板從大的拼版上分離下來。常用的分離技術(shù)是V型槽分離法。
對PCB的拼版格式有以下幾點要求。
(1)拼版的尺寸不可太大,也不可太小,應(yīng)以制造、裝配和測試過程中便于加工,不產(chǎn)生較大形變?yōu)橐恕?
(2)拼版的工藝夾持邊和安裝工藝孔應(yīng)由SMB的制造和安裝工藝來確定。
(3)除了制造工藝所需的定位孔之外,拼版上通常還需要設(shè)置1~2組(每組2個)安裝工藝孔。孔的位置和安裝設(shè)備來決定,孔徑一般為Φ2.5~Φ2.8mm。每組定位孔中一個孔應(yīng)為橢圓形(如圖5-30),以保證SMB能迅地放置在表面安裝設(shè)備的夾具上。
(4)若表面安裝設(shè)備采用了光學(xué)對準定位系統(tǒng),應(yīng)在每件拼版上設(shè)置光學(xué)對準標記,
(5)拼版的非電路圖形區(qū)原則上應(yīng)是無銅箔,無阻焊劑的絕緣基材。
(6)拼板的連接和分離方式,主要采用雙面對刻的V型槽來實現(xiàn),V型槽一般控制在板厚的1/6~1/8左