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            SMT詳細生產工藝流程,沒去過貼片廠的,快進來看!

            發布時間:2021/7/31 10:50:09

            1.1回流焊工藝流程

            回流焊接是指通過融化預先印刷在PCB焊盤上的錫膏,實現表面組裝元器件焊端或引腳與PCB焊盤之間機械和電器連接的一種軟釬焊工藝。其工藝流程為:印刷錫膏--貼片--回流焊接,如下圖所示。

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            1.1.1錫膏印刷

            其目的是將適量的錫膏均勻的施加在PCB的焊盤上,以保證貼片元器件與PCB相對應的焊盤再回流焊接時,達到良好的電器連接,并具有足夠的機械強度。

            怎么樣保證焊膏均勻的施加在各焊盤上呢?我們需要制作鋼網。錫膏通過各焊盤在鋼網上對應的開孔,在刮刀的作用下將錫均勻的涂覆在各焊盤上。鋼網圖實例如下圖所示。

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            錫膏印刷示意圖如下圖所示。

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            印刷好錫膏的PCB如下圖所示。

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            1.1.2貼片

            本工序是用貼裝機將片式元器件準確的貼裝到印好錫膏或貼片膠的PCB表面相應的位置。

            貼片機按照功能可分為兩種類型:

            A高速機:適用于貼裝小型大量的組件:如電容,電阻等,也可貼裝一些IC組件,但精度收到限制。

            B泛用機:適用于貼裝異性的或精密度高的組件:如QFP,BGA,SOT,SOP,PLCC等。

            貼片機設備圖如下圖所示。

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            貼片后的PCB如下圖所示。

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            1.1.3回流焊接

            回流焊是英文Reflow Soldring的直譯,是通過熔化電路板焊盤上的錫膏,實現表面組裝元器件焊端與PCB焊盤之間機械與電氣連接,形成電氣回路。

            回流焊作為SMT生產中的關鍵工序,合理的溫度曲線設置是保證回流焊質量的關鍵。不恰當的溫度曲線會使PCB板出現焊接不全、虛焊、元件翹立、焊錫球過多等焊接缺陷,影響產品質量。

            回流焊接爐設備圖如下圖所示。

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            經過回流爐,回流焊接完成的PCB如下圖所示。

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            1.2波峰焊工藝流程 波峰焊一般是針對于插件器件的一種焊接工藝。是將熔融的液態焊料,借助于泵的作用,在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波,插裝了元器件的PCB在傳送鏈上經過某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過焊料波峰而實現焊點焊接的過程,如下圖所示。


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            其一般工藝流程為:器件插裝--PCB上料--波峰焊--PCB下料--DIP引腳修剪--清洗,如下圖所示。


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            1.2.1 THC插裝技術

            1.元器件引腳成型

            DIP器件在插裝之前需要對引腳進行整形

            (1)手工加工的元器件整形:彎引腳可以借助鑷子或小螺絲刀對引腳整形,如下圖所示。

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            2)機器加工的元器件整形:元器件的機器整形是用專用的整形機械來完成,其工作原理是,送料器用震動送料方式送物料,(比如說插件三極管)用分割器定位三極管,第一步先把左右兩邊的引腳折彎成型;第二步將中間引腳向后或向前折彎成型。如下圖所示。

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            2.元器件插裝

            通孔插裝技術分為手工插裝和自動機械設備插裝

            (1)手工插裝、焊接,應該先插裝那些需要機械固定的元器件,如功率器件的散熱架、支架、卡子等,然后再插裝需焊接固定的元器件。插裝時不要用手直接碰元器件引腳和印刷板上的銅箔。

            (2)機械自動插件(簡稱AI)是當代電子產品裝聯中較先進的自動化生產技術。自動機械設備插裝應該先插裝那些高度較低的元器件,后安裝那些高度較高的元器件,貴重的關鍵元器件應該放到最后插裝,散熱架、支架、卡子等的插裝,要靠近焊接工序。PCB元器件裝配順序如下圖所示。

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            1.2.2波峰焊

            (1)波峰焊工作原理

            波峰焊是種借助泵壓作用,使熔融的液態焊料表面形成特定形狀的焊料波,當插裝了元器件的裝聯組件以定角度通過焊料波時,在引腳焊區形成焊點的工藝技術。組件在由鏈式傳送帶傳送的過程中,先在焊機預熱區進行預熱(組件預熱及其所要達到的溫度依然由預定的溫度曲線控制)。實際焊接中,通常還要控制組件面的預熱溫度,因此許多設備都增加了相應的溫度檢測裝置(如紅外探測器)。預熱后,組件進入鉛槽進行焊接。錫槽盛有熔融的液態焊料,鋼槽底部噴嘴將熔碰焊料噴出定形狀的波峰,這樣,在組件焊接面通過波時就被焊料波加熱,同時焊料波也就潤濕焊區并進行擴展填充,終實現焊接過程。其工作原理如下圖所示。

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            波峰焊是采用對流傳熱原理對焊區進行加熱的。熔融的焊料波作為熱源,一方面流動以沖刷引腳焊區,另一方面也起到了熱傳導作用,引腳焊區正是在此作用下加熱的。為了保證焊區升溫,焊料波通常具有一定的寬度,這樣,當組件焊接面通過波時就有充分的加熱、潤濕等時間。傳統的波峰焊中,一般采用單波,而且波比較平坦。隨著鉛焊料的使用,目前多采取雙波形式。如下圖所示。


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            元器件的引腳為固態,焊料浸入金屬化通孔提供了條途徑。當引腳接觸到焊料波后,借助于表面張力的作用,液態焊料沿引腳和孔壁向上爬升。金屬化通孔的毛細管作用進步促進了焊料的爬升。焊料到達PcB部焊盤后,在焊盤的表面張力作用下鋪展開來。上升中的焊料排出了通孔中的焊劑氣體和空氣,從而填充了通孔,在冷卻后終形成了焊點。

            (2)波峰焊機的主要部件構成

            一臺波峰焊機,主要由傳送帶、加熱器、錫槽、泵、助焊劑發泡(或噴霧)裝置等組成。主要分為助焊劑添加區、預熱區、焊接區、冷卻區,如下圖所示。

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            1.2.3 波峰焊與回流焊的主要區別

            波峰焊與回流焊的主要區別在于焊接中的加熱源和焊料的供給方式不同。波峰焊中,焊料在槽中被預先加熱熔化狀態,泵起的焊料波起著熱源和提供焊料的雙重作用。熔融的焊料波使PCB的通孔、焊盤和元器件引腳被加熱,同時也為形成焊點提供了所需的焊料。在回流焊中,焊料(焊錫膏)是被預先定量分配到PCB的焊區上,回流時熱源的作用在于使焊料重新被熔化。

            1.3選擇性波峰焊接工藝介紹

            波峰焊設備發明至今已有50多年的歷史了,在通孔元器件電路板的制造中具有生產效率高和產量大等優點,因此曾經是電子產品自動化大批量生產中最主要的焊接設備。但是,在其應用中也存在有一定的局限性:

            (1)焊接參數不同。

            同一塊線路板上的不同焊點因其特性不同(如熱容量、引腳間距、透錫要求等),其所需的焊接參數可能大相徑庭。但是,波峰焊的特點是使整塊線路板上的所有焊點在同一設定參數下完成焊接,因而不同焊點間需要彼此“將就”,這使得波峰焊較難完全滿足高品質線路板的焊接要求;

            (2)運行成本較高。

            在傳統波峰焊的實際應用中,助焊劑的全板噴涂和錫渣的產生都帶來了較高的運行成本;尤其是無鉛焊接時,因為無鉛焊料的價格是有鉛焊料的3倍以上,錫渣產生所帶來的運行成本增加是很驚人的。此外,無鉛焊料不斷熔解焊盤上的銅,時間一長便會使錫缸中的焊料成分發生變化,這需要定期添加純錫和昂貴的銀來加以解決;

            (3)維護與保養麻煩。

            生產中殘余的助焊劑會留在波峰焊的傳送系統中,而且產生的錫渣需要定期清除,這些都給使用者帶來較為繁復的設備維護與保養工作;

            ......

            諸如此類的原因,選擇性波峰焊應運而生。

            所謂的PCBA選擇性波峰焊接還是采用原來的錫爐,所不同的是板子需要放到過錫爐載具/托盤(carrier)之中,也就是我們常說的過爐治具,如圖下所示。

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            然后將需要波峰焊接的零件露出來沾錫而已,其他的零件則用載具包覆保護起來,如下圖所示。這有點像是在游泳池中套上救生圈一樣,被救生圈覆蓋住的地方就不會沾到水,換成錫爐,被載具包覆的地方自然就不會沾到錫,也就不會有重新融錫或掉件的問題。

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            1.4通孔回流焊接工藝介紹

            通孔回流焊是一種插裝元器件的回流焊接工藝方法,主要用于含有少數插件的表面組裝板的制造,其技術的核心是焊膏的施加方法。

            1.4.1工藝流程介紹

            根據焊膏的施加方法,通孔回流焊可分為三種:管狀印刷通孔回流焊接工藝、焊膏印刷通孔回流焊接工藝和成型錫片通孔回流焊接工藝。

            1.管狀印刷通孔回流焊接工藝

            管狀印刷通孔回流焊接工藝是最早應用的通孔元器件回流焊接工藝,主要應用于彩色電視機調諧器的制造。其工藝的核心是焊膏的管狀印刷機,工藝過程如下圖所示。

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            2.焊膏印刷通孔回流焊接工藝

            焊膏印刷通孔回流焊接工藝是目前應用最多的通孔回流焊接工藝,主要用于含有少量插件的混裝PCBA,工藝與常規回流焊接工藝完全兼容,不需要特殊工藝設備,唯一的要求就是被焊接的插裝元器件必須適合通孔回流焊,工藝過程如下圖所示。

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            3.成型錫片通孔回流焊接工藝

            成型錫片通孔回流焊接工藝主要用于多腳的連接器,焊料不是焊膏而是成型錫片,一般由連接器廠家直接加好,組裝時僅加熱即可。

            1.4.2通孔回流焊設計要求

            1.PCB設計要求

            (1)適合PCB厚度小于等于1.6mm的板。

            (2)焊盤最小還款0.25mm,一遍“拉”住熔融焊膏,不形成錫珠。

            (3)元器件離板間隙(Stand-off)應大于0.3mm

            (4)引線伸出焊盤合適的長度為0.25~0.75mm。

            (5)0603等精細間距元器件離焊盤最小距離為2mm。

            (6)鋼網開孔最大可外擴1.5mm。

            (7)孔徑為引線直徑加0.1~0.2mm。如下圖所示。

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            1.鋼網開窗要求

            一般而言,為了達到50%的孔填充,鋼網開窗必須外擴,具體外擴多少,應根據PCB厚度、鋼網的厚度、孔與引線的間隙等因素決定。

            一般來說,外擴只要不超過2mm,焊膏都會拉回來,填充到孔中。要注意的是外擴的地方不能被元器件封裝壓住,或者說必須避開元器件的封裝體,一面形成錫珠,如下圖所示。

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            1.5 PCBA的常規組裝類型及工藝流程介紹

            1.5.1 單面貼裝

            工藝流程如下圖所示

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            1.5.2 單面插裝

            工藝流程如下圖5所示

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            波峰焊中器件引腳的成型工作,是生產過程中效率最低的部分之一,相應帶來了靜電損壞風險并使交貨期延長,還增加了出錯的機會。

            1.5.3 雙面貼裝

            工藝流程如下圖所示

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            1.5.3 單面混裝

            工藝流程如下圖所示

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            如果通孔元件很少,可采用回流焊和手工焊的方式。

            1.5.5 雙面混裝

            工藝流程如下圖所示

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            如果雙面SMD器件較多,THT元件很少時,插件器件可采用回流焊或者手工焊的方式,其工藝流程圖如下圖所示。

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