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一文读懂SMT组装工艺:新手入门必看指南

2024-10-29
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SMT(表面贴装技术)行业组装主要有以下步骤:


印刷(锡膏印刷)


  • 准备工作

    • 首先要选择合适的锡膏。锡膏的成分和特性(如熔点、颗粒大小等)需要根据具体的元器件和 PCB(印刷电路板)的要求来确定。例如,对于精细间距的元器件,通常会选用颗粒较小的锡膏,以确保良好的印刷效果。

    • 检查钢网。钢网的厚度、开口形状和尺寸直接影响锡膏的印刷量和精度。钢网开口应与 PCB 上的焊盘图形匹配,其厚度一般在 0.1 - 0.15mm 之间,具体取决于元器件引脚间距等因素。

  • 印刷过程

    • 将锡膏放置在钢网上,通过刮刀(通常为橡胶或金属材质)的移动,使锡膏均匀地通过钢网开口填充到 PCB 的焊盘上。刮刀的速度、压力和角度等参数需要根据锡膏的特性和钢网的情况进行调整。例如,刮刀速度过快可能导致锡膏填充不充分,压力过大则可能损坏钢网或使锡膏溢出焊盘。


元器件贴装


  • 元器件供料

    • 通过送料器将各种元器件(如芯片、电阻、电容等)输送到贴片机的取料位置。送料器有多种类型,如带式送料器、管式送料器和托盘式送料器,分别适用于不同封装形式的元器件。例如,带式送料器常用于表面贴装的小尺寸元器件,如 0402、0603 封装的电阻和电容。

  • 元器件拾取与贴放

    • 贴片机的吸嘴根据程序设定,从供料器上吸取元器件。吸嘴的大小和形状要与元器件相匹配,以确保能够稳定地吸取。例如,对于小型芯片,会使用较小直径的吸嘴;对于大型的 BGA(球栅阵列)封装元器件,则需要使用特殊设计的吸嘴来承受其重量并保证吸取精度。

    • 然后,贴片机通过的运动控制系统将元器件准确地贴放在 PCB 上印有锡膏的焊盘位置。贴片机的定位精度非常高,能够达到 ±0.05mm 甚至更高,这对于确保元器件与焊盘的对齐至关重要。


回流焊接


  • 预热阶段

    • 首先将贴好元器件的 PCB 板送入回流焊机,在这个阶段,PCB 板会被缓慢加热,升温速率一般控制在 1 - 3℃/s。预热的目的是使锡膏中的溶剂逐渐挥发,同时减少 PCB 板和元器件在后续快速升温过程中因热冲击而产生的损坏风险。例如,对于一些对温度敏感的元器件,适当的预热可以避免其因温度突变而损坏。

  • 回流阶段

    • 当温度达到锡膏的熔点(通常在 183 - 217℃之间,具体取决于锡膏的合金成分)后,锡膏会从固态变为液态,形成焊点,将元器件引脚与 PCB 焊盘可靠地连接在一起。这个阶段的温度曲线需要控制,以确保焊点质量。例如,过高的温度或过长的回流时间可能导致锡珠、桥接等焊接缺陷,而过低的温度则可能使焊点不饱满或出现虚焊。

  • 冷却阶段

    • 焊接完成后,PCB 板需要进行冷却。冷却速率一般控制在 3 - 10℃/s。快速冷却可以使焊点迅速凝固,有助于形成良好的微观结构,提高焊点的强度和可靠性。


检测与返修


  • 检测

    • 外观检查:通过人工或自动光学检测设备(AOI)对焊接后的 PCB 进行外观检查。主要检查焊点的形状、大小、光泽度以及元器件的位置是否正确等。例如,一个良好的焊点应该是光滑、饱满且呈明亮的金属光泽,而有缺陷的焊点可能出现形状不规则、锡珠、虚焊等情况。AOI 设备能够快速检测大量的焊点,并通过图像识别算法找出潜在的缺陷。

    • 电气性能检测:使用测试仪器(如万用表、ICT - 在线测试仪等)对 PCB 的电气性能进行测试,检查线路是否导通、元器件是否正常工作等。例如,通过在 PCB 的测试点施加一定的电压或电流,测量相应的反馈信号,以确定电路是否符合设计要求。

  • 返修

    • 对于检测出有缺陷的产品,需要进行返修。如果是焊点缺陷,如虚焊或桥接,可以使用烙铁、热风枪等工具重新焊接或去除多余的焊锡。对于损坏的元器件,则需要将其从 PCB 上拆除并更换新的元器件,拆除元器件时要注意避免损坏 PCB 的焊盘和线路。


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