SMT貼片加工基礎(chǔ)知識(shí)詳解【干貨分享】

長(zhǎng)科順電子是一家專業(yè)從事SMT貼片加工,PCBA加工,DIP插件,ODM代工代料,后焊加工組裝測(cè)試的大型電子成品組裝加工廠。關(guān)于SMT貼片加工基礎(chǔ)知識(shí)，專業(yè)的貼片SMT加工廠長(zhǎng)科順在這里做一次總結(jié)和詳解。希望能對(duì)大家，選購(gòu)或評(píng)估貼片加工廠時(shí)有用。

一、 SMT技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)

1、 對(duì)于一些產(chǎn)品組裝密度比較高、而電子產(chǎn)品體積小、重量輕的產(chǎn)品加工組裝。利用SMT技術(shù)來進(jìn)行，那么貼片元件的體積和重量可能會(huì)只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右。而且一般在采用SMT技術(shù)之后，電子產(chǎn)品體積會(huì)縮減少40%~60%，重量也會(huì)減輕60%~80%。

2、可靠性高。利用SMT技術(shù)加工的貼片會(huì)獲得一些特性，比如：抗振能力強(qiáng)，焊點(diǎn)缺陷率低。這無疑更適合我們的產(chǎn)品質(zhì)量保障。

3、高頻特性好。SMT減少了電磁和射頻干擾。使得貼片加工更加穩(wěn)定。

4、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能有效的提高生產(chǎn)功率。更重要的是：能降低成本達(dá)30%~50%。，節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)間等，這無疑是對(duì)我們是極有幫助的。  

二、 為什么要用表面貼裝技術(shù)(SMT)

1、在當(dāng)今社會(huì)，我們的電子產(chǎn)品日益追求小型化，需要做到簡(jiǎn)單方便的特性。而以前使用的穿孔插件元件已無法縮小，電子產(chǎn)品功能更完整，所采用的集成電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動(dòng)化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2、電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用，電子科技革命勢(shì)在必行，追逐國(guó)際潮流。  

三、為什么在表面貼裝技術(shù)中應(yīng)用免清洗流程

1、生產(chǎn)過程中產(chǎn)品清洗后排出的廢水，帶來水質(zhì)、大地以至動(dòng)植物的污染。

2、除了水清洗外，應(yīng)用含有氯氟氫的有機(jī)溶劑(CFC&HCFC)作清洗，亦對(duì)空氣、大氣層進(jìn)行污染、破壞。

3、清洗劑殘留在機(jī)板上帶來腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)素。

4、減低清洗工序操作及機(jī)器保養(yǎng)成本。

5、免清洗可減少組板(PCBA)在移動(dòng)與清洗過程中造成的傷害。仍有部分元件不堪清洗。

6、助焊劑殘留量已受控制，能配合產(chǎn)品外觀要求使用，避免目視檢查清潔狀態(tài)的問題。

7、殘留的助焊劑已不斷改良其電氣性能，以避免成品產(chǎn)生漏電，導(dǎo)致任何傷害。

8、免洗流程已通過國(guó)際上多項(xiàng)安全測(cè)試，證明助焊劑中的化學(xué)物質(zhì)是穩(wěn)定的、無腐蝕性的。

四、回流焊缺陷分析：

 
  1、錫珠(Solder Balls)原因：

• 絲印孔與焊盤不對(duì)位，印刷不精確，使錫膏弄臟PCB。

• 錫膏在氧化環(huán)境中暴露過多、吸空氣中水份太多。

• 加熱不精確，太慢并不均勻。

• 加熱速率太快并預(yù)熱區(qū)間太長(zhǎng)。

• 錫膏干得太快。

• 助焊劑活性不夠。

• 太多顆粒小的錫粉。

• 回流過程中助焊劑揮發(fā)性不適當(dāng)。錫球的工藝認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)焊盤或印制導(dǎo)線的之間距離為0.13mm時(shí)，錫珠直徑不能超過0.13mm，或者在600mm平方范圍內(nèi)不能出現(xiàn)超過五個(gè)錫珠。

2、錫橋(Bridging)：一般來說，造成錫橋的因素就是由于錫膏太稀，SMT貼片加工包括 錫膏內(nèi)金屬或固體含量低、搖溶性低、錫膏容易榨開，錫膏顆粒太大、助焊劑表面張力太小。焊盤上太多錫膏，回流溫度峰值太高等。

3、開路(Open)：原因：

• 錫膏量不夠。

• 元件引腳的共面性不夠。

• 錫濕不夠(不夠熔化、流動(dòng)性不好)，錫膏太稀引起錫流失。

• 引腳吸錫(象燈芯草一樣)或附近有連線孔。引腳的共面性對(duì)密間距和超密間距引腳元件特別重要，一個(gè)解決方法是在焊盤上預(yù)先上錫。引腳吸錫可以通過放慢加熱速度和底面加熱多、上面加熱少來防止。也可以用一種浸濕速度較慢、活性溫度高的助焊劑或者用一種Sn/Pb不同比例的阻滯熔化的錫膏來減少引腳吸錫。

五、 SMT有關(guān)的技術(shù)組成

1、電子元件、集成電路的設(shè)計(jì)制造技術(shù)

2、電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)技術(shù)

3、電路板的制造技術(shù)

4、自動(dòng)貼裝設(shè)備的設(shè)計(jì)制造技術(shù)

5、電路裝配制造工藝技術(shù)

6、裝配制造中使用的輔助材料的開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)  

六、進(jìn)行SMT的貼片機(jī)

元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個(gè)真空吸料嘴)在送料器與基板之間來回移動(dòng)，將元件從送料器取出，經(jīng)過對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標(biāo)移動(dòng)橫梁上，所以得名。對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：

   1、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的精度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。

   2、激光識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法可實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識(shí)別，但不能用于球柵列陳元件BGA。

   3、相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，一般相機(jī)固定，貼片頭飛行劃過相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別，比激光識(shí)別耽誤一點(diǎn)時(shí)間，但可識(shí)別任何元件，也有實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識(shí)別的相機(jī)識(shí)別系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有其它犧牲。

  4、這種形式由于貼片頭來回移動(dòng)的距離長(zhǎng)，所以速度受到限制。OEM代工代料現(xiàn)在一般采用多個(gè)真空吸料嘴同時(shí)取料(多達(dá)上十個(gè))和采用雙梁系統(tǒng)來提高速度，即一個(gè)梁上的貼片頭在取料的同時(shí)，另一個(gè)梁上的貼片頭貼放元件，速度幾乎比單梁系統(tǒng)快一倍。但是實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)取料的條件較難達(dá)到，而且不同類型的元件需要換用不同的真空吸料嘴，換吸料嘴有時(shí)間上的延誤。

  5、這類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)在于：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產(chǎn)，也可多臺(tái)機(jī)組合用于大批量生產(chǎn)。

  6、元件送料器放于一個(gè)單坐標(biāo)移動(dòng)的料車上，基板(PCB)放于一個(gè)X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)移動(dòng)的工作臺(tái)上，貼片頭安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)塔上，工作時(shí)，料車將元件送料器移動(dòng)到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在取料位置取元件，經(jīng)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)到貼片位置(與取料位置成180度)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中經(jīng)過對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，將元件貼放于基板上。

七、對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：

   1、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的精度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。

   2、相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴自旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，相機(jī)固定，貼片頭飛行劃過相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別。一般，轉(zhuǎn)塔上安裝有十幾到二十幾個(gè)貼片頭，每個(gè)貼片頭上安裝2~4個(gè)真空吸嘴(較早機(jī)型)至5~6個(gè)真空吸嘴(現(xiàn)在機(jī)型)。由于轉(zhuǎn)塔的特點(diǎn)，將動(dòng)作細(xì)微化，選換吸嘴、送料器移動(dòng)到位、取元件、元件識(shí)別、角度調(diào)整、工作臺(tái)移動(dòng)(包含位置調(diào)整)、貼放元件等動(dòng)作都可以在同一時(shí)間周期內(nèi)完成，所以實(shí)現(xiàn)真正意義上的高速度。目前最快的時(shí)間周期達(dá)到0.08~0.10秒鐘一片元件。

   3、此機(jī)型在速度上是優(yōu)越的，適于深圳smt貼片加工大批量生產(chǎn)，但其只能用帶狀包裝的元件，如果是密腳、大型的集成電路(IC)，只有托盤包裝，則無法完成，因此還有賴于其它機(jī)型來共同合作。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，最新機(jī)型約在US$50萬，是拱架型的三倍以上。