SMT生产工艺及生产设备分析

⏹⏹SMT生产设备工作环境要求SMT生产设备是高精度的机电一体化设备，设备和工艺材料对环境的清洁度、湿度、温度都有一定的要求，为了保证设备正常运行和组装质量，对工作环境有以下要求：1:电源：电源电压和功率要符合设备要求电压要稳定，要求：单相AC220（220±10％，50/60 HZ）三相AC380V（220±10％，50/60 HZ）如果达不到要求，需配置稳压电源，电源的功率要大于功耗的一倍以上。

2：温度：环境温度：23±3℃为最佳。

一般为17～28℃。

极限温度为15～35℃（印刷工作间环境温度为23±3℃为最佳）3：湿度：相对湿度：45～70%RH4：工作环境：工作间保持清洁卫生，无尘土、无腐蚀性气体。

空气清洁度为100000级（BGJ73-84）；在空调环境下，要有一定的新风量，尽量将CO2含量控制在1000PPM以下，CO含量控制10PPM以下，以保证人体健康。

5：防静电：生产设备必须接地良好，应采用三相五线接地法并独立接地。

生产场所的地面、工作台垫、坐椅等均应符合防静电要求。

6：排风：再流焊和波峰焊设备都有排风要求。

7：照明：厂房内应有良好的照明条件，理想的照度为800LUX×1200LUX,至少不能低于300LUX。

8：SMT生产线人员要求：生产线各设备的操作人员必须经过专业技术培训合格，必须熟练掌握设备的操作规程。

操作人员应严格按"安全技术操作规程"和工艺要求操作。

(一) 片式元器件单面贴装工艺↓说明：步骤1：检查元件、焊盘、焊膏是否有氧化、焊锡成分是否匹配，集成电路引脚及其共面性。

步骤2：通过焊膏印刷机或SMT焊膏印刷台、印刷专用刮板及SMT漏板将SMT焊膏漏印到PCB的焊盘上。

步骤3：检查所印线路板焊膏是否有漏印，粘连、焊膏量是否合适等。

步骤4：由贴片机或真空吸笔、镊子等完成贴装。

步骤5：检查所贴元件是否放偏、放反或漏放，并修复，窄间距元件需用显微镜实体检查。

步骤6：检查回流焊的工作条件，如电源电压、温度曲线设置等。

步骤7：通过SMT回流焊设备进行回流焊接。

步骤8：检查有无焊接缺陷，并修复。

（二）片式元器件双面贴装工艺↓↓注意事项：1： A、B面的区分是线路板中元器件少而小的为A面，元器件多而大的为B面。

2：如果两面都有大封装元器件的话，需要使用不同熔点的焊膏。

即：A面用高温焊膏，B面用低温焊膏3：如果没有不同温度的焊膏，就需要增加一个步骤，即在步骤7完成后，需要将A面大封装元器件用贴片红胶粘住，再进行B面的操作。

4：其它步骤操作同工艺（一）(三) 研发中混装板贴装工艺↓说明：步骤1：检查元件、焊盘、焊膏是否有氧化、焊锡成分是否匹配，集成电路引脚及其共面性。

步骤2：用SMT焊膏分配器、空气压缩机将SMT针筒装焊膏中的焊膏滴涂到PCB焊盘上。

步骤3：检查所滴涂的焊膏量是否合适，是否有漏涂或粘连。

步骤4：由真空吸笔或镊子等配合完成。

步骤5：检查所贴元件是否放偏、放反或漏放，并修复。

步骤6：通过HT系列台式小型SMT回流焊设备进行回流焊接。

步骤7：检查有无焊接缺陷，并修复。

步骤8：由电烙铁、焊锡丝和助焊剂配合完成。

（四）双面混装批量生产贴装工艺↓↓↓说明：注意事项及操作工艺同上所述。

SMT工艺入门表面安装技术，简称SMT，作为新一代电子装联技术已经渗透到各个领域，SMT产品具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲击，高频特性好、生产效率高等优点。

SMT在电路板装联工艺中已占据了领先地位。

典型的表面贴装工艺分为三步：施加焊锡膏----贴装元器件-----回流焊接第一步：施加焊锡膏其目的是将适量的焊膏均匀的施加在PCB的焊盘上，以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘在回流焊接时，达到良好的电器连接，并具有足够的机械强度。

焊膏是由合金粉末、糊状焊剂和一些添加剂混合而成的具有一定黏性和良好触便特性的膏状体。

常温下，由于焊膏具有一定的黏性，可将电子元器件粘贴在PCB的焊盘上，在倾斜角度不是太大，也没有外力碰撞的情况下，一般元件是不会移动的，当焊膏加热到一定温度时，焊膏中的合金粉末熔融再流动，液体焊料浸润元器件的焊端与PCB焊盘，冷却后元器件的焊端与焊盘被焊料互联在一起，形成电气与机械相连接的焊点。

焊膏是由专用设备施加在焊盘上，其设备有：全自动印刷机、半自动印刷机、手动印刷台、半自动焊膏分配器等。

第第二步：贴装元器件本工序是用贴装机或手工将片式元器件准确的贴装到印好焊膏或贴片胶的PCB表面相应的位置。

贴装方法有二种，其对比如下：人工手动贴装主要工具：真空吸笔、镊子、IC吸放对准器、低倍体视显微镜或放大镜等。

第三步：回流焊接回流焊是英文Reflow Soldring的直译，是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。

从SMT温度特性曲线（见图）分析回流焊的原理。

首先PCB进入140℃～160℃的预热温区时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件焊端和引脚，焊膏软化、塌落，覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离；并使表贴元件得到充分的预热，接着进入焊接区时，温度以每秒2－3℃国际规范升温速率迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡在PCB的焊盘、元器件焊端和引脚润湿、扩散、漫流和回流混合在焊接界面上生成金属化合物，形成焊锡接点；最后PCB进入冷却区使焊点凝固。

回流焊方法介绍：强制热风回流焊，根据其生产能力又分为两种：由于回流焊工艺有"再流动"及"自定位效应"的特点，使回流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易实现焊接的高度自动化与高速度。

同时也正因为再流动及自定位效应的特点，回流焊工艺对焊盘设计、元器件规范化、元器件端头与印制板质量、焊料质量以及工艺参数的设置有更严格的要求。

清洗是利用物理作用、化学反应去除被清洗物表面的污染物、杂质的过程。

无论是采用溶剂清洗或水清洗，都要经过表面润湿、溶解、乳化作用、皂化作用等，并通过施加不同方式的机械力将污物从表面组装板表面剥离下来，然后漂洗或冲洗干净，最后吹干、烘干或自然干燥。

回流焊作为SMT生产中的关键工序，合理的温度曲线设置是保证回流焊质量的关键。

不恰当的温度曲线会使PCB板出现焊接不全、虚焊、元件翘立、焊锡球过多等焊接缺陷，影响产品质量。

SMT是一项综合的系统工程技术，其涉及范围包括基板、设计、设备、元器件、组装工艺、生产辅料和经管等。

SMT设备和SMT工艺对操作现场要求电压要稳定，要防止电磁干扰，要防静电，要有良好的照明和废气排放设施，对操作环境的温度、湿度、空气清洁度等都有专门要求，操作人员也应经过专业技术培训。

施加焊膏的通用工艺一：工艺目的把适量的Sn/Pb焊膏均匀地施加在PCB焊盘上，以保证贴片元件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接，并具有足够的机械强度。

二：技术要求1：施加的焊膏量均匀，一致性好。

焊盘图形要清晰，相邻的图形之间尽量不要粘连。

焊膏图形与焊盘图形要一致，尽量不要错位。

2：在一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/㎜2左右。

对窄间距元器件，应为0.5mg/㎜2左右。

3：印刷在基板上的焊膏与希望重量值相比，可允许有一定的偏差，至于焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75％以上。

采用免清洗技术时，要求焊膏全部位于焊盘上。

4：焊膏印刷后，应无严重塌落，边缘整齐，错位不大于0.2㎜，对窄间距元器件焊盘，错位不大于0.1㎜。

基板表面不允许被焊膏污染。

采用免清洗技术时，可通过缩小模板开口尺寸的方法，使焊膏全部位于焊盘上。

三：施加焊膏的方法和各种方法的适用范围施加焊膏的方法有两种：滴涂式（即注射式，滴涂式又分为手动和自动滴涂机两种方法）、金属模板印刷。

两种方法的适用范围如下：1：手工滴涂法--用于极小批量生产或新产品的模型样机和性能样机的研制阶段，以及生产中修补，更换元件等。

2：金属模板印刷--用于大中批量生产，组装密度大，以及有多引线窄间距器件的产品（窄间距器件是指引脚中心距不大一0.65mm的表面组装器件；也指长×宽不大于1.6×0.8mm的表面组装元件）。

由于金属模板印刷的质量比较好，而且金属模板使用寿命长，因此一般应优先采用金属模板印刷工艺。

采用印刷台手工印刷焊膏的工艺简介此方法用于没有全自动印刷设备或有中小批量生产的单位使用。

方法简单，成本极低，使用谇方便灵活。

一：外加工金属模板金属模板是用铜或不锈钢薄板经照相蚀刻、激光加工、电铸方法制作而成的印刷用模板，根据PCB的组装密度选择模板的材料和加工方法，模板是外加工件。

其加工要求与印刷机用的模板基本相同。

铜模板的材料以锡磷青铜为宜，亦可使用黄铜加工后镀镍，或使用黄铜、铍青铜等材料。

铜模板的厚度根据产品需要，一般为0.10-0.30mm。

模板印刷时，模板的厚度就等于焊膏的厚度。

对于一般密度的SMT产品采用0.2mm的铜板，对于多引线窄间距的SMD产品应采用0.15-0.10mm厚的铜板或激光模板。

二：印刷焊膏1：准备焊膏（见焊膏相关资料）、模板、PCB板2：安装及定位先用放大镜或立体显微镜检查模板上的漏孔有无毛刺或腐蚀不透等缺陷，如果有缺陷用小什锦锉修理好。

把检查过的模板装在印刷台上，上紧螺栓，把需要焊接的电路板（电路板上一般都有过孔，应选取二个或两个以上的比较容易记住的和大头钉差不多粗的过孔）取一块放到印刷台面上，下面即可开始对准定位。

移动电路板，将电路板上的一些大的焊盘和模板的开口对准，差不多对准90％，用大头针订在选取的过孔上，用钳子剪掉多余在钉子，敲平做订位钉。

再用印刷台微调螺铨调准。

即可印刷。

3：印刷焊膏把焊膏放在模板前端，尽量放均匀，注意不要加在漏孔里，焊膏量不要太多。

在操作过程中可以随时添加。

用刮板从焊膏的前面向后均匀地刮动，刮刀角度为45-60度为宜，刮完后将多余的焊膏放回模板的前端。

抬起模板，将印好的焊膏PCB取下来，再放上第二块PCB。

检查印刷结果，根据印刷结果判断造成印刷缺陷的原因，印刷下一块PCB时，可适当改变刮板角度，压力和印刷速度，直到满意为止。

印刷时，要经常检查查印刷质量。

发现焊膏图形沾污（连条），或模板漏孔堵塞时，随时用无水乙醇无纤维纸或纱布擦模板底面。

印刷窄间距产品时，每印刷完一块PCB都必须将模板底面擦干净。

三：注意事项1：刮板角度一般为45-60度。

角度太大，易产生焊膏图形不饱满，角度太小，易产生焊膏图形沾污。

2：由于是手工印刷，在刮板的长度和宽度方向受力不容易均匀，因此刚开始印刷时，一定要多观察，细体会，要掌握好适当的刮板压力。

压力太大，容易使焊膏图形沾污（连条），压力太小，留在模板表面的焊膏容易把漏孔中的焊膏一起带上来，造成漏印，并容易使焊膏堵塞模板的漏印孔。