SMT表面贴装技术工艺应用

发表时间:2021/5/19   来源:《科学与技术》2021年第4期   作者:高朋波
[导读] 随着电子科技的发展,贴片元件的广泛应用

        高朋波
        青岛裕洋电子有限公司, 山东 青岛 266000
        摘要:随着电子科技的发展,贴片元件的广泛应用,使得电子装配工艺技术变革的时代即将到来。由于SMT表面贴装技术作为高新技术生产技术走进了各种电子产品的生产中,因此,本文针对SMT表面贴装技术的工艺应用进行以下探讨和研究。
        关键词:SMT;表面贴装技术;工艺平台;应用
        1SMT概述
        SMT,即SurfaceMountTechnology,是电子产品表面组装的新技术。SMT技术主要包括SMC技术、表面贴装设备、表面贴装元件SMC、点胶、在线测试、SMB等,其中SMT技术是这一系列技术的总称,因此SMT也是一项跨学科、综合性很强的高新生产技术。近十多年来,许多发达国家已不再使用通孔插入技术,而是采用SMT技术。该技术目前已在电子领域处于领先地位,并成为主导电子设备未来发展方向的重要技术。以产品的性能、可靠性和降低成本为主要目标的SMT技术。
        2流程平台管理对传统组织结构的冲击
        过程平台管理是以过程技术SMT为基础建立起来的,由于它是一种较创新的管理方式,因此至今尚未得到广泛应用,但它的存在却对传统组织结构产生了一定的影响。而且这些影响主要来自于一些常见的组织结构变化。
        (1)工艺工程方面:应用SMT表面贴装技术,明确区分了防火和旧货两种工艺队伍,并要求负责为整个企业服务的制造技术人员提供生产工艺技术蓝图。并且负责试制工作,是由两个工艺组消防救火进行的。消防工艺组属于基础工艺组,灭火工艺组属于现场工艺组。基本工艺组负责规范设计、各种工艺及质量等技术集成工作;
        (2)设计方面:主要是提高工艺设计队伍的整体实力;
        (3)应用过程平台的管理:传统设备维修部门被分为两个部门,即设备工程部和现场设备保障部。设备工程部属于防火基础工程队,主要负责与基础工程部一起完成技术整合、设备开发能力的开发,而设备工程部也协助现场设备支助部的技术知识。而且现场设备支持部门主要负责设备的维护和保养,以及与供应商的沟通和配合。
        (4)质量管理部门方面:实施过程平台管理后,质量管理部门的能力和职责也得到了极大提升;新过程平台管理不仅是人员和部门之间的传统组织结构存在差异,更重要的是过程平台采用了流程重组管理方法,使各个岗位的职责都有了重新的评价和定义,而且过程平台管理还明确了许多指标,也增加了许多考核指标,从而很好地减少了管理中出现的模糊指标。
        3表面贴装技术SMT工艺的实践应用
        3.1SMT表面贴装技术的组装类型和流程
        对SMT表面贴装技术的装配类型进行了划分,其主要依据是元件和装配方式,主要分为三种装配类型:
        (1)表面整装。全面性组装方式,指的是PCB的单面或双面受用元件均为贴片型元件组装。全面性装配的特点是工艺流程比较简单,而且所装配的元件体积很小,因此采用全面性装配方式,装配密度会更大。该工艺步骤包括七个步骤:步骤1,PCB贴板;步骤2,锡膏印刷;步骤3,印刷检验;步骤4,贴片检验;步骤5,贴片检验;步骤6,回流焊;步骤7,焊后检验。
        (2)单侧混合装配。单侧混装方式,指的是PCB单侧是与贴片元件和通孔元件一起混装的元件混装方式。单侧混合组装工艺比全侧混合组装工艺复杂,由于部分元件采用通孔封装,所以有些时候回流需要使用通孔元件,此时使用单侧混合组装会更合适。一般单侧混合组装工艺分为十三步,前七步与全侧组装相同。步骤8,安装插件;步骤9,检查插件;步骤10,波峰焊;步骤11,冷却;步骤12,清理;步骤13,焊接后检查。


        (3)双侧混合装配。双侧混合装配对操作人员的技术水平有较高要求,而双侧混合装配焊接不能一次完成。另外一边的部件在进行安装时,必须确保将之前已贴上或插入的部件进行加固,才能再次安装。一般双面混装工艺过程共十四步,前九步与单面混装过程相同。第10步,加固;第11步,波峰焊;第12步,冷却;第13步,清理;第14步,焊后检查。由上述分析可知,三种不同的装配方式在工艺流程上存在差异。因此,应该选择哪种装配方式来进行作业呢?操作者可以根据电子产品的装配选择合适的表面装配方式。
        3.2 SMT表面贴装技术的应用实践
        SMT表面贴装技术的工艺过程主要分为八个步骤:第一步,PCB质量检验;第二步,PCB预烤;第三步,丝印锡焊膏;第四步,丝印质量检验;第五步,贴装元件;第六步,贴装质量检验;第七步,回流焊;第八步,焊接质量检验。该工艺中,最关键的工序是丝印、焊接和贴装元件。
        (1)丝印:本步骤包括焊膏搅拌和丝印锡焊膏的加工。搅动焊膏的目的在于使焊膏更加均匀,同时控制焊膏的粘度。焊膏粘度是影响印刷性能的最大因素,当焊膏粘度过高时,很难在模板的帮助下完成开孔工作,最终产生不完整的印刷细条;如果焊膏粘度过低,则容易发生塌边、流淌等现象,最终导致印刷线条不平整,从而降低印刷分辨率。一般情况下,焊膏的保存温度应控制在5℃以下,不低于0℃。在这种温度下,焊膏才不会出现分离。因此,在使用焊膏时,应将焊膏置于常温,使其自然升温,20分钟后,用玻璃棒将其搅拌,大约10分钟左右再投入到工艺流程中去使用;此外,焊膏对外部环境也有温度和湿度的要求,温度应不超过25℃,20℃以下。水分应保持在40-60%之间。
        (2)贴装元件:指借助贴装机,将SMC成功地安装到PCB的指定位置。印刷板生产前,需要用贴片机编制程序。写印刷板的程序时,一定要按结构由简单到复杂的顺序来写,即先写阻容类的元件,再写芯片类的元件。每个程序在写完之后都必须对它进行封装,每个程序写完后,系统就自动进入下一个程序的编写过程。应该强调的是,如果元件具有定向性,那么一定要按照相关的图纸说明,按照指定的方向放置。此外,在对芯片类元件进行焊接时,一定要仔细检查焊缝,看焊缝是否平整、完整。在完成编程工作之后,才能进行贴片的生产,这一过程就是贴片机按照新编制的程序,实现自动生产。
        (3)回流焊:整个焊接过程可分为四个步骤(预热—保温—回流—冷却),对焊接温度有很高的要求。预热就是指通过PCB加热,使PCB的温度提高到150摄氏度以上,而不超过170摄氏度,从而使PCB快速进入下一步,也就是保温部分。隔热段的目的是使元件能够在较稳定的温度下持续工作,从而减少各元件之间的温差,有效地平衡电路板温度在180℃左右。回水时,需要使用加热器使其温度不超过250摄氏度,另一部件温度可迅速上升至最高温度。然后用传送带将PCB板从炉内送出,并将其置于室温,直到自然冷却。在整个加热过程中,焊膏中的铅锡粉在高温下熔化,此时焊膏可与PCB板表面连接,待PCB板自然冷却后,便可在PCB板上找到成形良好的焊点。返焊时,焊接质量主要受湿度的影响,如果湿度过高会使零件中的金属产生白色的腐蚀物,为避免这种情况,返焊时必须控制湿度,以保证焊接质量。
        结束语
        总而言之,随着用户对电子产品的要求不断提高,电子产品的生产也需要不断改型,许多电子元器件都利用贴装法代替了传统的插装法,但这对于元器件的焊接提出了更高的要求。随着SMT技术的发展与应用,PCB板的焊接质量得到了有效提高。SMT技术在电子产品生产领域创造了较为可观的经济效益,有效推动了电子产品制造业的发展。
        参考文献
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