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SMT电路板装配焊接工艺

发布时间:2016-08-18 08:14:49 分类:企业新闻

 smt电路板装配焊接工艺

smt电路板装配焊接的典型设备有锡膏印刷机、贴片机和再流焊炉。再流焊设备已经在前文中进行了介绍。

6.3.2.1 smt印刷机

⑴ 再流焊工艺焊料供给方法

在再流焊工艺中,将焊料施放在焊接部位的主要方法有焊膏法、预敷焊料法和预形成焊料法。

① 焊膏法:焊膏法将焊锡膏涂敷到PCB板焊盘图形上,是再流焊工艺中常用的方法。焊膏涂敷方式有两种:注射滴涂法和印刷涂敷法。注射滴涂法主要应用在新产品的研制或小批量产品的生产中,可以手工操作,速度慢、精度低但灵活性高。印刷涂敷法又分直接印刷法(也叫模板漏印法或漏板印刷法)和非接触印刷法(也叫丝网印刷法)两种类型,直接印刷法是目前高档设备广泛应用的方法。

② 预敷焊料法:预敷焊料法也是再流焊工艺中经常使用的施放焊料的方法。在某些应用场合,可以采用电镀法和熔融法,把焊料预敷在元器件电极部位的细微引线上或是PCB板的焊盘上。在窄间距器件的组装中,采用电镀法预敷焊料是比较合适的,但电镀法的焊料镀层厚度不够稳定,需要在电镀焊料后再进行一次熔融。经过这样的处理,可以获得稳定的焊料层。

③ 预形成焊料法:预形成焊料是将焊料制成各种形状,如片状、棒状、微小球状等预先成形的焊料,焊料中可含有助焊剂。这种形式的焊料主要用于半导体芯片的键合部分、扁平封装器件的焊接工艺中。

smt印刷机及其结构

图6.16是smt锡膏印刷机的照片,它是用来印刷焊锡膏或贴片胶的,其功能是将焊锡膏或贴片胶正确地漏印到印制板相应的位置上。

 

图6.16smt锡膏印刷机

smt印刷机大致分为三个档次:手动、半自动和全自动印刷机。半自动和全自动印刷机可以根据具体情况配置各种功能,以便提高印刷精度。例如:视觉识别功能、调整电路板传送速度功能、工作台或刮刀45°角旋转动能(适用于窄间距元器件),以及二维、三维检测功能等。

无论是哪一种印刷机,都由以下几部分组成:

·夹持PCB基板的工作台。包括工作台面、真空或边夹持机构、工作台传输控制机构。

·印刷头系统。包括刮刀、刮刀固定机构、印刷头的传输控制系统等。

·丝网或模板及其固定机构。

·为保证印刷精度而配置的其他选件。包括视觉对中系统、擦板系统和二维、三维测量系统等。

⑶ 印刷涂敷法的丝网及模板

在印刷涂敷法中,直接印刷法和非接触印刷法的共同之处是其原理与油墨印刷类似,主要区别在于印刷焊料的介质,即用不同的介质材料来加工印刷图形:无刮动间隙的印刷是直接(接触式)印刷,采用刚性材料加工的金属漏印模板;有刮动间隙的印刷是非接触式印刷,采用柔性材料丝网或金属掩膜。刮刀压力、刮动间隙和刮刀移动速度是保证印刷质量的重要参数。

高档smt印刷机一般使用不锈钢薄板制作的漏印模板,这种模板的精度高,但加工困难,因此制作费用高,适合于大批量生产的高密度smt电子产品;手动操作的简易smt印刷机可以使用薄铜板制作的漏印模板,这种模板容易加工,制作费用低廉,适合于小批量生产的电子产品。非接触式丝网印刷法是传统的方法,制作丝网的费用低廉,印刷锡膏的图形精度不高,适用于大批量生产的一般smt电路板

⑷ 漏印模板印刷法的基本原理

漏印模板印刷法的基本原理见图6.17。

 

图6.17 漏印模板印刷法的基本原理

如图6.17(a)所示,将PCB板放在工作支架上,由真空泵或机械方式固定,已加工有印刷图形的漏印模板在金属框架上绷紧,模板与PCB表面接触,镂空图形网孔与PCB板上的焊盘对准,把焊锡膏放在漏印模板上,刮刀(亦称刮板)从模板的一端向另一端移动,同时压刮焊膏通过模板上的镂空图形网孔印制(沉淀)在PCB的焊盘上。假如刮刀单向刮锡,沉积在焊盘上的焊锡膏可能会不够饱满;而刮刀双向刮锡,锡膏图形就比较饱满。高档的smt印刷机一般有A、B两个刮刀:当刮刀从右向左移动时,刮刀A上升,刮刀B下降,B压刮焊膏;当刮刀从左向右移动时,刮刀B上升,刮刀A下降,A压刮焊膏。两次刮锡后,PCB与模板脱离(PCB下降或模板上升),如图6.17(b)所示,完成锡膏印刷过程。

图6.17(c)描述了简易smt印刷机的操作过程,漏印模板用薄铜板制作,将PCB准确定位以后,手持不锈钢刮板进行锡膏印刷。

焊锡膏是一种膏状流体,其印刷过程遵循流体动力学的原理。漏印模板印刷的特征是:

·模板和PCB表面直接接触;

?刮刀前方的焊膏颗粒沿刮刀前进方向作顺时针走向滚动;

?漏印模板离开PCB表面的过程中,焊膏从网孔转移到PCB表面上。

⑸ 丝网印刷涂敷法的基本原理

用乳剂涂敷到丝网上,只留出印刷图形的开口网目,就制成了非接触式印刷涂敷法所用的丝网。丝网印刷涂敷法的基本原理如图6.18所示。

 

图6.18丝网印刷涂敷法

 

将PCB板固定在工作支架上,将印刷图形的漏印丝网绷紧在框架上并与PCB板对准,将焊锡膏放在漏印丝网上,刮刀从丝网上刮过去,压迫丝网与PCB表面接触,同时压刮焊膏通过丝网上的图形印刷到PCB的焊盘上。

丝网印刷具有以下3个特征:

?丝网和PCB表面隔开一小段距离;

?刮刀前方的焊膏颗粒沿刮板前进方向作顺时针走向滚动;

?丝网从接触到脱开PCB表面的过程中,焊膏从网孔转移到PCB表面上。

下面从理论上说明丝网印刷的工作原理。

丝网印刷时,刮刀以一定速度和角度向前移动,对焊锡膏产生一定的压力,推动焊锡膏在刮刀前滚动,产生将焊锡膏注入网孔所需的压力。由于焊膏和贴片胶都是粘性触变流体,焊膏中的粘性摩擦力使其在刮板与丝网之间产生切变。在刮刀刃边缘附近与网孔交接处,焊膏切变速率大,这就一方面产生使焊膏注入网孔所需的压力,另一方面切变率的提高也使焊膏粘性下降,有利于焊膏注入网孔。所以当刮刀速度和角度适当时,焊膏将会顺利地注入丝网的网孔。因此,刮刀速度、刮刀与丝网的角度、焊膏粘度和施加在焊膏上的压力,以及由此引起的切变率的大小是影响丝网印刷质量的主要因素。它们相互之间还存在一定制约关系,正确地控制这些参数,就能获得优良的焊锡膏印刷质量。

当刮刀完成压印动作后,丝网回弹脱离PCB。结果就在PCB表面和丝网之间产生一个低压区,由于丝网焊膏上面的大气压与这一低压区存在压差,所以就将焊锡膏从网孔中推向PCB表面,形成印刷的焊锡膏图形。如果由于掩膜边界、PCB上的通孔等与大气接触表面的影响,不能形成低压区,焊锡膏仍留在网孔中,就不能形成印刷的焊锡膏图形。实际上,对于成功的印刷,刮刀速度v和焊膏粘度η之间遵循下列关系: ≤某一恒定值。该恒定值由特定印刷条件决定,与丝网线径、丝网与PCB间隙等参数有关。当给定粘度超过某一值时,焊锡膏印刷就不能顺利进行。所以任何给定粘度的焊锡膏,在特定印刷条件下有一个佳的刮刀速度,而刮刀倾角一般为45°。

⑹ 印刷机的主要技术指标

·大印刷面积:根据大的PCB尺寸确定。

·印刷精度:根据印制板组装密度和元器件的引脚间距或球距的小尺寸确定,一般要求达到±0.025mm。

·印刷速度:根据产量要求确定。

来源:SMT电路板装配焊接工艺

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