SMT贴片的三大主要工序详解

Zjianeng

首先SMT（SuRFace Mounted Technology的缩写）的中文意思是“表面贴装技术”，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。SMT贴片的工艺流程很复杂，不同的产品工艺有所不同，基本流程如下：来料检验——烧录——印刷——检验——贴装——炉前检验——回流焊接——AOI检测——返修——测试——组装。
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    在SMT贴片加工过程中，不管再多的流程或者工序都少不了SMT的三大主要工序：印刷——贴片——回流（焊接），这是最传统的工序，也是最基本的工序，几十年来不管怎么演变都脱离不了这三大工序，当然，现在这三个工序已经全部是由设备自动化完成。

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    印刷
    印刷就像印刷工厂把油墨通过排版印在纸张上的原理是一样的，只是我们这里说的是把锡膏印刷在PCB基板上。印刷所用到的设备与工具有：
0 |  o6 q# e* E" _, D; c# n. @: [( a    印刷机：全自动印刷机和半自动印刷机，比如木瓜贴片打样用的是全自动印刷机；
    锡膏：锡膏是一种材料，是用来固定物料与PCB板的一种特殊材料；
    钢网：简单的说就是一个模具，把PCB板上有焊盘的位置镂空，方便锡膏从这些镂空的位置渗到焊盘上。它是一张很薄的钢片，用网框固定钢片，非常平整，最常用的厚度为0.10mm，根据不同产品上元器件的不同而选择不同的钢片厚度，和制作工艺。这个是根据研发或者客户提供的Gerber文件中有一个paste mask文件来制作的，这个工作是在生产前需要完成的，因为钢网制作有另外的制作流程和制作工艺，钢网的质量决定了贴片的产品质量，所以至关重要。越是精密的元器件越能体现钢网的重要性，而且不同的印刷机对钢网开孔的要求也有轻微的不同，根据个人经验总结，如果产品上有0.4pitchBGA等类似精密器件，建议不要客供钢网，可由生产工厂的专业人员制作，因为工艺是没有严格标准的，具体的细节，工厂的工艺工程师是最清楚和最了解的。
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    通过了解印刷所需要的工具后，相信大家对基本的操作有一些理解。简单的操作就是把钢网安装在印刷机内，在钢网上添加锡膏，PCB板进入到印刷机的轨道上，通过印刷机的相机扫描PCB板和钢网上的mark 点，对位完成后，印刷机平台上升，贴合钢网，印刷机上的刮刀45°倾斜的将锡膏从钢网上刮过，通过钢网镂空的位置将锡膏刮到PCB板上的焊盘上，这就是一个完整的印刷过程。如果没有不良就是完美的，如果有不良需要现场设备工程师微调。根据多年的现场工艺分析，印刷这个工序是SMT贴片三大工序的重中之重，因为SMT制程不良有70%与这个工序有关。

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    贴片
    贴片，也称SMT，就是把元器件用贴片机设备贴装在印刷好的PCB板上。贴片这一过程之所以用“贴”字，是因为锡膏内有助焊剂的成分，有一定的粘性，能够在没有熔化的时候，也能够黏住元器件。SMT又称贴片，把物料贴在电路板上的意思。
    贴片的原理简单，同时也复杂，简单的是因为它是由原始的手工焊接演化而来的，即用镊子夹着元器件放在电路板上，而贴片机是用贴装头通过真空吸着元器件贴在PCB板上；复杂是因为实际贴片的情况是非常复杂的，设备也很精密，通过技术的改进把传统的手插件全部改成了贴片件，大大的提供了生产效率，整个行业的供应链都随之改变，发生了翻天覆地的变化。
    那么贴片机的作业原理是怎样的呢？
; M& r3 I0 b# x9 n& N  w    产品贴片程序：任何一种贴片机都将需要通过客户提供的Gerber，坐标文件，BOM，位置图来提前制作贴片程序。再通过贴片机的贴片头（吸嘴），feeder，轨道共同完成整个贴片过程。
    吸嘴：贴片头上面由12个吸嘴，吸嘴中心的空的，通过真空吸取物料。
    Feeder：就是供料器，根据贴片机程序员制作的贴片程序，将其打印成站位表，作业人员按照站位表顺序把物料安装在feeder上，一排排的feeder安装到贴片机上，插电，齿轮带动料带，料带前进程序指令指定吸嘴到指定的位置吸取物料，然后贴到坐标指定的位置。
    注意事项：
; I: c+ l+ O" `3 L; I9 D( r  a、不同大小的物料用不同大小的吸嘴和不同大小的feeder；
+ Q0 v6 O0 l! F- G9 y8 i2 t& K# u+ \$ Y  b、吸嘴是通过真空取料，所以在设计及物料承样时就要注意物料表面是否平整，且不漏真空，方便吸取。如果是特殊物，如：接触天线，镂空器件，表面的则需要供应商增加“帽”或者表面贴高温胶纸。
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  c、尽量不要使用散料。

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    回流
    经过印刷锡膏和贴片两个工序后就是回流焊接。所有的元器件都贴好以后，PCB板就会被贴片机的送至接驳台，由人工目检，或者由炉前AOI机器检查，检验是否有元器件贴片不良，如果没什么问题，就可以过炉。
    说到回流焊这个名字，很多人可能不知道什么是“回流”，并不是说锡膏从这里流到那里，回流焊来自“Reflow Soldering”，此处“回流”的真实含义是“把颗粒状的锡膏，变成能够流动的液体，再凝固成合金状态”的意思。回流炉是一个带有像自行车链条一样的“烤箱”，不过它是一个长方形炉子，通过链条运输PCB板，把锡膏加热、熔化，把元器件固化在PCB板焊盘上。回流炉内有热风装置，分成多个温度区，逐步加热，用一个曲线来形容一般分为四个关键区域。
    预热区：将PCB与元器件进行预热，针对回流炉说的是前一到三个加热区间的加热作用．更高预热，使被焊接材料达到热均衡，锡膏开始活动，助焊剂等成份受到温度上升而开始适量的挥发，主要是为后面的良好焊接起到一个铺垫作用。
    恒温区：除去表面氧化物，锡膏开始活跃，此时焊膏处在将溶未溶状态，针对回流焊炉的第五六七三个加热区间加热。
    回流区：也是焊接区，是整个回流炉温度最高的区域，使其达到锡膏的熔点，这个熔点常用的无铅锡膏一般在220°C开始完成熔融，时间大约40s。
1 G% R" L3 l  d    冷却区：从溶点缓慢的降至50度左右， 合金焊点的形成过程。
    这样，整个回流过程就算完成，这个过程通常需要持续6分钟左右。
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锡膏印刷-原件贴片-回焊流