表面贴装工艺及概念

7．2　表面贴装工艺及概念

工艺属于企业的技术资源和生产要素，它在总体上构成了企业的工艺布局，具体体现为产品加工的工艺过程，其物质承担者就是包括相应技术设备的产品生产线。工艺作为企业的核心技术与制造手段，需要特别注意其系统性、先进性和适应性，避免技术经济失衡。

7．2．1　表面贴装工艺类型及流程

一般来说，不同的组装类型需要不同的表面贴装工艺，表面贴装工艺的分类可从不同角度进行，具体分类情况如表7－2所示。在实际生产中，应根据所用元器件和拥有的生产设备及产品的需要，选择合适的工艺类型。

表7－2　各种表面贴装工艺类型

SMT生产的混装工艺是指在印制电路板板面上既有数量不等的贴片元器件，又混有插装分立元器件，这种工艺的焊接过程比较复杂，常见于消费类、视听类产品，如VCD、DVD中。

按组装方式进行SMT生产的各类工艺具体流程如下。

1．单面组装

单面组装是将全部表面贴装元器件都贴装焊接到印制电路板的一面，按下列步骤进行。

来料检测→丝印焊膏→贴片→回流焊接→清洗→检验→返修。

2．双面组装

双面组装是将表面贴装元器件分别贴装焊接到印制电路板的A、B两面，按下列步骤进行。

来料检测→印制电路板的A面丝印焊膏→贴片→A面回流焊接→翻板→印制电路板的B面丝印焊膏→贴片→修改回流焊机温度参数→B面回流焊接→清洗→检验→返修。

3．单面混装

单面混装是将插装元器件和表面贴装元器件都焊在印制电路板的A面，这时要先贴装后插装。

来料检测→印制电路板的A面丝印焊膏→贴片→A面回流焊接→印制电路板的A面插件→波峰焊或浸焊（少量插件可采用手工焊接）→清洗→检验→返修。

4．双面混装

混装工艺的操作过程总体上是在A面采用锡膏－回流焊工艺焊接IC等表面贴装元器件；在B面涂贴片胶贴装贴片元器件后送入红外炉中固化；再转至A面，插入插装元器件，最后波峰焊接B面，同时完成B面贴片元器件和插装元器件的焊接。焊接全部完成后进行印制电路板整理、清洗、测试和总装。

设表面贴装元器件在印制电路板的A面，插件在B面。这时可选择采用下面两种工艺过程的一种进行贴装。

工艺过程A：来料检测→印制电路板的A面丝印焊膏→贴片→回流焊接A面→印制电路板的B面插件→波峰焊（少量插件可采用手工焊接）→清洗→检验→返修。

工艺过程B：来料检测→印制电路板的A面丝印焊膏→贴片→手工对印制电路板的A面的插件焊盘点锡膏→印制电路板的B面插件→回流焊接→清洗→检验→返修。

如果表面贴装元器件在印制电路板的A、B面，插件在印制电路板的任意一面或两面，则先按双面组装的方法进行双面表面贴装元器件的回流焊接，然后进行两面插件的手工焊接。

选择表面贴装工艺时应考虑的主要因素是：

（1）印制电路板的组装密度；

（2）表面贴装设备条件；

（3）成本和效率。

一般原则，在回流焊接设备和波峰焊接设备都具备的条件下，优先选择回流焊接；选择产品组装方式时一般优选单面混装和单面全表面组装；尽量避免印制电路板两面都有大比重IC等元器件。

表面贴装工艺对于被焊元器件的要求如下。

（1）元器件须具有可焊性。

（2）元器件引脚的焊料涂层厚度应大于8μm，涂层焊料中锡的质量分数应为60%～63%。

（3）元器件必须能在215℃下承受至少10个焊接周期的加热。一般每次焊接应耐受的条件是：汽相回流焊时为215℃，60s；红外回流焊时为230℃，20s；波峰焊时为260℃，10s。

7．2．2　表面贴装工艺过程的基本概念

1．模板

模板又称为丝印网板，是在印制电路板上丝印焊膏的设备。首先根据所设计的印制电路板确定是否需要加工模板。如果印制电路板上的贴片元器件只是电阻、电容且封装为1206以上的，则可不用制作模板，用针筒或自动点胶设备进行锡膏涂敷即可；如果在印制电路板中含有SOT、SOP、PQFP、PLCC和BGA封装的芯片，以及电阻、电容的封装为0805以下的，则必须制作模板。模板一般分为化学蚀刻铜模板和激光蚀刻不锈钢模板两种，铜模板价格低，适用于小批量、试验产品，并且芯片引脚间距应大于0．635mm；不锈钢模板精度高、价格高，适用于大批量、自动生产线，并且芯片引脚间距可小于0．5mm。

2．丝印

丝印的作用是用刮刀将锡膏或贴片胶漏印到印制电路板的焊盘上，为元器件的贴装做准备。将模板固定在丝印台上，通过手动丝印台的上、下、左、右旋钮在丝印平台上确定印制电路板的位置，并将此位置固定；然后将需涂敷的印制电路板放置在丝印平台和模板之间，在模板上放置锡膏，保持模板和印制电路板的平行，用刮刀将锡膏均匀地涂敷在印制电路板上。在使用过程中注意对模板及时清洗，防止锡膏堵塞模板的漏孔。

3．贴装

贴装的作用是将表面贴装元器件准确安装到印制电路板的确定位置上。所用设备有贴片机、真空吸笔或直接用镊子人工贴装。无论放置何种元器件都必须注意对准位置，如果错位，必须用酒精清洗印制电路板，重新丝印，重新放置元器件。

真空吸笔是利用笔内真空拾取贴片元器件的工具，如果元器件面积稍大（如芯片），可在真空吸笔头上添加吸盘，吸力的大小可用旋钮调整。

4．回流焊

回流焊的作用是将焊膏加温熔化，使表面贴装元器件与印制电路板牢固钎焊在一起，以达到设计所要求的电气性能，如完全按照国际标准温度曲线精密控制，可有效防止印制电路板和元器件的热损坏和变形。

5．清洗

贴装好的印制电路板上往往残留有影响电性能的物质或焊接残留物，如助焊剂等，必须清洗，特别是对要求微功耗或高频特性好的产品，一定要进行清洗。所用设备为超声波清洗机或用酒精直接手工清洗。若使用免清洗焊料，一般产品可以免清洗。

6．检验

检验的作用是对贴装好的印制电路板进行焊接质量和装配质量的检验，看是否有不合格的焊点。所用设备有放大镜、显微镜等。

7．返修

所谓返修，是对检测发现故障的印制电路板进行返工，例如，对锡球、锡桥、开路等缺陷进行返工。所用工具为智能烙铁、返修工作站等。返修配置在生产线中任意位置。

7．2．3　表面贴装辅助工艺

表面贴装辅助工艺主要用于解决波峰焊接和回流焊接混合工艺。

1．点胶

将红胶滴到印制电路板的确定位置上，主要作用是将元器件固定到印制电路板上，一般用于印制电路板两面均有表面贴装元器件且有一面进行波峰焊接的情况。所用设备为点胶机、针筒等。

2．固化

将贴片胶受热固化，从而使表面贴装元器件与印制电路板牢固黏结在一起。所用设备为固化炉，位于表面贴装生产线中贴片机的后面。