SMT技術(shù)起源于60年代,最初由美國IBM公司進行技術(shù)研發(fā),之后于80年代后期漸趨成熟。顧名思義,SMT是指表面貼裝技術(shù)(英文:Surface Mounted Technology),是一種將元器件貼裝或直接放置在印刷電路板表面的電子線路生產(chǎn)技術(shù)。
1、SMT貼裝
需要表面貼裝元器件的位置都需要平整,通常焊錫、沉銀或者沉金并沒有通孔的焊接位置被稱為“焊盤”。錫膏,一種由鉛錫成分和助焊混合物組成具有粘性的物質(zhì),借助錫膏印刷機,滲透過不銹鋼或鎳制鋼網(wǎng)附著到焊盤上,也可通過噴印原理來完成,類似于噴墨打印機。錫膏印刷完畢后,電路板將經(jīng)過拾取和放置設(shè)備,通過相應(yīng)的傳送帶進行貼裝。將要被貼裝的元器件一般放置在紙質(zhì)或塑料的管道中,并借助飛達安裝在SMT貼片機器上。一些個頭比較大的集成電路將通過防靜電托盤傳送。SMT設(shè)備從飛達中取出相應(yīng)的元器件并將其貼裝到PCB上,由于PCB上的錫膏具有一定的粘性,因而在焊盤上的元器件有很好的附著效應(yīng)。
此時,PCB板將被傳送至回流焊錫爐中?;亓骱赶阮^擁有一個預(yù)熱區(qū),電路板和元器件的溫度逐漸上升,然后進入高溫區(qū),錫膏會融化并綁定焊盤和元器件,融化的錫膏表面張力會讓元器件保留在所處位置,不發(fā)生偏移,甚至該表面張力會自動將略有偏位的元器件拉回到正確位置。回流焊接技術(shù)有很多種,一種是使用紅外燈(被稱為紅外回流焊),另一種是使用熱氣對流,還有一種是最為流行的技術(shù),便是采用特殊的高沸點碳氟化合物液體(被稱為蒸汽回流焊)。鑒于環(huán)境考慮,這種技術(shù)在無鉛法規(guī)出臺后,逐漸放棄。2008年之前,采用標(biāo)準(zhǔn)空氣或者氮氣對流回流焊是主流。每種方法都有其優(yōu)劣勢。紅外照射方式,板設(shè)計者必須注意:短元器件不會被高的元件所遮擋,但是如果設(shè)計者知道生產(chǎn)過程中使用蒸汽回流焊或者對流回流焊的話,元件位置便不會是需要考慮的因素。在回流焊階段,一些非常規(guī)或者熱敏感元器件需要手工焊接,但對于大量的這種元件,就需要通過紅外光束或者對流設(shè)備來完成相應(yīng)的回流焊接工藝。
完成焊接過程后,板面需要經(jīng)過清洗,以去除松香助焊劑以及一些錫球,防止他們造成元件之間的短路。松香助焊劑通過碳氟化合物溶劑、高燃點碳氫化合物溶劑或者低燃點溶劑(比如從橙皮中提取的檸檬油精)進行清除。水溶性助焊劑通過離子水和清潔劑清除,然后利用風(fēng)刀快速移除表面水分。但是,絕大不分的貼裝執(zhí)行無清洗過程,即松香助焊劑將留在PCB板的表面,這將節(jié)約清洗成本、提高生產(chǎn)效率、減少浪費。
一些SMT貼裝生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),比如IPC(Association Connecting Electronics Industries)需要執(zhí)行清洗標(biāo)準(zhǔn),以便確保PCB板的清潔,甚至一些無須清理的助焊劑也必須被清除。正確的清晰將清理掉線路之間的肉眼無法識別的助焊劑、臟污和雜質(zhì)等。但是,并不是所有廠商會嚴格遵從IPC標(biāo)準(zhǔn)并顯示在板面上,或者客戶根本不在意。事實上,很多廠家的制作標(biāo)準(zhǔn)是比IPC標(biāo)準(zhǔn)更加的嚴格。
最后,PCB板需要經(jīng)過目檢,查看是否元件漏貼、方向錯誤、虛焊、短路等。如果需要,有問題的板需要送至專業(yè)的返修臺進行維修,比如經(jīng)過ICT測試或者FCT功能測試環(huán)節(jié),直至測試PCB板工作正常。
2、THT焊接
在該行業(yè),有SMD(surface-mount device,表面貼裝器件)和THT(through-hole technology穿孔插裝技術(shù))兩種方法。兩種技術(shù)可以在同一塊PCB板上應(yīng)用,只不過穿孔插裝技術(shù)應(yīng)用在哪些不適合表面貼裝的元器件(比如大的變壓器、連接器、電解電容等)。
THT采用有引線元器件,在印制板上設(shè)計好電路連接導(dǎo)線和安裝孔,通過把元器件引線插入PCB上預(yù)先鉆好的通孔中,暫時固定后在基板的另一面采用波峰焊接等軟釬焊技術(shù)進行焊接,形成可靠的焊點,建立長期的機械和電氣連接,元器件主體和焊點分別分布在基板兩側(cè)。采用這種方法,由于元器件有引線,當(dāng)電路密集到一定程度以后,就無法解決縮小體積的問題了。同時,引線間相互接近導(dǎo)致的故障、引線長度引起的干擾也難以排除。
除了上面典型的SMT技術(shù)外,還有很多特殊封裝元件的SMT貼片加工工藝,比如BGA焊接、PoP工藝等,具有非常復(fù)雜的貼裝和波峰焊接要求,有興趣的工程師可以在網(wǎng)上自行搜索了解。
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