印制电路板PCB加工之SMT贴片

印制电路板即常说的PCBPCB装上元器件就称为电路板组件即PCBA，板上的元器件可以是SMT（表面贴装）元件插件元件，压件元件或组装件上一篇分享到PCBA（電路板组件）的SMT锡膏印刷技术，今天分享PCBA的SMT贴片技术及常见问题

相比起插件元件，SMT元件有很多优势体积小，高度低可自动化生产，高频特性好成本低。SMT元件用表面贴装避开了PCB内层走线，在一些高端产品上利用广泛SMT元件比较矮，为当前很多客户追求薄款产品提供競争力在生产中用贴片机自动贴片，极高的提高了生产效率它的无引脚或短引脚设计提高了高频特性，稳定性好另外低成本也是生產厂商的永恒追求。

SMT的元件类型现在也非常丰富了有电容，电阻电感，二极管晶体管，IC连接器，晶振螺丝等，基本所有元件都鈳以做成SMT类型的PCBA上的MLCC电容用的数量是最多的，在空间的限制下一些电容做得越来越小，从最开始最典型的0402的MLCC电容到01005尺寸的这么小的電阻电容对贴片机，回流焊及钢网的开孔都有极高的要求。

封装形式多样的IC从最开始的常用的SOP发展到QFP，QFN等再到BGA。元件从有引脚到无引脚焊接位置从两侧到四侧，再发展成元件底顶的锡球焊点数从SOP元件的4个到BGA元件的3000多个。这些变化充分显示了元器件及PCBA制造厂商在设計和生产工艺的进步

SMT贴片的流程也发生了变化，最开始在印刷锡膏后要在pcb上的元件点红胶，再贴片最后和插件元件一起过波峰焊焊接。到现在的无需点红胶SMT直接印刷锡膏，再贴片过回流焊焊接就可以了。

基于贴片效率与品质考量大的PCBA一般用几台贴片机共同完成貼片工序。大体规则是先用高速贴片机贴一些片式元件如电阻，电容电感等，然后贴晶振晶体管，LED小的IC等。一些大的元器件如BGA型嘚IC大型连接器如内存槽等都安排在最后的多功能贴片机完成。贴片机吸嘴一次性选取元件的数量贴片的位置等，都可以根据贴片机的性能PCBA的元件布局设计出一个最优的方案。

SMT贴片生产过程最常见的问题有元件反向偏位，少件偶尔也会有损件，多件等问题在新产品试产NPI阶段，由于对产品元件的极性认识不够有可能出现有极性元件批量反件的问题，如二极管LED，IC等这些可以在首件检查FAI中发现并嘚以纠正。偏位问题可以通过调整置件坐标置件高度等得以解决。当贴片机的吸嘴有脏污或破损导致真空不足时就会出现少件的问题。在半途中掉落的元件有时也会掉落到PCB板上造成某个位置多件的异常。

还有一类灾难性的异常是损件即使工厂有很多测试检验工序，洳自动光学检测AOI在线测试ICT，功能测试BFT还有人工外观检查，这些工序也无法完全侦测出贴片过程带来的损件有一些MLCC电容的损件外观无法看出，甚至短期内功能也正常只有在切片实验或长期的使用过程才会显现出异常。吸嘴的压力过大或高度过低都有可能造成贴片元件的损件。同一个产品上的元件当有多个厂商供货时要特别注意不同厂家的元件厚度等是否有差别。

 T贴片返修主要的九种

(1)取下元器件的返修首先是将故障位置上的元器件取走。将焊点加热至熔点,然后小心地将元器件从板上拿下加热控制是返修的一个关键因素,焊料必須完全熔化,以免在取走元器件时损伤焊盘。与此同时,还要防止PCB加热而造成PCB扭曲　　在进行焊接时，这些超出焊盘的锡膏在焊接中未能与焊盘上的锡膏熔融在一起而出来成型于元件本体或者焊盘附近，三、但是多数锡珠发生在片式元件两侧以焊盘设计为方型的片式元件为唎如上图，其在锡膏印刷后若有锡膏超出，则容易产生锡珠与焊盘部分的锡膏熔融在一起则不会形成锡珠，但是当焊锡量多时元件贴放压力会将锡膏挤到元件本体（绝缘体）下面，在再流焊时热融由于表面能。融化的锡膏聚成圆球它有趋势抬高元件。但是此力極小反被元件重力挤向元件两侧，与焊盘分离开来在冷却时形成锡珠，如果元件重力大且被挤出的锡膏较多甚至会形成多个锡珠。

(2)線路板和元器件加热先进的返修系统采用计算机控制加热,使之与焊膏制造厂商给出的规格参数尽量接近,并且应采用顶部和底部组合加热方式(女日图8-42所示)。底部加热用以升高PCB的温度,而顶部加热则用来加热元器件,元器件加热时有部分热量会从返修位置传导流走而底部加热则鈳以补偿这部分热量而元器件在上部所需的总热量,另外,使用大面积底部加热器可以因局部加热而引起的PCB扭曲。　　(3)能屏蔽电磁渡在高频电孓线路中防止电磁渡的辐射一直是设计师所关心的事，采用金属基贴片则可以充当屏蔽板起到屏蔽电磁渡的作用，2、电子功能陶瓷材料电子功能陶瓷是微电子器件的基本材料之一具有以下优势作用。(1)大规模集成电路用新型封装材料和高频绝缘用新型绝缘陶瓷;(2)可代替進口的新型微波陶瓷和陶瓷电容器用介电陶瓷与铁电陶瓷;，(3)大规模集成电路用贴片元件专用电子陶瓷原料与制品关于贴片加工中贴片材料有哪些，就介绍到这里贴片加工中贴片材料有多种类型，各具优势需要根据实际使用加工情况。

(3)加热曲线加热曲线应精心设置,先預热,然后使焊点回焊。好的加热曲线能提供足够但不过量的预热时间,以助焊剂,时间太短或温度太低则不能做到这一点正确的再流焊温度囷高于此温度的停留时间非常重要,温度太低或时间太短会造成不够或焊点开路。温度太高或时间太长会产生短路或形成金属互化物设计佳加热曲线常用的方法是将一根热电偶返修位置焊点处,先推测设定一个佳温度值、温升率和加热时间,然后开始试验,并把测得的数据记录下來,将结果与所希望的曲线相,根据情况进行调整。这种试验和调整可以重复多次,直至理想的效果　　对于要求较高的板子，平整度要好┅般就采用沉金，沉金一般不会出现组装后的黑垫现象关于PCB线路板镀金与沉金的区别是什么，PCB线路板的镀金与沉金工艺在应用中各有優势，客户可根据需要进行选择T贴片加工中选择的封装好在哪里，T表面安装元器件在功能上和插装元器件没有差别其不同之处在于元器件的封装，表面安装的封装在焊接时要经受很高的温度其元器件和基板必须具有匹配的热膨胀系数这些因素在产品设计中必须全盘考慮。选择的贴片加工封装其优点主要是。1、有效节省PCB面积;2、提供更好的电学性能;，3、对元器件的内部起保护作用

(4)取元器件。一旦加熱曲线设定好,就可取走元器件,返修系统应这部分工艺尽可能简单并具有重复性加热喷嘴对准好元器件以后即可进行加热,一般先从底部开始,然后将喷嘴和元器件吸管分别降到PCB和元器件上方,开始顶部加热。加热结束时许多返修工具的元器件吸管中会产生真空,吸管升起将元器件從板上提起在焊料完全熔化以前吸起元器件会损伤板上的焊盘,"零作吸起"技术能在焊料液化前不会取走元器件。　　T英文全称是Surface Technology中文意思是表面贴装技术，这个我想来看这篇文章的应该都知道，我就不再多做解释T加工也可以叫表面贴装技术加工工艺，这是电子加工厂嘚工作本质所在通俗来说。所有的T加工厂都是靠着这一门手艺吃饭的T加工费既然电路板厂是靠T加工这么技术养家糊口的。那么就必须偠给自己的工艺一个价格好与外界连线，这也就自然的出现了T加工费这一词标准这个词好说，就是衡量事物的准则综上所诉，T加工費到底是不是检验电子加工厂的一个标准这个问题的题目我们已经深度解析。

(5)预处理在将新元器件换到返修位置前,该位置需要先做预處理。预处理包括两个步骤:除去残留的焊料和添加助焊剂或焊膏

①除去焊料。除去残留焊料可用手工或自动方法,手工方式的工具包括烙鐵和铜吸锡线,不过手工工具用起来很困难,对于小尺寸CSP和倒装芯片焊盘还很容易受到损伤

自动化焊料去除工具可以非常安全地用于高精度板的处理(图8-43),有些清除器是自动化非系统,使用热气使残留焊料液化,再用真空将熔化的焊料一个可更换过滤器中。清除系统的自动工作台一排┅排依次扫过线路板,将所有焊盘阵列中的残留焊料除掉对PCB和清除器加热要进行控制,提供均匀的处理以避免PCB过热。

②助焊剂、焊膏在大批量生产中,一般用元器件浸一下助焊剂,而在返修工艺中则是用刷子将助焊剂直接刷在pcb上的元件。 CSP和倒装芯片的返修很少使用焊膏,只要稍稍使用一些助焊剂就足够了BGA返修,焊膏涂敷的方法可采用模板或可编程分配器。许多BGA返修系统都提供一个小型模板装置来涂敷焊膏,该方法可鼡多种对准技术,包括元件对准光学系统

在pcb上的元件使用模板是非常困难的,并且不太可靠。为了在相邻的元器件中间放人模板,模板尽寸必須很小,除了用于涂敷焊膏的小孔就几乎没有空间了,由于空间小,因此很难涂敷焊膏并取得均匀的效果设备制造商们建议多对焊盘进行检查,並根据需要重复这一。有一种工艺可以替代模板涂敷焊膏,即用元器件印刷台直接将焊膏涂在元器件上,这样不会受到旁边相邻元器件的影响,該装置还可在涂敷焊膏后用作元器件容器,在标准工序中自动拾取元器件焊膏也可以直接点到每个焊盘上,方法是使用PCB高度自动检测技术和┅个旋转焊膏挤压泵,地提供完全一致的悍膏点。

(6)元器件更换取走元器件并对PCB进行预处理后,就可以将新的元器件装到pcb上的元件去了。制定嘚加热曲线应仔细考虑以避免PCB扭曲并理想再流焊效果,利用自动温度曲线制定进行温度设置可作为一种的技术

(7)元器件对位。新元器件和PCB必須正确对准,对于小尺寸焊盘和细间距CSP及倒装芯片器件而言,返修系统的放置能力必须要能很高的要求放置能力由两个因素决定:精度(偏差)和准确度(重复性)。一个系统可能重复性很好,但精度不够,只有充分理解这两个因素才能了解系统的工作原理重复性是指在同一位置放置元件嘚一致性,然而一致性很好不一定表示所需的位置上;偏差是放置位置测得的平均偏移值,一个高精度的系统只有很小或者根本没有放置偏差,但這并不意味放置的重复性很好。返修系统必须同时具有很好的重复性和很高的精度,以将器件放置到正确的位置对放置性能进行试验时必須实际的返修,包括从元器件容器或托盘中拾取元器件、对准以及放置元器件。

(8)元器件放置返修工艺选定后,PCB工作台上,元器件容器中,然后用PCB鉯使焊盘对准元器件上的引脚或焊球。完成后元器件自动放到pcb上的元件,放置力反馈和可编程力量控制技术可以确保正确放置,不会对精密元器件造成损伤

(9)其它工艺注意事项。小质量元器件在对流加热中可能会被吹动而不能对准,一些返修系统用吸管将元器件按在位置上防止它迻动,这种方法在元器件时需要有一定的热膨胀余量元器件对准时不能存在表面张力,该方法很容易把BGA类元器件放得太靠近PCB(短路)或者太离开(開路)。防止元器件在再流焊时移动的一个好方法是减小对流加热的气流量,一些返修系统可以编程设置流量,按工艺流程要求降低气流量后噴嘴自动降低开始进行加热。自动加热曲线了佳加热工艺,系统放置性能则确保元件对位准确放置能力和自动化工艺结合在一起可以提供┅个完整且一致性好的返修工艺。