SMT贴片加工

一、SMT贴片加工概述

SMT是电子电路表面组装技术(Surface Mount Technology,SMT),称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(简称SMC/SMD,中文称片状元器件)安装在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通过再回流焊或浸锡焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

SMT贴片加工

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在通常情况下我们用的电子产品都是由pcb加上各种电容,电阻,芯片等电子元器件按造成事先设计好的电路图而成的,所以市场上形形色色的电器需要各种不同的smt贴片加工工艺来进行加工。

SMT贴片加工发展的趋势

SMT贴片加工发展的趋势

二、SMT贴片加工发展的趋势

有的人可能会问接个电子元器件为什么要做到这么复杂呢? 这其实是和我们的电子行业的发展是有密切的关系的。如今,电子产品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。 电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件。 产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用。 电子科技革命势在必行,追逐国际潮流。可以想象,在intel,amd等国际cpu,图象处理器件的生产商的生产工艺精进到20几个纳米的情况下,smt这种表面组装技术和工艺的发展也是不得以而为之的情况。

smt贴片加工的优点:组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。 可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化,提高生产效率。降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。

SMT贴片加工厂的诞生

SMT贴片加工厂的诞生

三、SMT贴片加工厂的诞生

正是由于smt贴片加工的工艺流程的复杂,所以出现了很多的smt贴片加工的工厂专业做smt贴片的加工,在深圳,得益于电子行业的蓬勃发展,smt贴片加工成就了一个行业的繁荣。
其中深圳市港泉表贴技术有限公司目前是全国唯一一家以专业表贴技术为核心的技术研发型核心企业,许多表面贴装技术都是从港泉SMT传播开来,为此港泉SMT并得到了许多同行及客户的认可,其贴片加工的直通率达99%以上。

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四、SMT贴片加工的主要设备

SMT生产线主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备有检测设备、返修设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。

1,印刷机

印刷机是用来印刷焊膏或贴片胶的,其功能是将焊膏或贴片胶正确地漏印到印制板相应的位置上。
用于SMT的印刷机大致分为三种档次:手动、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,以提高印刷精度。例如:视觉识别系统、干、湿和真空吸擦板功能、调整离板速度功能、工作台或刮刀45°角旋转功能(用于窄间距QFP器件),以及二维、三维测量系统等。

SMT贴片加工的主要设备全自动印刷机

SMT贴片加工的主要设备全自动印刷机


1.印刷机的基本结构
无论是那一种印刷机,都由以下几部分组成:
(1)夹持基板(PCB)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。
(2)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。
(3)丝网或模板以及丝网或模板的固定机构。
(4)为保证印刷精度而配置的其它选件。
包括视觉对中系统、擦板系统;二维、三维测量系统等。

2.印刷机的工作原理
焊膏和贴片胶都是触变流体,具有粘性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时,对焊膏产生一定的压力,推动焊膏在刮板前滚动,产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力。焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变,切变力使焊膏的粘性下降,有利于焊膏顺利地注入网孔或漏孔。刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊膏的粘度之间都存在一定的制约关系,因此,只有正确地控制这些参数,才能保证焊膏的印刷质量。

3.印刷机的主要技术指标
最大印刷面积:根据最大的PCB尺寸确定。
印刷精度:根据印制板组装密度和器件的引脚间距或球距的最小尺寸确定,一般要求达到±0.025mm。
印刷速度:根据产量要求确定。

2,SMT贴片机

SMT贴片相当于机器人的机械手,把元器件按照事先编制好的程序从它的包装中取出,并贴放到印制板相应的位置上。

SMT贴片机

SMT贴片机


a.贴装机的的基本结构
(1)底座——用来安装和支撑贴装机的全部部件,目前趋向采用铸铁件。铸铁件具有质量大、振动小的特点,有利于保证贴装精度。
(2)供料器——供料器用来放置各种包装形式的元器件,有散装、编带、管装和托盘四种类型。贴装时将各种类型的供料器分别安装到相应的供料器架上。
(3)印制电路板传输装置——目前大多数贴装机直接采用轨道传输,也有一些贴装机采用工作台传输,即把PCB固定在工作台上,工作台在传输轨道上运行。
(4)贴装头—贴装头是贴装机上最复杂、最关键的部件,它相当于机械手,用来拾取和贴放元器件。
(5)贴装头的x、Y定位传输装置——有机械丝杠传输(一般采用直流伺服电机驱动);磁尺和光栅传输。从理论上讲,磁尺和光栅传输的精度高于丝杠传输;但是在维护修理方面,丝杠传输比较容易。
(6)贴装工具(吸嘴)——不同形状、大小的元器件要采用不同的吸嘴进行拾放,一般元器件采用真空吸嘴,对于异形元件(例如没有吸取平面的连接器等)也有采用机械爪结构的。
(7)对中系统——有机械对中、激光对中、激光加视觉对中,以及全视觉对中系统。
(8)计算机控制系统——计算机控制系统是贴装机所有操作的指挥中心,目前大多数贴装机的计算机控制系统采用Windows界面。

b.贴装机的主要技术指标
(1)贴装精度:贴装精度包括三个内容:贴装精度、分辨率和重复精度。
贴装精度——是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量。一般来讲,贴装Ch中元件要求达到±0.1mm,贴装高密度窄间距的SMD至少要求达到±0.06mm。
分辨率——分辨率是贴装机运行时最小增量(例如丝杠的每个步进为0.01 mm,那么该贴装机的分辨率为0.1mm)的一种度量,衡量机器本身精度时,分辨率是重要指标。但是,实际贴装精度包括所有误差的总和,因此,描述贴装机性能时很少使用分辨率,一般在比较贴装机性能时才使用分辨率。
重复精度——重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力。贴装精度、分辨率、重复精度之间有一定的相关关系。
(2)贴片速度:一般高速机贴装速度为0.2S/Chip元件以内,目前最高贴装速度为0.06S/Ch中元件;高精度、多功能机一般都是中速机,贴装速度为0.3-0.6S/Chip元件左右。
(3)对中方式:贴片的对中方式有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光和视觉混合对中等。其中,全视觉对中精度最高。
(4)贴装面积:由贴装机传输轨道以及贴装头运动范围决定,一般最小PCB尺寸为50x50mm,最大PCB尺寸应大于250x300mm。
(5)贴装功能:一般高速贴装机主要可以贴装各种Chip元件和较小的SMD器件(最大25x30mm左右);多功能机可以贴装从1.0×0.5mm(目前最小可贴装0.6×0.3mm)——54x54mill(最大60x60mm)SMD器件,还可以贴装连接器等异形元器件,最大连接器的长度可达150mm。
(6)可贴装元件种类数:可贴装元件种类数是由贴装机供料器料站位置的数量决定的(以能容纳8mm编带供料器的数量来衡量)。一般高速贴装机料站位置大于120个,多功能机制站位置在60—120之间。
(7)编程功能:是指在线和离线编程以及优化功能。

3,回流焊炉
回流焊炉是焊接表面组装元器件的设备。回流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外炉加热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行的是全热风炉,以及红外加热风炉。

SMT贴片加工回流焊炉

SMT贴片加工回流焊炉


1.回流焊炉的基本结构
回流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB传输装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置,以及计算机控制系统组成。
回流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。
2.回流焊炉的主要技术指标
(1)温度控制精度(指传感器灵敏度):应达到±0.1-0.2;
(2)传输带横向温差:要求土5℃以下:
(3)温度曲线测试功能:如果设备无此配置,应外购温度曲线采集器;
(4)最高加热温度:一般为300-350℃,如果考虑无铅焊料或金属基板,应选择350℃以上。
(5)加热区数量和长度:加热区数量越多、长度越长,越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生产选择4-5温区,加热区长度1.8m左右即能满足要求。
(6)传送带宽度:应根据最大和最宽PCB尺寸确定

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五、SMT贴片加工工艺的构成:

印刷(红胶/锡膏)–> 检测(可选AOI全自动或者目视检测)–>贴装(先贴小器件后贴大器件:分高速贴片及集成电路贴装)–>检测(可选AOI 光学/目视检测)–> 焊接(采用热风回流焊进行焊接)–> 检测(可分AOI 光学检测外观及功能性测试检测)–> 维修(使用工具:焊台及热风拆焊台等)–> 分板(手工或者分板机进行切板)

工艺流程简化为:锡膏印刷–> 零件贴装–> AOI光学检测–>回流焊接–>AOI光学检测–> 维修–> 分板。

SMT贴片加工工艺

SMT贴片加工工艺

1,锡膏印刷

其作用是将锡膏呈45度角用刮刀漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为印刷机(锡膏印刷机),位于SMT生产线的最前端。

2,零件贴装

其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机,位于SMT生产线中印刷机的后面,一般为高速机和泛用机按照生产需求搭配使用。

3,回流焊接

其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固焊接在一起。所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面,对于温度要求相当严格,需要实时进行温度量测,所量测的温度以profile的形式体现。

4,AOI光学检测

其作用是对焊接好的PCB板进行焊接质量的检测。所使用到的设备为自动光学检测机(AOI),位置根据检测的需要,可以配置在生产线合适的地方。有些在回流焊接前,有的在回流焊接后

5,维修

其作用是对检测出现故障的PCB板进行返修。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在AOI光学检测后

6,分板

其作用对多连板PCBA进行切分,使之分开成单独个体,一般采用V-cut与 机器切割方式

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六、SMT贴片加工常用术语

SMT――表面组装技术;
PCB――印制电路板;
SMA――表面组装组件;
SMC\SMD――片式元件片/片式器件
FPT――窄间距技术。FPT是指将引脚间距在0.635-0.3mm之间的SMD和长乘宽小于等于1.6mm*0.8mm的SMC组装在PCB上的技术。
MELF――园柱形元器件
SOP――羽翼形小外形塑料封装;
SOJ――J形小外形塑料封装;
TSOP――薄形小小外塑料封装;
PLCC――塑料有引线(J形)芯片载体;
QFP――四边扁平封装器件;
PQFP――带角耳的四边扁平封装器件;
BGA――球栅阵列(ball grid array);
DCA――芯片直接贴装技术;
CSP――芯片级封装(引脚也在器件底下,外形与BGA相同,封装尺寸BGA小。芯片封装尺寸与芯片面积比≦1.2称为CSP);
THC――通孔插装元器件。

SMT贴片加工工艺的分类

SMT贴片加工工艺的分类

七、SMT贴片加工工艺的分类

按焊接方式,可分为再流焊和波峰焊两种类型

1,再流焊工艺

先将微量的锡铅(SN/PB)焊膏施加到印制板的焊盘上,再将片式元器件贴放在印刷板表面规定的位置上,最后将贴装好元器件的印制板放以再流焊设备的传送带上,从炉子入口到出口(大约5-6分钟)完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。

2,波峰焊工艺

先将微量的贴片胶(绝缘粘接胶)施加到印制板的元器件底部或连忙缘位置上,再将片式元器件贴放在印制表面规定的位置上,并进行胶固化。片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面,然后插装分立元器件,最后对片式元器件与插装元器件同时进行波峰焊接。

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