電子工藝實訓

電子工藝實訓

片狀元器件（surfacemountcomponent/device）

(SMC)/SMD元器件的特點特征：無引線或短引線－－小型化①片狀元件小、輕、薄。安裝密度高、體積和重量為60%普通元器件。②高頻特性好，減小了引線分部電容，降低了寄生電容和電感，增強了抗電磁干擾和射頻干擾能力。③易于實現(xiàn)自動化，組裝時無需鉆孔、剪線、打彎等工序，降低了成本，易于大規(guī)模生產(chǎn)。片狀元器件的包裝

片狀元器件包裝形式有以下三類：1、散裝（或稱袋裝），用字母B表示，可供手工貼裝、維修和大數(shù)量漏斗貼裝使用。2、盒式包裝：用C表示，將片狀元件按一定方向排列在塑料盒中，適合夾具式貼片機使用。3、編帶包裝：用T或U表示，將貼片元件按一定方向逐只裝入紙編帶或塑料編帶孔內(nèi)并封裝，再卷繞在帶盤上，適合全自動貼片機使用。SMT工藝介紹傳統(tǒng)穿孔式電子組裝流程乃是將組件之引腳插入PCB的導孔固定之后，利用回流焊的制程，如圖一所示，經(jīng)過助焊劑涂布、預熱、焊錫涂布、檢測與清潔等步驟而完成整個焊接流程。由于電子工業(yè)之產(chǎn)品隨著時間和潮流不斷的將其產(chǎn)品設(shè)計成短小輕便，相對地促使各種零組件的體積及重量愈來愈小，其功能密度也相對提高，以符合時代潮流及客戶需求，在此變遷影響下，表面黏著組件即成為PCB上之主要組件，其主要特性是可大幅節(jié)省空間，以取代傳統(tǒng)浸焊式組件(DualInLinePackage；DIP)。SMT工藝步驟錫膏印刷(StencilPrinting)：錫膏為表面黏著組件與PCB相互連接導通的接著材料，首先將鋼板透過蝕刻或雷射切割后，由印刷機的刮刀(squeegee)將錫膏經(jīng)鋼板上之開孔印至PCB的焊墊上，以便進入下一步驟。組件置放(ComponentPlacement)：組件置放是整個SMT制程的主要關(guān)鍵技術(shù)及工作重心，其過程使用高精密的自動化置放設(shè)備，經(jīng)由計算機編程將表面黏著組件準確的置放在已印好錫膏的PCB的焊墊上。由于表面黏著組件之設(shè)計日趨精密，其接腳的間距也隨之變小，因此置放作業(yè)的技術(shù)層次之困難度也與日俱增?；亓骱附?ReflowSoldering)：回流焊接是將已置放表面黏著組件的PCB，經(jīng)過回流爐先行預熱以活化助焊劑，再提升其溫度至183℃使錫膏熔化，組件腳與PCB的焊墊相連結(jié)，再經(jīng)過降溫冷卻，使焊錫固化，即完成表面黏著組件與PCB的接合。焊膏印刷在手動或者半自動印刷機中，是通過手工用刮刀把焊膏放到模板/絲網(wǎng)的一端。自動印刷機會自動地涂布焊膏。在接觸式印刷過程中，電路板和模板在印刷過程中保持接觸，當刮刀在模板上走過時，電路板和模板是沒有分開的。在非接觸式印刷過程中，絲網(wǎng)在刮刀走過之后剝離或者脫離電路板，在焊膏涂布完了之后回到最初的位置。網(wǎng)板與電路板的距離和刮刀壓力是兩個與設(shè)備有關(guān)的重要變量。

鋼網(wǎng)印刷分配：將焊膏通過一定形狀模板一次性均勻漏印到PCB的焊盤上，該分配方法具有焊膏涂覆均勻，準確等特色，適合于同種規(guī)格PCB板批量焊膏分配。高精度絲印臺成型鋼網(wǎng)焊膏分配焊膏印刷刮刀磨損、壓力和硬度決定了印刷質(zhì)量。它的邊緣應當鋒利而且是直的。刮刀的壓力較低，這會造成印刷遺漏和邊緣粗糙；而刮刀的壓力高或者刮刀軟，印刷到焊盤上的焊膏會模糊不清，而且可能會損壞刮刀、模板或者絲網(wǎng)。雙倍厚度的模板可以把適當數(shù)量的焊膏加到微間距組件焊盤和標準焊表面安裝組件焊盤。這要用橡皮刮刀迫使焊膏進入模板上的小孔。使用金屬刮刀可以防止焊膏體積出現(xiàn)變化，但是需要修改模板上孔的設(shè)計，避免把過多的焊膏涂在微間距焊盤上。模板孔的寬度與厚度之比最好是1:1.5，這樣可以防止出現(xiàn)堵塞。

粘合劑/環(huán)氧化樹脂與點膠技術(shù)環(huán)氧化樹脂粘合劑的涂敷能力好、膠點的形狀和尺寸一致、濕潤性和固化強度高、固化快、有柔性，而且能夠抗沖擊。它們還適合高速涂敷非常小的膠點，在固化后電路板的電氣特性良好。粘接強度是粘合劑性能中最重要的參數(shù)。組件和印刷電路板的粘接度，膠點的形狀和大小，以及固化程度，這些因素將決定粘接強度。流變性會影響環(huán)氧化樹脂點的形成，以及它的形狀和尺寸。為了保證膠點的形狀合乎要求，粘合劑必須具有觸變性，意思是粘合劑在攪動時會越來越稀薄，而在靜止時則越來越稠。在建立可重復使用的粘合劑涂敷系統(tǒng)時，最重要的一點是如何把各種正確的流變特性結(jié)合起來。組件貼裝貼裝組件就是從傳送帶、傳送架或者料盤中拾取組件，然后再把它們正確地貼到電路板上。組件貼裝分為手動貼裝、半自動貼裝和全自動貼裝。手動貼裝非常適合返修時使用，但是它的精確度差，速度也不快，不適合目前的組件技術(shù)和生產(chǎn)線的要求。半自動貼裝是用真空的辦法把組件吸起來，然后放到電路板上。這個方法比手動貼裝快得多，但是，由于它需要人的干預，還是會有出錯的可能。全自動貼裝在大批量組裝中的應用非常普遍。高速組件貼裝使用的可能就是這種機器，貼片速度從每小時三千到八萬個組件不等。

器件貼裝

貼片器件貼裝通常有兩種方法：A、采用真空吸筆貼裝；B、采用具有圖像放大系統(tǒng)的精密貼片臺貼裝。

真空吸筆貼裝：真空吸筆主要用于重量在500mg以下微型器件的貼放。由于自帶電磁釋放器，通過吸筆孔的人工掩放來控制器件的貼放。該設(shè)備具有操作簡單、速度快的特點，但不適合體積大、引腳多的IC貼裝。

真空吸筆

精密貼片臺貼裝：精密IC貼片臺具有機械3自由度，x,y軸可精密微調(diào)，z軸可大范圍調(diào)整，同時配備大倍率攝像頭及彩色顯示終端，極適合于高精密封裝器件的貼裝。

流水線貼裝：在線路板貼片器件焊接及學生SMT實訓過程中,一般線路板貼片器件的數(shù)量在數(shù)十個以上，因此，在回流焊整個工藝過程中，貼片是最復雜、最關(guān)鍵的一環(huán)。采用貼片流水線作業(yè)，輔以工藝圖，有助于提高貼片效率，增加貼片成功率，同時使學生了解流水作業(yè)的流程。精密IC貼片臺表面貼裝流水線焊接在無鉛再流焊方面，最常見的問題是，氣泡、電路板變形和元件的損壞，這些都是再流焊工藝在超出技術(shù)規(guī)范規(guī)定的范圍時造成的。有一些元件，例如，鋁電解電容器和一些其他塑料連接器，要求溫度比較低，要防止溫度過高而造成損壞，但是象插座這樣的大元件需要更多的熱量才能得到好的焊點，因此當電路板上有這些不同類型元件時，制定再流焊溫度曲線是一個挑戰(zhàn)性的問題。向后兼容性（裝在錫鉛電路板上的無鉛BGA元件）也使問題變得更加復雜。在對流焊接中，再流焊的溫度較高，這表示，要求助焊劑不可以很容易就燃燒。對再流焊爐來說，助焊劑收集系統(tǒng)不僅要在更高的溫度下工作，并且要容納更多的助焊劑?；亓骱附?/p>

回流焊又稱再流焊，它是通過重新熔化預先放置的焊料而形成焊點，在焊接過程中不再添加任何焊料的一種焊接方法。回流焊機分為有鉛回流焊機和無鉛回流焊機?；亓骱笝C一般由預熱區(qū)、保溫區(qū)、再流區(qū)、冷卻區(qū)等幾大溫區(qū)組成，同時各大溫區(qū)又可分成幾個小溫區(qū)。無鉛回流焊機比有鉛回流焊機具有更多的溫區(qū)，其焊接工藝更復雜。由于大型回流焊機設(shè)計復雜，成本高，導致價格昂貴，所以在教學實訓當中，可采用小型回流焊機進行實訓，既滿足了教學需求，了解了回流焊全過程，又節(jié)省了高額的設(shè)備投入。

小型回流焊機特點：

1、由多溫度控制段替代多溫區(qū)設(shè)計，大大降低設(shè)備復雜程度，減小設(shè)備體積；

2、進倉、預熱、保溫、焊接、冷卻、出倉全過程由微電腦自動控制，并具有全過程的圖形界面顯示。焊接好樣板分配焊膏樣板小型回流焊主機

常見回流焊接缺陷：1、橋連/橋接；2、立碑/吊橋；3、錯位；4焊膏未熔化；5、吸料/芯吸現(xiàn)象。橋連/橋接：焊料在不需要的金屬部件之間產(chǎn)生連接，造成短路現(xiàn)象，此缺陷一般為焊膏分配過多引起；立碑/吊橋：重量輕的片狀元件出現(xiàn)立起現(xiàn)象，根本原因是元件兩邊的濕潤力不平衡；錯位：元件位置移動出現(xiàn)開路狀態(tài)，產(chǎn)生此缺陷的主要原因是器件貼裝位置不準確；焊膏未熔化：產(chǎn)生此缺陷的主要原因是焊接溫度設(shè)置不合理；吸料/芯吸：焊料脫離焊盤沿引腳上行到芯片本體之間，形成嚴重的虛焊現(xiàn)象，產(chǎn)生此缺陷的主要原因是元件引腳導熱率大，升溫迅速，使焊料與器件引腳間的濕潤力遠大于焊料與焊盤之間的濕潤力，解決辦法是使PCB板充分預熱。

波峰焊接工藝流程電阻電容成型手動插件上板波峰焊接出板線路板剪腳超聲波清洗流水線檢修波峰焊工藝流程圖

波峰焊及基本原理：波峰焊接（波峰焊）主要用于傳統(tǒng)通孔插裝印制電路板電裝工藝，以及表面組裝與通孔插裝元器件的混裝工藝。完成點膠、貼裝、膠固化、插裝通孔元器件的印制板從波峰焊機的入口端隨傳送帶向前運行，通過焊劑發(fā)泡(或噴霧)槽時，印制板下表面的焊盤、所有元器件端頭和引腳表面被均勻地涂覆上一層薄薄的焊劑。隨著傳送帶運行，印制板進入預熱區(qū)，焊劑中的溶劑被揮發(fā)掉，焊劑中松香和活性劑開始分解和活性化，印制板焊盤、元器件端頭和引腳表面的氧化膜以及其它污染物被清除；同時，印制板和元器件得到充分預熱。

波峰焊接

用途：主要用于線路板助焊劑、油污等污漬的清洗，恢復線路板的清潔、光亮。

工作原理：超聲波功率發(fā)生器產(chǎn)生20-40KHz的超聲電能，通過超聲換能器轉(zhuǎn)換為機械振動，清洗液在超聲波的作用下，產(chǎn)生大量的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成，并在正壓區(qū)迅速閉合，這種現(xiàn)象稱為空化?？栈^程氣泡閉合時形成超過1000個大氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬間高壓，就象不斷的在物體的表面進行爆炸，使物體表面和縫隙的污垢迅速剝落，達到清洗的目的。

超聲波清洗機超聲波清洗測試和檢驗現(xiàn)有的測試辦法是：在再流