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                  SMT貼片基礎知識!

                  作者: SMT貼片工廠 日期: 2015-03-16 17:18:06 人氣: - 評論: 0

                     smt簡介
                    電子電路表面組裝技術(Surface MountTechnology,SMT),稱為表面貼裝或表面安裝技術。它是一種將無引腳或短引線表面組裝元器件(簡稱SMC/SMD,中文稱片狀元器件)安裝在印制電路板(PrintedCircuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通過回流焊或浸焊等方法加以焊接組裝的電路裝連技術。
                  SMT特點
                    組裝密度高、電子產品體積小、重量輕,貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右,一般采用SMT之后,電子產品體積縮小40%~60%,重量減輕60%~80%。
                    可靠性高、抗震能力強。焊點缺陷率低。
                    高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。
                    易于實現自動化,提高生產效率。降低成本達30%~50%。節省材料、能源、設備、人力、時間等。
                  SMT組成
                    總的來說,SMT包括表面貼裝技術、表面貼裝設備、表面貼裝元器件、SMT管理。
                  為什么要用SMT
                    電子產品追求小型化,以前使用的穿孔插件元件已無法縮小。
                    電子產品功能更完整,所采用的集成電路(IC)已無穿孔元件,特別是大規模、高集成IC,不得不采用表面貼片元件。
                    產品批量化,生產自動化,廠方要以低成本高產量,出產優質產品以迎合顧客需求及加強市場競爭力
                    電子元件的發展,集成電路(IC)的開發,半導體材料的多元應用。
                    電子科技革命勢在必行,追逐國際潮流。
                  SMT基本工藝構成要素
                    印刷(紅膠/錫膏)--> 檢測(可選AOI全自動或者目視檢測)-->貼裝(先貼小器件后貼大器件:分高速貼片及集成電路貼裝)-->檢測(可選AOI 光學/目視檢測)--> 焊接(采用熱風回流焊進行焊接)--> 檢測(可分AOI 光學檢測外觀及功能性測試檢測)--> 維修(使用工具:焊臺及熱風拆焊臺等)--> 分板(手工或者分板機進行切板)
                    工藝流程簡化為:印刷-------貼片-------焊接-------檢修(每道工藝中均可加入檢測環節以控制質量)
                    錫膏印刷
                    其作用是將錫膏呈45度角用刮刀漏印到PCB的焊盤上,為元器件的焊接做準備。所用設備為印刷機(錫膏印刷機),位于SMT生產線的最前端。
                    零件貼裝
                    其作用是將表面組裝元器件準確安裝到PCB的固定位置上。所用設備為貼片機,位于SMT生產線中印刷機的后面,一般為高速機和泛用機按照生產需求搭配使用。
                    回流焊接
                    其作用是將焊膏融化,使表面組裝元器件與PCB板牢固焊接在一起。所用設備為回流焊爐,位于SMT生產線中貼片機的后面,對于溫度要求相當嚴格,需要實時進行溫度量測,所量測的溫度以profile的形式體現。
                  AOI光學檢測
                    其作用是對焊接好的PCB板進行焊接質量的檢測。所使用到的設備為自動光學檢測機(AOI),位置根據檢測的需要,可以配置在生產線合適的地方。有些在回流焊接前,有的在回流焊接后。
                    維修
                    其作用是對檢測出現故障的PCB板進行返修。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在AOI光學檢測后。
                    分板
                    其作用對多連板PCBA進行切分,使之分開成單獨個體,一般采用V-cut與機器切割方式。
                    焊錫膏基礎知識
                  焊錫膏是將焊料粉末與具有助焊功能的糊狀焊劑混合而成的一種漿料,通常焊料粉末占90%左右,其余是化學成分。
                    我們把能隨意改變形態或任意分割的物體稱為流體,研究流體受外力而引起形變與流動行為規律和特征的科學稱為流變學。但在工程中則用黏度這一概念來表征流體黏度的大小。
                    焊錫膏的流變行為
                    焊錫膏中混有一定量的觸變劑,具有假塑性流體性質。焊錫膏在印刷時,受到刮刀的推力作用,其黏度下降,當達到模板窗口時,黏度達到最低,故能順利通過窗口沉降到PCB的焊盤上,隨著外力的停止,焊錫膏黏度又迅速回升,這樣就不會出現印刷圖形的塌落和漫流,得到良好的印刷效果。
                    影響焊錫膏黏度的因素:焊料粉末含量;焊料粉末粒度;溫度;剪切速率。
                  1、焊料粉末含量
                    焊錫膏中焊料粉末的增加引起黏度的增加。
                  2、焊料粉末粒度
                    焊料粉末粒度增大,黏度降低。
                  3、溫度
                    溫度升高,黏度下降。印刷的最佳環境溫度為23±3度。
                  4、剪切速率
                    萬文淵。
                  SMT回流焊技術
                    回流焊或浸焊等方法加以焊接組裝的電路裝連技術。
                    回流焊概述
                    回流焊又稱“再流焊”或“再流焊機”或“回流爐”(Reflow Oven),它是通過提供一種加熱環境,使焊錫膏受熱融化從而讓表面貼裝元器件和PCB焊盤通過焊錫膏合金可靠地結合在一起的設備。根據技術的發展分為:氣相回流焊、紅外回流焊、遠紅外回流焊、紅外加熱風回流焊和全熱風回流焊。另外根據焊接特殊的需要,含有充氮的回流焊爐。目前比較流行和實用的大多是遠紅外回流焊、紅外加熱風回流焊和全熱風回流焊。
                    紅外再流焊
                  (1)第一代-熱板式再流焊爐
                  (2)第二代-紅外再流焊爐
                    熱能中有 80%的能量是以電磁波的形式――紅外線向外發射的。其波長在可見光之上限0.7~0.8um 到1mm 之間,0.72~1.5um 為近紅外;1.5~5.6um 為中紅外;5.6~1000um 為遠紅外,微波則在遠紅外之上。
                    升溫的機理:當紅外波長的振動頻率與被輻射物體分子間的振動頻率一致時,就會產生共振,分子的激烈振動意味著物體的升溫。波長為1~8um。
                    第四區溫度設置最高,它可以導致焊區溫度快速上升,提高泣濕力。優點:使助焊劑以及有機酸和鹵化物迅速水利化從而提高潤濕能力;紅外加熱的輻射波長與吸收波長相近似,因此基板升溫快、溫差小;溫度曲線控制方便,彈性好;紅外加熱器效率高,成本低。
                    缺點:穿透性差,有陰影效應――熱不均勻。
                    對策:在再流焊中增加了熱風循環。
                  (3)第三代-紅外熱風式再流焊。
                    對流傳熱的快慢取決于風速,但過大的風速會造成元件移位并助長焊點的氧化,風速控制在1.0~1.8m/s。熱風的產生有兩種形式:軸向風扇產生(易形成層流,其運動造成各溫區分界不清)和切向風扇(風扇安裝在加熱器外側,產生面板渦流而使得各溫區可精確控制)。
                    基本結構與溫度曲線的調整:
                  1. 加熱器:管式加熱器、板式加熱器鋁板或不銹鋼板。
                  2. 傳送系統:耐熱四氟乙烯玻璃纖維布。
                  3. 運行平穩、導熱性好,但不能連線,適用于小型熱板型不銹鋼網,適用于雙面PCB,也不能連線;鏈條導軌,可實現連線生產。
                  4. 強制對流系統:溫控系統。
                    回流焊工藝流程
                  1. 單面板:
                  (1) 在貼裝與插件焊盤同時印錫膏;
                  (2) 貼放 SMC/SMD;
                  (3) 插裝 TMC/TMD;
                  (4) 再流焊。
                  2. 雙面板
                  (1) 錫膏-再流焊工藝,完成雙面片式元件的焊接;
                  (2) 然后在 B 面的通孔元件焊盤上涂覆錫膏;
                  (3) 反轉 PCB 并插入通孔元件;
                  (4) 第三次再流焊。
                    回流焊注意事項
                  1、與SMB 的相容性,包括焊盤的潤濕性和SMB 的耐熱性;
                  2、焊點的質量和焊點的抗張強度;
                  3、焊接工作曲線:
                    預熱區:升溫率為1.3~1.5 度/s,溫度在90~100s 內升至150 度。
                    保溫區:溫度為 150~180 度,時間40~60s。
                    再流區:從180到最高溫度250 度需要10~15s,回到保溫區約30s快速冷卻。
                    無鉛焊接溫度(錫銀銅)217度。
                  4、Flip Chip 再流焊技術F.C。
                    汽相再流焊
                    又稱汽相焊(Vapor PhaseSoldering,VPS),美國最初用于厚膜集成電路的焊接,具有升溫速度快和溫度均勻恒定的優點,但傳熱介質FC-70 價格昂貴,且需FC-113,又是臭氧層損耗物質優點:
                  1、汽相潛熱釋放對SMA 的物理結構和幾何形狀不敏感,使組件均勻加熱到焊接溫度。
                  2、焊接溫度保持一定,無需采用溫控手段,滿足不同溫度焊接的需要。
                  3、VPS 的汽相場中是飽和蒸氣,含氧量低。
                  4、熱轉化率高。
                    激光再流焊
                  1、原理和特點:利用激光束直接照射焊接部位。
                  2、焊點吸收光能轉變成熱能,加熱焊接部位,使焊料熔化。
                  3、種類:固體YAG(乙鋁石榴石)激光器。

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