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En los últimos años, la nueva tecnología de instalación de superficie electrónica SMT (tecnología de instalación de superficie) ha reemplazado la tecnología tradicional de inserción de agujeros y ha dominado el desarrollo de equipos electrónicos. Se considera un cambio revolucionario en la tecnología de montaje electrónico. El SMT está diseñado para mejorar la fiabilidad y el rendimiento del producto y reducir los costos. Traerá cambios importantes a los productos electrónicos, tanto los productos electrónicos de consumo como los productos electrónicos militares.
2 introducción a la tecnología de instalación de superficie y componentes de PCB
La tecnología de montaje de superficie, también conocida como tecnología de montaje de superficie (smt), es una tecnología de montaje electrónico que pega los componentes ensamblados en superficie directamente a la posición designada de la placa de circuito impreso sin necesidad de perforar agujeros en la placa de circuito impreso y utilizar soldadura para formar conexiones mecánicas y eléctricas entre los componentes y la Placa de circuito impreso.
Los productos electrónicos que requieren instalación en superficie suelen estar compuestos por placas de circuito impreso y componentes de instalación en superficie. La placa de circuito impreso (pwb) es un material multicapa unilateral o doble que contiene líneas y almohadillas. Los componentes de montaje de superficie incluyen componentes de montaje de superficie y equipos de montaje de superficie. Los elementos de montaje de superficie se refieren a varios elementos pasivos en forma de escamas, como resistencias, condensadores, inductores, etc.; Los dispositivos de montaje de superficie son dispositivos electrónicos encapsulados, generalmente se refieren a varios dispositivos activos, como encapsulamiento de forma pequeña (sop), encapsulamiento de matriz de rejilla esférica (bga), etc. algunos componentes no se pueden usar en smt, como algunos conectores, transformadores, grandes condensadores, etc.
3 proceso técnico de montaje de superficie
El montaje superficial Ding Yi incluye dos procesos: y asistencia. El proceso incluye impresión, colocación de chips y soldadura de retorno. La producción de cualquier tipo de producto debe pasar por estos tres procesos, cada Parte es esencial; El proceso auxiliar se compone principalmente del proceso de "dispensación de pegamento" y el proceso de detección automática asistida ópticamente. Esto no es necesario, sino que se determina en función de las características del producto y las necesidades del usuario.
La placa de circuito impreso se puede dividir en productos de un solo lado y productos de dos lados. Los productos electrónicos también se pueden dividir en productos de un solo lado (los componentes deben adherirse a un lado de la placa de circuito impreso) y productos de doble cara (los componentes deben adherirse a ambos lados de la placa de circuito impreso). La figura 1 muestra el proceso de instalación de la superficie del producto de un solo lado. La figura 2 muestra el proceso de instalación de la superficie del producto de doble Cara.
El objetivo del proceso de impresión es imprimir con precisión la pasta de soldadura en la placa de circuito impreso a través de la acción conjunta de la plantilla y el equipo de impresión. Los elementos del proceso involucrados en el proceso de impresión incluyen principalmente pasta de soldadura, encofrado y sistema de impresión. La pasta de soldadura es un material importante para conectar los componentes a la placa de circuito impreso y realizar su conexión eléctrica y mecánica. La pasta de soldadura se compone principalmente de aleación y flujo. Durante el proceso de soldadura, desempeñan sus funciones respectivas para completar el trabajo de soldadura. La plantilla se utiliza para imprimir con precisión pasta de soldadura en una placa de circuito impreso. El método de fabricación de la plantilla y el diseño de la apertura tienen un gran impacto en la calidad de impresión. El sistema de impresión se refiere principalmente al equipo de impresión y los parámetros de impresión. La calidad del equipo de impresión tiene un gran impacto en la precisión de impresión. La coincidencia razonable entre la precisión de impresión repetida del equipo de impresión y la configuración de los parámetros de impresión es una garantía importante para la impresión precisa. Hay muchos parámetros de impresión, pero los parámetros clave que afectan el efecto de impresión son la velocidad de impresión, la presión de la espátula, la velocidad de desmontaje y la distancia de desmontaje. Estos parámetros clave deben establecerse y coincidir entre sí. Mejorar la calidad de impresión. La velocidad de impresión es generalmente de 12,7 a 203,2 mm / s, y los parámetros específicos dependen de la presión del raspador y la propiedad física de la pasta de Estaño. El proceso SMT requiere que la presión de la espátula de impresión sea de 4448 222 a 6672 333 N.
El objetivo del proceso de colocación es garantizar que todas las piezas se peguen con precisión y rapidez a la placa de circuito impreso. El proceso de parche implica principalmente la máquina de parche y su capacidad de parche. La capacidad de colocación de la máquina de colocación es una garantía importante para la colocación precisa. Las tecnologías clave de la máquina de colocación incluyen: movimiento, ejecución y mecanismo de alimentación de alta velocidad. Tecnología de miniaturización; Tecnología de reconocimiento e iluminación de visión artificial de alta velocidad; Tecnología de control inteligente de alta velocidad y alta precisión; Tecnología de procesamiento Multitarea en tiempo real de procesamiento paralelo; Tecnología modular flexible abierta de equipos y tecnología de integración de sistemas.
El proceso de soldadura de retorno consiste en realizar la conexión mecánica y eléctrica entre la superficie de soldadura o el pin del elemento de montaje de la superficie y la almohadilla de PCB mediante la fusión de la pasta de soldadura preestablecida en la almohadilla de pcb. La soldadura de retorno puede garantizar un buen efecto de soldadura. Los principales elementos del proceso del proceso de soldadura de retorno son el horno de retorno y su capacidad de soldadura, que se refleja principalmente en el sistema de calefacción, el sistema de refrigeración, el sistema de gestión de flujo y el sistema de protección de gas inerte del horno de retorno. El sistema de calefacción está relacionado con la eficiencia del calentamiento, la precisión del control de temperatura, la uniformidad y estabilidad de la temperatura; La función del sistema de enfriamiento es: cuando la temperatura máxima de la soldadura de retorno es alta, si no se puede enfriar rápidamente, la temperatura del sustrato fuera del horno de soldadura de retorno es demasiado alta, lo que puede conducir fácilmente a la flexión del sustrato; El enfriamiento rápido puede refinar la estructura y evitar el engrosamiento de compuestos intermetálicos. Mejorar la fiabilidad. El flujo se volatilizará durante la soldadura de retorno. Si no hay un sistema de gestión de flujo ideal para eliminar el flujo volátil a tiempo y filtrarlo, el flujo entrará en la zona de enfriamiento con el flujo de aire de alta temperatura, se condensará en radiadores y hornos, reducirá el efecto de enfriamiento y contaminará el equipo y el sustrato. Cuando la actividad de la pasta de soldadura que coincide con el sustrato no es lo suficientemente buena, o cuando hay elementos de espaciamiento ultrafino y elementos complejos en la placa de circuito, el sustrato necesita pasar por el horno de retorno muchas veces, considere llenar el horno de retorno con gas inerte para reducir las oportunidades de oxidación y mejorar la actividad de soldadura. El gas inerte comúnmente utilizado es nitrógeno. También es necesario desarrollar la capacidad de soldadura del horno de retorno editando los procedimientos de control del horno de retorno. Cuando la placa de circuito que completa el parche pasa por el horno de retorno, generalmente pasa por la etapa de precalentamiento, la etapa de aislamiento, la etapa de retorno y la etapa de enfriamiento. Garantizar la calidad de la soldadura a través del procedimiento de control del horno de retorno.
El proceso auxiliar se utiliza para ayudar a la instalación sin problemas y prevenir activamente las pruebas y las pruebas posteriores. El proceso auxiliar se compone principalmente del proceso de "punto pegajoso" y el proceso de detección automática asistido óptico. El proceso de "dispensación de pegamento" consiste en "puntuar" el pegamento especial en la parte inferior o periférica del componente necesario y proteger adecuadamente el componente para garantizar que el componente no se caiga después de la soldadura repetida de retorno; Reducir el impacto del estrés en los componentes durante el proceso de instalación; Proteger los componentes de daños en entornos de servicio complejos. Los elementos del proceso del proceso de "dispensación de pegamento" incluyen principalmente el equipo de "dispensación de pegamento", el pegamento especial y la "configuración de los parámetros de dispensación de pegamento". Es necesario seleccionar razonablemente el equipo, el pegamento y la configuración de los parámetros de diseño para garantizar el efecto del proceso. El proceso de detección automática asistida óptica incluye principalmente: en primer lugar, el uso de equipos ópticos especiales para medir la uniformidad del espesor y la precisión de impresión de la pasta de soldadura después de la impresión, detectar la precisión de un parche tras otro, y detectar placas de circuito defectuosas antes de la soldadura de retorno y llamar a la policía a tiempo; En segundo lugar, después de la soldadura de retorno, se utiliza un equipo óptico especial para detectar los puntos de soldadura, detectar las placas de circuito con defectos en los puntos de soldadura y llamar a la policía. Los equipos especiales de medición óptica incluyen principalmente equipos de detección de luz visible y equipos de detección de rayos X. Los primeros son principalmente exámenes ópticos automáticos (aoi), mientras que los segundos son principalmente equipos de rayos X tridimensionales y pentadimensionales. El primero se utiliza principalmente para detectar puntos de soldadura visual, mientras que el segundo, además de detectar puntos de soldadura visual, también puede detectar puntos de soldadura de piezas bga no visuales. El uso del proceso auxiliar se determina en función de las características del producto a instalar.
4 principio de soldadura de retorno y curva de temperatura
Analizar el principio de la soldadura de retorno a partir de la curva de temperatura de la soldadura de retorno (figura 3): cuando el PCB entra en la zona de precalentamiento, el disolvente y el gas de la pasta de soldadura se evaporan, y el flujo de la pasta de soldadura humedece la almohadilla, el extremo del componente y el pin. La pasta de soldadura se suaviza, colapsa y cubre la almohadilla, aislando la almohadilla y los pines de los componentes del oxígeno; Cuando la placa de circuito impreso entra en la zona de aislamiento, la placa de circuito impreso y los componentes se precalienta completamente. Evitar que los PCB entren repentinamente en el área de soldadura de retorno y dañen los PCB y componentes debido al rápido aumento de la temperatura; Cuando el PCB entra en la zona de soldadura de retorno, la temperatura aumenta rápidamente, lo que hace que la pasta de soldadura alcance el Estado de fusión, y la soldadura líquida humedece, difunde, difunde o regresa la almohadilla de pcb, el extremo del componente y el pin, formando un contacto de soldadura; El PCB entra en la zona de enfriamiento, el punto de soldadura se solidifica y toda la soldadura de retorno se completa.
Durante el proceso de soldadura de retorno, la pasta de soldadura debe volatilizarse a través del disolvente. El flujo elimina el óxido de la superficie de la soldadura, la pasta se derrite y fluye de nuevo, y la pasta se enfría y solidifica. Por lo tanto, durante el proceso de soldadura de retorno, la temperatura de soldadura se divide principalmente en cuatro áreas de temperatura: área de precalentamiento, área de aislamiento, área de retorno y área de enfriamiento. La zona de precalentamiento es de temperatura ambiente a 120 grados celsius; El área de aislamiento es de 120 grados Celsius a 170 grados celsius; La zona de retorno es de 170 a 230 grados celsius, y la temperatura es de 210 a 250 grados celsius; La zona de enfriamiento se redujo de 210 grados centígrados a unos 100 grados centígrados.
La curva de temperatura es la clave para garantizar la calidad de la soldadura. La pendiente de calentamiento y la temperatura máxima de la curva de temperatura real y la curva de temperatura de la pasta de soldadura deben ser básicamente consistentes. La velocidad de calentamiento antes de 160 grados Celsius debe controlarse en 1 Grado Celsius / s a 2 grados Celsius / S. si la velocidad de calentamiento es demasiado rápida, por un lado, hará que los componentes y los PCB se calienten demasiado rápido, lo que puede dañar fácilmente los componentes y causar deformación de los pcb; Por otro lado, el disolvente en la pasta de soldadura se volatiliza demasiado rápido. Las piezas metálicas se desbordan fácilmente y producen bolas de soldadura. La temperatura máxima suele fijarse entre 20 y 40 grados centígrados por encima de la temperatura de fusión de la pasta de soldadura (por ejemplo, el punto de fusión de la pasta de soldadura sn63 / pb37 es de 183 grados centígrados, y la temperatura máxima debe fijarse entre 205 y 230 grados centígrados), El tiempo de retorno es de 10 a 60 segundos, la temperatura máxima es baja o el tiempo de retorno es corto, lo que puede conducir a una soldadura insuficiente y sin fusión de la pasta de soldadura en casos graves; Una temperatura máxima demasiado alta o un tiempo de retorno demasiado largo (re) puede causar oxidación de polvo metálico, afectar la calidad de la soldadura e incluso dañar componentes y pcb.
Base para establecer la curva de temperatura de soldadura de retorno: la curva de temperatura de la pasta de soldadura utilizada de acuerdo con el material, el grosor, la placa multicapa y el tamaño del pcb; La densidad y el tamaño de los componentes transportados en la placa de montaje de superficie, así como si hay bga, CSP y otros componentes especiales; Condiciones específicas del equipo, como la longitud de la zona de calentamiento, el material de la fuente de calentamiento, la estructura del horno de retorno y el modo de conducción térmica.
En la producción real de un tipo de placa impresa, debido a que el equipo establece áreas de temperatura: áreas de calentamiento, áreas de aislamiento térmico, áreas de calentamiento rápido y áreas de retorno. La pasta de soldadura es una pasta de soldadura sn63pb37 con un punto de fusión de 183 grados celsius. La soldadura utiliza algún tipo de horno de soldadura de retorno. Cada componente de la placa de impresión debe diseñarse con los parámetros de soldadura adecuados para obtener la curva de temperatura de cada placa de impresión. La figura 4 muestra la curva de temperatura de soldadura de retorno estándar, y la figura 5 muestra la temperatura real de soldadura de retorno de la placa impresa.
Se trata de un horno de soldadura de retorno en 9 zonas de temperatura. Hay tres puntos de prueba en la prueba de temperatura real, de los cuales la figura 5 es la curva de temperatura real. La configuración de los parámetros de la zona de temperatura debe cumplir con los siguientes requisitos: 1) zona de aumento de temperatura: la tasa de aumento de temperatura de la temperatura ambiente a 100 grados Celsius no debe exceder los 2 grados Celsius / s; 2) zona de aislamiento: de 100 grados Celsius a 150 grados celsius, dura de 70 a 120 segundos; 3) zona de calentamiento rápido: el tiempo de aislamiento de 150 ° C a 183 ° C no supera los 30 segundos, la tasa de calentamiento es de 2 a 3 ° C / s: 4) zona de retorno: la temperatura es de 205 ° C a 230 ° c, y el tiempo por encima de la línea de fase líquida es de 40 a 60 segundos; 5) zona de enfriamiento: la tasa de enfriamiento es de 2 a 4 grados centígrados / S. Al comparar las curvas de temperatura teórica y real de PCB en las figuras 4 y 5, la zona de temperatura de retorno real está dentro del rango de temperatura estándar, Por lo tanto, se concluye que la soldadura del dispositivo de montaje de superficie en el PCB cumple con los requisitos y garantiza el rendimiento eléctrico del dispositivo de montaje de superficie. Atención especial: el horno de soldadura de retorno debe someterse a pruebas una vez a la semana. Las curvas de temperatura de prueba se comparan con las curvas de temperatura estándar para determinar si son exactamente consistentes. Los principales parámetros de Inspección incluyen: la velocidad de calentamiento de la zona de calentamiento, el tiempo de aislamiento de la zona de aislamiento, la velocidad de calentamiento de la zona de calentamiento rápido y la zona de retorno, la temperatura máxima, el tiempo por encima de la línea líquida, la velocidad de enfriamiento de la zona de enfriamiento y si hay fluctuaciones anormales En la curva.
5 Conclusiones
La tecnología de instalación de superficie penetra en varios campos y afecta directamente el nivel de soldadura de los productos electrónicos, así como el rendimiento y la calidad de los productos electrónicos. Este artículo presenta todo el proceso de la tecnología de montaje de superficie y expone el principio y la curva de temperatura de la soldadura de retorno durante el proceso de soldadura. Comparando la curva de temperatura de soldadura de retorno estándar de la placa impresa en el proceso de producción real con la línea de temperatura de soldadura de retorno real, siempre y cuando el área de temperatura de soldadura de retorno real esté dentro del rango de temperatura estándar, se pueden cumplir los indicadores de rendimiento de los componentes de instalación.
