PCB 기술 - 전자 표면 부착 기술의 SMT 분석

최근 몇 년 동안 새로운 전자 표면 설치 기술 SMT (표면 설치 기술) 는 전통적인 통공 삽입 기술을 대체하여 전자 장비의 발전을 주도했습니다.그것은 전자 조립 기술의 혁명적인 변혁으로 여겨진다.SMT는 제품의 신뢰성과 성능을 높이고 비용을 절감하도록 설계되었습니다.그것은 전자 제품을 소비하든 군용 전자 제품을 소비하든 전자 제품에 중대한 변화를 가져올 것이다.

2 표면 장착 기술 및 PCB 구성 요소 소개

표면 장착 기술, 일명 표면 장착 기술 (SMT) 은 인쇄 회로 기판에 잭을 뚫지 않고 표면 조립 된 컴포넌트를 인쇄 회로 기판의 지정된 위치에 직접 부착하고 용접 재료를 사용하여 컴포넌트와 인쇄 회로 기판 사이에 기계적 및 전기적 연결을 형성하는 전자 조립 기술입니다.

표면 설치가 필요한 전자 제품은 일반적으로 인쇄 회로 기판과 표면 설치 구성 요소로 구성됩니다.인쇄 회로 기판(PWB)은 선로 및 용접판을 포함하는 단면 또는 양면 다중 레이어 재료입니다.표면 설치 구성 요소에는 표면 설치 구성 요소와 표면 설치 장치가 포함됩니다.표면 부착 부속품은 저항, 용량, 전감 등 각종 편상 무원 부속품을 가리킨다;표면 패키징 부품은 패키징된 전자 부품으로, 보통 소형 폼팩터(SOP), 볼격자 패턴 패키징(BGA) 등 다양한 유원 부품을 가리킨다. 일부 커넥터, 변압기, 대형 전기 용기 등 SMT에는 사용할 수 없는 부품도 있다.

3 표면 부착 기술 프로세스

표면 패치는 보조와 같은 두 가지 과정을 포함한다.이 프로세스에는 인쇄, 칩 배치 및 롤백 용접이 포함됩니다.모든 유형의 제품의 생산은 반드시 이 세 가지 과정을 거쳐야 하며, 각 부분은 반드시 없어서는 안 된다;보조 과정은 주로"점교"과정과 광학 보조 자동 검측 과정으로 구성된다.그것은 필수적인 것이 아니라 제품의 특성과 사용자의 요구에 따라 결정된다.

인쇄회로기판은 단면 제품과 양면 제품으로 나눌 수 있다.전자제품도 단면 제품 (소자는 인쇄회로기판의 한쪽에 부착해야 함) 과 양면 제품 (소자는 인쇄회로기판의 양쪽에 부착해야 함) 으로 나눌 수 있다.그림 1은 단면 제품의 표면 설치 프로세스를 보여줍니다.그림 2는 양면 제품의 표면 설치 프로세스를 보여줍니다.

인쇄 공정의 목적은 템플릿과 인쇄 설비의 공동 작용을 통해 용접고가 인쇄 회로판에 정확하게 인쇄되도록 하는 것이다.인쇄 과정에서 관련된 공정 요소는 주로 용접고, 템플릿과 인쇄 시스템을 포함한다.용접고는 부품을 인쇄 회로 기판에 연결하고 전기 및 기계적 연결을 달성하는 데 중요한 재료입니다.용접고는 주로 합금과 용접제로 이루어져 있다.용접 과정에서 그들은 각자의 역할을 발휘하여 용접 작업을 완성한다.이 템플릿은 인쇄 회로 기판에 용접을 정확하게 인쇄하는 데 사용됩니다.템플릿의 제조 방법과 개구 설계는 인쇄 품질에 큰 영향을 미친다.인쇄 시스템은 주로 인쇄 장치와 인쇄 매개 변수를 가리킨다.인쇄 설비의 품질은 인쇄 정밀도에 매우 큰 영향을 끼친다.인쇄 설비의 중복 인쇄 정밀도와 인쇄 파라미터의 설정 사이의 합리적인 일치는 인쇄 정확성을 보장하는 중요한 보증이다.인쇄 매개 변수는 매우 많지만 인쇄 효과에 영향을 주는 핵심 매개 변수는 인쇄 속도, 스크레이퍼 압력, 탈모 속도 및 탈모 거리입니다.이러한 주요 매개변수는 설정하고 일치해야 합니다.인쇄 품질을 향상시키다.인쇄 속도는 일반적으로 12.7~203.2mm/s이며 매개변수는 와이퍼 압력과 용접고의 물리적 성능에 따라 달라집니다.SMT 프로세스에 필요한 스크레이퍼 압력은 4.448222~6.672333n입니다.

패치 프로세스의 목적은 모든 부품이 인쇄 회로 기판에 정확하고 빠르게 부착되도록 하는 것입니다.패치 프로세스는 주로 패치기와 패치 기능과 관련됩니다.기계를 배치하는 배치 능력은 정확하게 배치하는 중요한 보증이다.패치의 핵심 기술은 동작, 실행 및 고속 이송 메커니즘입니다.소형화 기술;고속 기계 시각 식별과 조명 기술;고속, 고정밀 스마트 제어 기술;실시간 멀티태스킹 기술을 병렬 처리합니다.장치 개방형 유연성 모듈식 기술과 시스템 통합 기술.

환류 용접 공정은 PCB 용접판에 미리 분포된 용접고를 녹여 표면 장착 컴포넌트의 용접 표면이나 핀과 PCB 용접판 사이의 기계적, 전기적 연결을 실현한다.환류 용접은 좋은 용접 효과를 보장할 수 있다.회류용접공예의 주요공예요소는 회류로와 그 용접능력으로서 주로 회류로의 가열시스템, 냉각시스템, 용접제관리시스템과 타성기체보호시스템에 구현된다.가열 시스템은 가열 효율, 온도 제어 정밀도, 온도 균일성과 안정성에 관계된다;냉각 시스템의 기능은 환류 용접의 피크 온도가 높을 때 빠르게 냉각되지 않으면 환류 용접로 밖의 기판 온도가 너무 높아 기판이 구부러지기 쉽다.급속 냉각은 구조를 세분화하고 금속 간의 화합물이 두꺼워지는 것을 방지합니다.안정성 향상.용접제는 환류 용접 과정에서 휘발된다.휘발하는 용해제를 제때 제거하고 여과 순환하기 위한 이상적인 용해제 관리 시스템이 없다면, 용해제는 고온 기류에 따라 냉각 구역으로 들어가 라디에이터와 용광로에 응결되어 냉각 효과를 낮추고 설비와 기판을 오염시킨다.기판과 일치하는 용접고의 활성이 좋지 않거나 회로판에 초세간격원소와 복잡원소가 존재하여 기판이 여러차례 환류로를 통과해야 할 때 환류로에 타성기체를 충전하여 산화기회를 줄이고 용접활성을 제고하는것을 고려할수 있다.일반적으로 사용되는 타성 기체는 질소이다.환류로의 제어 프로그램을 편집하여 환류로의 용접 능력을 발휘해야 한다.패치가 완성된 회로기판은 환류로를 통과할 때 일반적으로 예열단계, 절연단계, 환류단계와 냉각단계를 거쳐야 한다.환류로의 제어 프로그램을 통해 용접 품질을 확보합니다.

보조 프로세스는 원활한 설치를 지원하고 검사와 후기 검사를 적극적으로 방지하는 데 사용됩니다.보조과정은 주로"점부착"과정과 광학보조자동검측과정으로 구성되였다.스폿 접착제 프로세스는 전용 접착제'스폿'을 원하는 부품의 하단 또는 외곽에 배치하여 부품을 적절히 보호하여 반복적인 환류 용접 후 부품이 떨어지지 않도록 하는 것입니다.설치 중 부품에 미치는 영향 감소복잡한 서비스 환경에서 구성 요소를 손상으로부터 보호합니다."점접착" 공정의 공정요소에는 주로"점접착기"설비, 전용접착제와 "점접착기"매개변수설정이 포함된다.설비, 접착제 및 설계 매개변수 설정을 합리적으로 선택하여 공정 효과를 확보해야 한다.광학 보조 자동 검측 과정은 주로 다음과 같다: 첫째, 전용 광학 설비를 사용하여 인쇄 후 용접고의 두께 균일성과 인쇄 정밀도를 측정하고, 하나 둘 패치의 정밀도를 검측하며, 환류 용접 전에 결함이 있는 회로판을 검측하고 즉시 경보한다;둘째, 환류 용접 후, 전용 광학 설비를 사용하여 용접점을 검측하고, 용접점 결함이 있는 회로 기판을 검측하여 경보한다.특수 광학 측정 장비에는 주로 가시광선 측정 장비와 X선 측정 장비가 포함됩니다.전자는 주로 자동광학검측 (AOI) 이고 후자는 주로 3차원과 5차원 X선설비이다.전자는 주로 가시 용접점을 검사하는 데 사용되며, 후자는 가시 용접점을 검사할 수 있을 뿐만 아니라 비가시 BGA 부품의 용접점도 검사할 수 있다.보조 프로세스 사용 여부는 설치할 제품의 특성에 따라 결정됩니다.

4 회류 용접 원리 및 온도 곡선

회류 용접 온도 곡선에서 회류 용접 원리를 분석합니다 (그림 3): PCB가 예열 구역에 들어갈 때 용접고의 용제와 가스가 증발하고 용접고 용접제 윤습 용접판, 소자 끝과 핀.용접고는 연화, 함몰, 용접판을 덮어 용접판과 부품 핀을 산소와 격리한다;PCB가 절연 영역에 들어가면 PCB와 구성 요소는 충분히 예열됩니다.PCB가 갑자기 환류 용접 영역에 진입하고 온도가 빠르게 상승하여 PCB와 어셈블리가 손상되는 것을 방지합니다.PCB가 환류용접구역에 진입할 때 온도가 신속히 상승하여 용접고가 용해상태에 도달하고 액체용접재가 윤습, 확산, 확산 또는 환류된 PCB 용접판, 부속품 끝부분과 핀으로 용접재 접촉을 형성한다;PCB가 냉각 영역에 진입하고 용접점이 고착화되며 전체 환류 용접이 완료됩니다.

회류 용접 과정에서 용접고는 용제를 통해 휘발해야 한다.용접제는 용접물 표면의 산화물을 제거하고 용접고가 용해되어 다시 흐르며 용접고가 냉각되고 굳어진다.따라서 환류 용접 과정에서 용접 온도는 주로 예열 구역, 절연 구역, 환류 구역과 냉각 구역으로 나뉜다.예열구역은 실온에서 섭씨 120도까지입니다.절연 구역은 120도~170도이다.환류구역은 170도~230도, 온도는 210도~250도이다.냉각 영역은 210도에서 약 100도로 낮아졌습니다.

온도 곡선은 용접의 품질을 보장하는 관건이다.실제 온도 곡선과 용접고 온도 곡선의 가열 경사율과 피크 온도는 기본적으로 일치해야 한다.160도 이전의 가열 속도는 1도/S~2도/S로 조절해야 한다. 가열 속도가 너무 빠르면 한편으로는 소자와 PCB를 너무 빨리 가열시켜 소자를 손상시키고 PCB를 변형시키기 쉽다.다른 한편으로 용접고의 용제는 너무 빨리 휘발된다.금속 부품은 쉽게 넘치고 용접구가 생긴다.피크 온도는 일반적으로 용접 크림의 용해 온도보다 20 ~ 40 도 높도록 설정됩니다 (예: Sn63/Pb37 용접 크림의 용해점은 183 도, 피크 온도는 205 ~ 230 도).환류 시간은 10∼60s다. 피크 온도가 낮거나 환류 시간이 짧아 심할 경우 용접고 용접이 불충분하고 녹지 않을 수 있다.피크 온도가 너무 높거나 반환(RE) 시간이 너무 길면 금속 가루가 산화되어 용접 품질에 영향을 미치고 부품과 PCB까지 손상시킬 수 있습니다.

환류 용접 온도 곡선의 설정 근거: PCB의 재료, 두께, 다층판 및 크기에 따라 사용된 용접고의 온도 곡선;표면 조립판에 탑재된 부품의 밀도와 크기, BGA, CSP 등 특수 부품이 있는지 여부;가열구역의 길이, 가열원의 재료, 환류로의 구조와 열전도 모델과 같은 설비의 구체적인 조건.

실제로 어떤 종류의 인쇄판을 생산할 때, 설비가 설정한 온도 영역은 가열 영역, 보온 영역, 빠른 가열 영역 및 환류 영역이기 때문이다.용접고는 용접점이 섭씨 183도인 sn63pb37 용접고이다.어떤 환류 용접로는 용접에 쓰인다.각 인쇄판 어셈블리는 각 인쇄판의 온도 커브를 얻기 위해 적절한 용접 매개변수를 설계해야 합니다.그림 4는 인쇄판의 실제 회류 용접 온도를 보여주는 표준 회류 용접 온도 곡선을 보여줍니다.

이것은 9개의 온도 구역에 있는 회류 용접로이다.실제 온도 테스트에는 총 3 개의 테스트 포인트가 있으며 그림 5는 실제 온도 곡선입니다.온도 영역의 매개 변수 설정은 다음과 같은 요구 사항을 충족해야 합니다. 1) 온도 상승 영역: 실온에서 100도까지의 온도 상승 속도는 2도/S를 초과해서는 안 됩니다.2) 보온면적: 섭씨 100도에서 150도까지 보온시간 70~120초;3) 급속가열구역: 150도~183도의 보온시간은 30s를 초과하지 않으며 가열속도는 2~3도/s:4) 환류구역: 온도는 205도~230도, 액상선 이상 시간은 40~60s;5) 냉각 영역: 냉각 속도는 섭씨 2~4도/s입니다. 그림 4와 그림 5의 이론과 실제 PCB 온도 곡선을 비교하여 실제 환류 온도 영역은 표준 온도 범위 내에 있습니다.따라서 표면 장착 부품의 PCB 용접이 적합하고 표면 장착 부품의 전기 성능이 확보되었다는 결론을 내렸다.특히 회류 용접로는 일주일에 한 번 테스트해야 합니다.테스트 온도 커브와 표준 온도 커브를 비교하여 정확히 일치하는지 확인합니다.주요 검사 매개변수는 가열 영역의 가열 속도, 보온 영역의 보온 시간, 빠른 가열 영역 및 환류 영역의 가열 속도, 피크 온도, 액상선보다 높은 시간, 냉각 영역의 냉각 속도 및 곡선에 이상 변동이 있는지 여부입니다.

5 결론

표면 부착 기술은 각 분야에 침투하여 전자 제품의 용접 수준과 전자 제품의 성능과 품질에 직접적인 영향을 미친다.표면 부착 기술의 전 과정을 소개하고 용접 과정에서 환류 용접의 원리와 온도 곡선을 논술했다.인쇄판이 실제 생산 과정 중의 표준 환류 용접 온도 곡선과 실제 환류 용접 온도 선을 비교하여 실제 환류 용접의 온도 구역이 표준 온도 범위 내에 있는 한 설치 소자의 성능 지표를 만족시킬 수 있다.