Teknik PCB - Analisis SMT teknologi lekap permukaan elektronik

Pada tahun-tahun terakhir, teknologi peluncuran permukaan elektronik baru SMT (teknologi peluncuran permukaan) telah menggantikan teknologi penyisipan melalui lubang tradisional dan mendominasi pembangunan peralatan elektronik. Ia dikenali sebagai perubahan revolusi dalam teknologi pemasangan elektronik. SMT bertujuan untuk meningkatkan kepercayaan dan prestasi produk dan mengurangi kos. Ia akan membawa perubahan yang signifikan kepada produk elektronik, sama ada dalam produk elektronik konsumen atau produk elektronik tentera.

2 Perkenalan ke teknologi lekap permukaan dan komponen PCB

Teknologi lekap permukaan, juga dikenali sebagai teknologi lekap permukaan (SMT), ialah teknologi pemasangan elektronik yang melekat secara langsung komponen terpasang permukaan ke kedudukan tertentu papan sirkuit cetak tanpa menggali lubang penyisipan pada papan sirkuit cetak, dan menggunakan askar untuk membentuk sambungan mekanik dan elektrik antara komponen dan papan sirkuit cetak.

Produk elektronik yang memerlukan lekapan permukaan biasanya terdiri dari papan sirkuit cetak dan komponen lekapan permukaan. Papan wayar dicetak (PWB) adalah bahan berbilang lapisan satu- sisi atau dua- sisi yang mengandungi baris dan pads. Komponen lekap permukaan termasuk komponen lekap permukaan dan peranti lekap permukaan. Komponen lekap permukaan rujuk kepada pelbagai komponen pasif lembaran, seperti perlawanan, kapasitasi, induktansi, dll.; Peranti lekap permukaan adalah peranti elektronik pakej, biasanya merujuk kepada pelbagai peranti aktif, seperti pakej garis luar kecil (SOP), pakej tata grid bola (BGA), dll. Beberapa komponen tidak boleh digunakan dalam SMT, seperti beberapa sambungan, pengubah, kondensator besar, dll.

3 proses teknologi lekap permukaan

Lekap permukaan Dingyi termasuk dua proses: dan bantuan. Proses ini mengandungi cetakan, pemasangan cip dan penyelamatan semula. Produsi sebarang jenis produk mesti melalui tiga proses ini, dan setiap bahagian penting; Proses bantuan adalah kebanyakan terdiri dari proses "dispensing" dan proses pengesan automatik bantu optik. Ia tidak diperlukan, tetapi ditentukan mengikut ciri-ciri produk dan keperluan pengguna.

Papan sirkuit dicetak boleh dibahagi menjadi produk satu sisi dan dua sisi. Produk elektronik juga boleh dibahagi menjadi produk satu sisi (komponen perlu ditangkap ke satu sisi papan sirkuit cetak) dan produk dua sisi (komponen perlu ditangkap ke kedua-dua sisi papan sirkuit cetak). Figur 1 menunjukkan aliran proses pelekatan permukaan bagi produk satu sisi. Gambar 2 menunjukkan aliran proses lekap permukaan produk dua sisi.

Tujuan proses cetakan adalah untuk membuat penyelamat ditempat dengan tepat ke papan sirkuit cetak melalui tindakan kongsi templat dan peralatan cetakan. Elemen proses yang terlibat dalam proses cetakan terutamanya termasuk paste solder, templat dan sistem cetakan. Pasta Solder adalah bahan penting untuk menyambung komponen dengan papan sirkuit cetak dan menyadari sambungan elektrik dan mekanik. Pasta solder adalah kebanyakan terdiri dari selai dan aliran. Dalam proses penyeludupan, mereka memainkan peranan mereka untuk menyelesaikan kerja penyeludupan. Templat digunakan untuk mencetak tepat lipat solder pada papan sirkuit dicetak. Kaedah penghasilan dan desain pembukaan templat mempunyai kesan besar pada kualiti cetakan. Sistem cetakan terutamanya merujuk kepada peralatan cetakan dan parameter cetakan. Kualiti peralatan cetakan mempunyai kesan besar pada ketepatan cetakan. Perpadanan yang masuk akal antara ketepatan cetakan berulang-ulang peralatan cetakan dan tetapan parameter cetakan adalah jaminan penting untuk cetakan yang tepat. Terdapat banyak parameter pencetakan, tetapi parameter kunci yang mempengaruhi kesan pencetakan adalah kelajuan pencetakan, tekanan pencetak, kelajuan pemusnahan dan jarak pemusnahan. Parameter kunci ini perlu ditetapkan dan sepadan satu sama lain. Untuk meningkatkan kualiti cetakan. Kelajuan cetakan adalah umumnya 12.7 ~ 203.2 mm / s, dan parameter khusus bergantung pada tekanan skrap dan ciri-ciri fizikal pasta askar. Proses SMT memerlukan tekanan pencetak untuk 4.448 222 ~ 6.672 333 n.

Tujuan proses patch adalah untuk memastikan semua bahagian ditempat ke papan sirkuit cetak dengan tepat dan cepat. Proses patch terutamanya melibatkan mesin patch dan kemampuan patch. Kemampuan penempatan mesin penempatan adalah jaminan penting untuk penempatan yang tepat. Teknologi kunci pemasang termasuk: gerakan, pelaksanaan dan mekanisme penghidupan kelajuan tinggi. Teknologi Miniaturisasi; Pengenalan dan teknologi pencahayaan mesin kelajuan tinggi; Kelajuan tinggi, teknologi kawalan cerdas ketepatan tinggi; Pemprosesan selari teknologi multitugas masa-nyata; Peralatan membuka teknologi modularisasi fleksibel dan teknologi integrasi sistem.

Proses penyelesaian semula adalah untuk menyedari sambungan mekanik dan elektrik antara permukaan penyelesaian atau pin komponen lekapan permukaan dan pad PCB dengan mencair pasta penyelesaian yang disebarkan pada pad PCB. Penyelidikan semula boleh memastikan kesan penyidian yang baik. Elemen proses utama proses reflow ialah kilang reflow dan kemampuan penyelesaiannya, yang terutama diselarang dalam sistem pemanasan, sistem pendinginan, sistem pengurusan aliran dan sistem perlindungan gas inert dalam kilang reflow. Sistem pemanasan berkaitan dengan efisiensi pemanasan, ketepatan kawalan suhu, keseluruhan suhu dan kestabilan; Fungsi sistem pendinginan ialah: apabila suhu puncak penegak balik tinggi, jika ia tidak boleh disejukkan dengan cepat, suhu substrat keluar dari oven penegak balik terlalu tinggi, yang mudah disebabkan bengkok substrat; Pendingin cepat boleh menyempurnakan struktur dan mencegah peningkatan komponen intermetal. Perbaiki kepercayaan. Fluks akan berkembang semasa penyelamatan kembali. Jika tiada sistem pengurusan aliran yang ideal untuk membuang aliran yang tidak stabil pada masa yang tepat dan menapisnya untuk sirkulasi, aliran akan memasuki kawasan pendinginan dengan aliran udara suhu tinggi dan kondensasi dalam sink panas dan forn, mengurangkan kesan pendinginan dan mencemarkan peralatan dan substrat. Apabila aktiviti pasta solder yang sepadan dengan substrat tidak cukup baik, atau terdapat unsur ruang ultra-halus dan unsur kompleks di papan sirkuit, dan substrat perlu melewati kilang reflow untuk banyak kali, pertimbangkan mengisi kilang reflow dengan gas inert untuk mengurangi peluang oksidasi dan meningkatkan aktiviti penywelding. Gas inert yang biasanya digunakan adalah nitrogen. Kemampuan penyelesaian oven reflow juga perlu dimainkan dengan menyunting program kawalan oven reflow. Apabila papan sirkuit yang menyelesaikan patch melewati oven reflow, ia biasanya melewati tahap preheating, tahap izolasi, tahap reflow dan tahap sejuk. Pastikan kualiti penywelding melalui prosedur kawalan pembakaran kembali.

Proses bantuan digunakan untuk membantu pemasangan licin dan secara aktif mencegah pengesan dan pengesan pos. Proses bantuan kebanyakan terdiri dari proses "menempel titik" dan proses pengesan automatik bantuan optik. Proses "membuang" adalah untuk "menunjuk" lem khas ke bahagian bawah atau periferi komponen yang diperlukan untuk melindungi komponen dengan betul, supaya memastikan komponen tidak akan jatuh selepas penyelamatan ulang berulang kali; Kurangkan kesan tekanan pada komponen semasa meletakkan; Lindungi komponen dari kerosakan dalam persekitaran perkhidmatan kompleks. Elemen proses proses "dispensing" melibatkan perlengkapan "dispensing", lem khas dan tetapan parameter "dispensing". Ia diperlukan untuk memilih peralatan, lem dan tetapan parameter desain secara rasional untuk memastikan kesan proses. Proses pengesan automatik yang diberi bantuan optik melibatkan terutamanya: pertama, gunakan peralatan optik khas untuk mengukur keseluruhan tebal dan ketepatan cetakan tepat askar selepas cetakan, mengesan ketepatan lapisan selepas lapisan, dan mengesan papan sirkuit yang cacat sebelum penyelamatan semula dan memberikan penggera pada masa; Kedua, selepas soldering kembali, gunakan peralatan optik khas untuk mengesan kongsi solder, mengesan papan sirkuit dengan kesalahan kongsi solder dan memberikan penggera. Peralatan pengukuran optik khusus mengandungi peralatan pengesan cahaya yang kelihatan dan peralatan pengesan sinar-X. Yang pertama adalah terutama pemeriksaan optik automatik (AOI), dan yang kedua adalah terutama peralatan X-ray tiga dimensi dan lima dimensi. Yang pertama terutama digunakan untuk mengesan kongsi tentera visual, sementara yang kedua boleh mengesan kongsi tentera bagi bahagian BGA bukan visual selain kongsi tentera visual. Sama ada hendak guna proses bantuan ditentukan mengikut ciri-ciri produk yang hendak diletak.

4 prinsip dan lengkung suhu penyelamatan reflow

Prinsip penyelamatan reflow dianalisis dari lengkung suhu penyelamatan reflow (Fig. 3): apabila PCB memasuki kawasan pemanasan awal, penyelamat dan gas pasta penyelamat dihapuskan, dan aliran pasta penyelamat membumbuhkan pads, hujung komponen dan pins. Pasti solder lembut, runtuh dan menutup pads, mengisolasi pads dan pin komponen dari oksigen; Apabila PCB memasuki kawasan pengisihan, PCB dan komponen telah dipanas secara penuh. Untuk mencegah PCB memasuki kawasan penyelesaian kembali tiba-tiba dan merusak PCB dan komponen disebabkan meningkat suhu pantas; Apabila PCB memasuki kawasan penegak balik, suhu meningkat dengan cepat untuk membuat tampang penegak penegak mencapai keadaan cair, dan penegak cair basah, menyebar, menyebar atau menyebar semula pads PCB, hujung komponen dan pin untuk membentuk kenalan penegak; PCB memasuki kawasan sejuk, kesatuan askar kuat, dan keseluruhan askar reflow selesai.

Semasa penegak semula, pasta penegak perlu diterbangkan oleh penegak. Fluks menghapuskan oksid di permukaan penyerahan, pasta askar mencair dan mengalir lagi, dan pasta askar sejuk dan berkeras. Oleh itu, dalam proses penyelesaian semula, suhu penyelesaian terutamanya dibahagikan menjadi empat zon suhu: zon penyelesaian, zon penyelesaian, zon penyelesaian dan zon penyelesaian. Zon pemanasan adalah suhu bilik hingga 120 darjah Celsius; Kawasan pengisihan adalah 120 darjah Celsius ~ 170 darjah Celsius; Zon reflux adalah 170 darjah Celsius ~ 230 darjah Celsius, dan suhu adalah 210 darjah Celsius ~ 230 darjah Celsius; Zon pendinginan dikurangkan dari 210 darjah Celsius ke sekitar 100 darjah Celsius.

Lengkung suhu adalah kunci untuk memastikan kualiti penyelamatan. Kecerunan pemanasan dan suhu puncak kurva suhu sebenar dan kurva suhu tepat solder mesti secara asas konsisten. Kadar pemanasan sebelum 160 darjah Celsius akan dikawal pada 1 darjah Celsius / S ~ 2 darjah Celsius / s. jika kadar pemanasan terlalu cepat, pada satu sisi, komponen dan PCB akan dipanas terlalu cepat, yang mudah untuk merusak komponen dan menyebabkan deformasi PCB; Di sisi lain, solvent dalam pasta solder melambat terlalu cepat. Ia mudah untuk menumpahkan komponen logam dan menghasilkan bola tentera. Suhu puncak biasanya ditetapkan untuk 20 darjah Celsius ~ 40 darjah Celsius lebih tinggi daripada suhu cair pasta askar (contohnya, titik cair pasta askar Sn63 / Pb37 adalah 183 darjah Celsius, dan suhu puncak patut ditetapkan pada 205 darjah Celsius ~ 230 darjah Celsius), Masa aliran kembali (RE) ialah 10 ~ 60 s. suhu puncak rendah atau masa aliran pendek (RE) akan menyebabkan penyelesaian tidak cukup dan tidak mencair pasta askar dalam kes-kes yang serius; Suhu puncak terlalu tinggi atau masa kembali panjang (RE) akan menyebabkan oksidasi bubuk logam, mempengaruhi kualiti penywelding, dan bahkan kerosakan komponen dan PCB.

Pangkalan untuk menetapkan lengkung suhu penyelamatan ulang: lengkung suhu tepat penyelamatan yang digunakan, mengikut bahan, tebal, papan berbilang lapisan dan saiz PCB; Densitas dan saiz komponen yang dibawa ke papan pemasangan permukaan, dan sama ada ada BGA, CSP dan komponen istimewa lain; Keadaan khusus peralatan, seperti panjang zon pemanasan, bahan sumber pemanasan, struktur oven reflow dan mod kondukti panas.

Dalam produksi sebenar jenis papan cetak tertentu, kawasan suhu ditetapkan disebabkan peralatan adalah: kawasan pemanasan, kawasan pengasingan, kawasan pemanasan cepat dan kawasan refluks. Pasta askar adalah sn63pb37 pasta askar dengan titik cair 183 darjah Celsius. Sebuah kilang penywelding yang tertentu digunakan untuk penywelding. Setiap komponen papan dicetak mesti direka dengan parameter penywelding yang sesuai untuk mencapai lengkung suhu bagi setiap papan dicetak. Gambar 4 menunjukkan lengkung suhu soldering reflow piawai, dan gambar 5 menunjukkan lengkung suhu soldering reflow sebenar papan cetak.

Ini adalah oven tentera reflow dalam zon suhu 9. Terdapat 3 titik ujian untuk ujian suhu sebenar, yang mana Fig. 5 adalah lengkung suhu sebenar. Tetapan parameter zon suhu mesti memenuhi keperluan berikut: 1) zon naik suhu: kadar naik suhu dari suhu bilik ke 100 darjah Celsius tidak boleh melebihi 2 darjah Celsius / S; 2) Kawasan insulasi: dari 100 darjah Celsius ~ 150 darjah Celsius untuk 70 ~ 120 s; 3) Zon pemanasan cepat: masa pemegang dari 150 darjah Celsius ~ 183 darjah Celsius tidak boleh melebihi 30 s, dan kadar pemanasan ialah 2 ~ 3 darjah Celsius / s: 4) zon reflux: suhu ialah 205 darjah Celsius ~ 230 darjah Celsius, dan masa di atas cairan ialah 40 ~ 60 s; 5) Zon pendinginan: kadar pendinginan adalah 2 ~ 4 darjah Celsius / s. Dengan membandingkan lengkung suhu PCB secara teori dan sebenar dalam Gambar 4 dan gambar 5, kawasan suhu reflow sebenar berada dalam julat suhu piawai, Jadi ia berakhir bahawa penyelesaian peranti terpasang permukaan pada PCB memenuhi keperluan dan memastikan prestasi elektrik peranti terpasang permukaan pada PCB. Perhatian istimewa: bakar reflow mesti diuji setiap minggu. Samar lengkung suhu ujian dengan lengkung suhu piawai untuk menentukan sama ada ia sepenuhnya konsisten. Parameter pemeriksaan utama termasuk: kadar pemanasan dalam zon pemanasan, masa memegang dalam zon pemegang, kadar pemanasan dalam zon pemanasan cepat dan zon refluks, suhu puncak, masa di atas cairan, kadar pemanasan dalam zon pemanasan, dan sama ada ada perubahan abnormal dalam lengkung.

Kesimpulan 5

Teknologi pemasangan permukaan menembus ke berbagai medan, yang boleh mempengaruhi secara langsung aras penywelding produk elektronik, serta prestasi dan kualiti produk elektronik. Kertas ini menggambarkan keseluruhan proses teknologi peluncuran permukaan, dan mengekspon prinsip dan lengkung suhu penyelesaian kembali dalam proses penyelesaian. Mengbandingkan lengkung suhu soldering reflow piawai dan lengkung suhu soldering reflow sebenar papan cetak dalam proses produksi sebenar, selama kawasan suhu soldering reflow sebenar berada dalam julat suhu piawai, indeks prestasi komponen yang diletak boleh dipenuhi.