smt貼片加工電源板插件工藝流程
SMT貼片加工電源板插件工藝,從BOM校驗(yàn)、鋼網(wǎng)制作到錫膏印刷,SMT環(huán)節(jié)以微米級(jí)精度完成芯片、電阻等小元件貼裝;回流焊后,插件工藝接過(guò)“接力棒”,通過(guò)AI插件機(jī)將電容、端子等直插器件精準(zhǔn)插入通孔,每一步都像精密齒輪咬合,缺一不可。每一個(gè)smt貼片加工電源板插件工藝流程細(xì)節(jié)都很重要。
一、核心工序詳解:SMT貼片加工的藝術(shù)之旅
1. 錫膏印刷——毫厘不爽的第壹筆
錫膏印刷的質(zhì)量決定了后續(xù)能否形成良好的焊點(diǎn)。針對(duì)電源板常見(jiàn)的大面積接地平面和精細(xì)走線(xiàn)并存的情況,我們總結(jié)了以下技巧:
① 刮刀角度與壓力調(diào)節(jié):硬質(zhì)合金刮刀的角度設(shè)定為60°,軟毛刷型刮刀則為45°,壓力控制在3-5kg之間,既能保證錫膏均勻滾壓,又不會(huì)損傷鋼網(wǎng)表面。
② 脫模速度控制:分離速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致錫膏拉尖,過(guò)慢則易產(chǎn)生拖影。經(jīng)驗(yàn)表明分離速度為0.8-1.2mm/s,可根據(jù)具體機(jī)型微調(diào)。
③ 自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(SPI)應(yīng)用:每片板子印刷完畢后,立即進(jìn)入SPI檢測(cè)儀,重點(diǎn)監(jiān)測(cè)錫膏體積、高度、偏移量三項(xiàng)指標(biāo)。超出閾值的板子會(huì)被自動(dòng)標(biāo)記并剔除,避免流入下一工序造成更大損失。
④ 舉個(gè)實(shí)例,某款LED驅(qū)動(dòng)電源曾在批量生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)連續(xù)幾塊板子的輸出電壓偏低,經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)是由于主控IC下方的錫膏量不足導(dǎo)致虛焊。引入SPI在線(xiàn)監(jiān)測(cè)后,此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生率降低了90%。可見(jiàn),投資一臺(tái)高質(zhì)量的SPI設(shè)備,相當(dāng)于雇了一個(gè)不知疲倦的質(zhì)量守門(mén)員。
2. 錫膏的選擇與特性:錫膏是SMT貼片加工中實(shí)現(xiàn)元件焊接的關(guān)鍵材料,它由焊錫粉、助焊劑以及一些添加劑混合而成。焊錫粉的顆粒大小、形狀以及成分對(duì)錫膏的性能有著重要影響,不同尺寸和類(lèi)型的元件往往需要,匹配相應(yīng)特性的錫膏。
如對(duì)于小型的0201、0402等元件,需要使用顆粒更細(xì)的錫膏,以確保能夠精確地印刷到微小的焊盤(pán)上;而對(duì)于較大尺寸的元件,可以選用顆粒稍大的錫膏。助焊劑在錫膏中起到至關(guān)重要的作用,它能夠去除元件引腳和PCB焊盤(pán)表面的氧化物,降低焊錫的表面張力,促進(jìn)焊錫在焊接過(guò)程中的潤(rùn)濕和擴(kuò)散。
從而確保焊接的可靠性和質(zhì)量,此外錫膏的粘度、觸變性等特性也需要根據(jù)具體的印刷工藝和設(shè)備進(jìn)行選擇和調(diào)整,以保證錫膏在印刷過(guò)程中能夠順利地從絲網(wǎng)模板的開(kāi)口中擠出,并均勻地印刷到PCB焊盤(pán)上,且在印刷后能夠保持穩(wěn)定的形狀和位置,不會(huì)出現(xiàn)塌陷、流淌等現(xiàn)象。
3. 印刷設(shè)備與工藝參數(shù):錫膏印刷通常采用絲網(wǎng)印刷的方式,印刷設(shè)備主要包括絲網(wǎng)印刷機(jī)、絲網(wǎng)模板以及印刷工作臺(tái)等。在印刷前,首先要將PCB準(zhǔn)確安裝在專(zhuān)用的印刷工作臺(tái)上,并通過(guò)定位Pin與絲網(wǎng)模板進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)位,確保絲網(wǎng)模板上的開(kāi)口與PCB焊盤(pán)完全重合。
絲網(wǎng)模板上預(yù)先開(kāi)設(shè)有與PCB焊盤(pán)相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口,開(kāi)口的尺寸和形狀與焊盤(pán)高度匹配,其制作精度直接影響錫膏印刷的質(zhì)量。在印刷過(guò)程中,操作人員將適量的錫膏倒在絲網(wǎng)模板的一端,然后利用刮刀以一定的角度(一般為45° - 60°)和壓力,沿著模板從一端刮向另一端,使錫膏通過(guò)模板的開(kāi)口均勻地印刷到PCB的焊盤(pán)上。
印刷過(guò)程中,需嚴(yán)格控制多個(gè)工藝參數(shù),如刮刀速度,一般控制在20 - 50mm/s,對(duì)于細(xì)間距元件的印刷,應(yīng)選取較低的速度,以保證錫膏的填充效果;刮刀壓力一般為5 - 10N,要根據(jù)錫膏的粘度、絲網(wǎng)模板的厚度以及PCB的材質(zhì)等因素進(jìn)行調(diào)整,確保錫膏能夠充分地通過(guò)模板開(kāi)口印刷到焊盤(pán)上。
同時(shí)又不會(huì)對(duì)PCB和模板造成損壞;錫膏量的控制也非常關(guān)鍵,要保證印刷到焊盤(pán)上的錫膏量適中,既不能過(guò)多導(dǎo)致短路等問(wèn)題,也不能過(guò)少影響焊接質(zhì)量,此外脫模速度一般控制在0.5 - 2mm/s,合適的脫模速度可以防止錫膏在脫模過(guò)程中出現(xiàn)拉尖、橋連等缺陷。印刷完成后,PCB需要經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的晾干過(guò)程,使錫膏中的助焊劑成分能夠充分揮發(fā),同時(shí)讓錫膏在焊盤(pán)上形成穩(wěn)定的粘附狀態(tài),為后續(xù)的貼片工序做好準(zhǔn)備。
4. 質(zhì)量檢測(cè):錫膏印刷質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到后續(xù)元件焊接的效果,因此在印刷完成后咇須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)。常用的檢測(cè)方法是使用SPI(錫膏厚度檢測(cè)儀)設(shè)備對(duì)錫膏印刷厚度進(jìn)行檢測(cè),目標(biāo)值一般為鋼網(wǎng)厚度±15%。通過(guò)SPI檢測(cè),可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)錫膏印刷過(guò)程中可能出現(xiàn)的橋連、少錫、多錫等14類(lèi)缺陷。
一旦檢測(cè)到問(wèn)題,應(yīng)立即停機(jī)對(duì)絲網(wǎng)模板進(jìn)行清潔和維護(hù),去除模板開(kāi)口處殘留的錫膏,調(diào)整印刷工藝參數(shù),確保后續(xù)印刷的錫膏質(zhì)量符合要求,同時(shí)也可以通過(guò)人工目檢的方式,對(duì)PCB上錫膏的印刷情況進(jìn)行初步觀察,檢查是否存在明顯的漏印、偏移等問(wèn)題,作為SPI檢測(cè)的補(bǔ)充手段,以保證錫膏印刷質(zhì)量的可靠性。
5. 高速貼片機(jī)的精準(zhǔn)舞蹈
這是體現(xiàn)SMT貼片加工魅力的環(huán)節(jié)。面對(duì)密密麻麻的元件陣列,現(xiàn)代化貼片機(jī)猶如靈巧的舞者,在短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)千次精準(zhǔn)定位。以下是我們的實(shí)戰(zhàn)心得:
① 飛達(dá)配置策略:根據(jù)元件用量統(tǒng)計(jì)結(jié)果,將常用電阻電容分配到雙通道高速頭,稀有元件放在單通道頭上;異形元件單獨(dú)編組,避免頻繁換料耽誤時(shí)間。
② 吸嘴選型秘訣:直徑φ4mm以下的微型元件使用陶瓷吸嘴,較大元件改用不銹鋼吸嘴;對(duì)于扁平封裝的SOIC,可選用帶真空吸附功能的特制吸嘴,提高拾取成功率。
③ 貼裝順序規(guī)劃:遵循“先低后高、先小后大”的原則,先貼裝0402及以下的小元件,再逐步過(guò)渡到插件類(lèi)元件。遇到跨接線(xiàn)橋接的情況,適當(dāng)調(diào)整貼裝順序以避免干涉。
④ 值得一提的是,近年來(lái)興起的模塊化貼片方案值得借鑒。即將整個(gè)電源板劃分為若干功能模塊,分別在不同的貼片線(xiàn)上并行生產(chǎn),樶后統(tǒng)一組裝。這種方法特別適合多品種小批量訂單,能有效縮短交期。
6. 元器件貼裝
① 貼裝設(shè)備與原理:元器件貼裝工序主要依靠高速自動(dòng)化的貼片機(jī)來(lái)完成。貼片機(jī)按照其工作原理可分為吸嘴式貼片機(jī)、夾持式貼片機(jī)等多種類(lèi)型,其中吸嘴式貼片機(jī)應(yīng)用樶為廣泛。吸嘴式貼片機(jī)通過(guò)吸嘴吸取元件,其吸嘴的種類(lèi)繁多,可適配不同尺寸和形狀的元件。
如對(duì)于0402元件通常使用0.4mm的吸嘴。貼片機(jī)利用高精度的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和視覺(jué)對(duì)位系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)元件的精準(zhǔn)貼裝。其核心部件包括貼裝頭、吸嘴、供料器、傳送帶以及視覺(jué)對(duì)位系統(tǒng)等。貼裝頭可同時(shí)安裝多個(gè)吸嘴,能夠快速地從供料器中吸取元件并將其貼裝到PCB上。
供料器負(fù)責(zé)將各類(lèi)電子元件,如芯片、電阻、電容、電感等,以有序的方式排列并供給貼片機(jī)吸取,常見(jiàn)的供料器類(lèi)型有卷帶式供料器、托盤(pán)式供料器、管式供料器等,不同類(lèi)型的供料器適用于不同封裝形式的元件。
視覺(jué)對(duì)位系統(tǒng)則是貼片機(jī)的“眼睛”,通過(guò)攝像頭對(duì)PCB上的標(biāo)記點(diǎn)和元件進(jìn)行拍照識(shí)別,計(jì)算出元件與PCB之間的位置偏差,并實(shí)時(shí)調(diào)整貼片機(jī)的動(dòng)作參數(shù),確保元件能夠高精度地貼裝在預(yù)定位置上,目前主流設(shè)備的貼裝精度已達(dá)±25μm@3σ水平。
② 貼裝程序編制:在貼片開(kāi)始前,需根據(jù)PCB的設(shè)計(jì)信息,如元件位置、類(lèi)型、方向等,編制相應(yīng)的貼片程序。貼片程序是貼片機(jī)運(yùn)行的指令集,它詳細(xì)規(guī)定了貼片機(jī)在貼片過(guò)程中的每一個(gè)動(dòng)作,包括吸嘴從哪個(gè)供料器位置吸取何種元件,以怎樣的路徑和速度將元件貼裝到PCB的哪個(gè)位置,及元件的貼裝角度和壓力等參數(shù)。
編制貼片程序需要操作人員具備豐富的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí),熟悉各種元件的封裝形式和貼裝要求,同時(shí)要熟練掌握貼片機(jī)編程軟件的操作方法。在編制過(guò)程中,要仔細(xì)核對(duì)PCB設(shè)計(jì)文件中的元件信息,確保程序的準(zhǔn)確性。對(duì)于一些復(fù)雜的PCB板,可能還需要進(jìn)行多次調(diào)試和優(yōu)化,以提高貼片效率和質(zhì)量,此外為了防止在貼片過(guò)程中出現(xiàn)元件貼錯(cuò)、漏貼等問(wèn)題。
還可以在程序中設(shè)置一些檢測(cè)和報(bào)警功能,如元件識(shí)別檢測(cè)、貼裝位置檢測(cè)等,當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí),貼片機(jī)能夠及時(shí)停止運(yùn)行并發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒操作人員進(jìn)行處理。
③ 貼裝過(guò)程與質(zhì)量控制:貼片機(jī)運(yùn)行時(shí),首先通過(guò)傳送帶將已完成錫膏印刷的PCB輸送到貼片位置,然后貼片機(jī)的視覺(jué)對(duì)位系統(tǒng)對(duì)PCB上的標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別和對(duì)位,確定PCB的實(shí)際位置與方向,補(bǔ)償在傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的位置偏差。
接著貼裝頭上的吸嘴按照預(yù)設(shè)的貼片程序,依次從供料器中吸取相應(yīng)的元件,并在吸取元件后再次利用視覺(jué)對(duì)位系統(tǒng)對(duì)元件進(jìn)行精確識(shí)別與定位,確保元件的方向和位置與PCB上的設(shè)計(jì)要求完全一致。隨后貼裝頭將元件快速、準(zhǔn)確地貼裝到PCB上的錫膏印刷區(qū)域,貼裝壓力一般控制在0.5 - 2N范圍,避免對(duì)元件造成損傷。
在整個(gè)貼片過(guò)程中,操作人員需要密切關(guān)注貼片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),及時(shí)處理可能出現(xiàn)的問(wèn)題,如供料器缺料、吸嘴堵塞、元件吸取不良等,同時(shí)要對(duì)貼裝后的PCB進(jìn)行實(shí)時(shí)抽檢,檢查元件的貼裝位置、方向以及是否缺失等情況,重點(diǎn)監(jiān)控QFP(四方扁平封裝)、BGA(球柵陣列封裝)等精密器件的貼裝偏移量,應(yīng)控制在<焊盤(pán)寬度20%,確保貼片工序的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。通過(guò)在貼片過(guò)程中實(shí)施嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施,可以有效降低產(chǎn)品的不良率,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
7. 回流焊接——火候拿捏的終及考驗(yàn)
回流爐的溫度曲線(xiàn)堪稱(chēng)SMT貼片加工的“生命線(xiàn)”。不同類(lèi)型的錫膏有不同的熔融特性,咇須量身定制相應(yīng)的溫區(qū)設(shè)置。以無(wú)鉛錫膏為例,典型的七溫區(qū)設(shè)置如下表所示:
溫區(qū) | 作用 | 溫度范圍(℃) | 傳送帶速度(inch/min) | 備注 |
P1 | 預(yù)熱升溫 | 150~180 | 40-60 | 緩慢升溫排除濕氣 |
P2 | 保溫均熱 | 180~200 | 30-40 | 激活助焊劑活性 |
P3 | 快速升溫 | 200~220 | 20-30 | 促使溶劑揮發(fā) |
P4 | 峰值溫度 | 245~255 | 10-15 | 熔化錫粉形成冶金結(jié)合 |
P5 | 冷卻凝固 | <240 | 依實(shí)際情況而定 | 控制降溫速率防止翹曲變形 |
P6/P7 | 風(fēng)冷輔助 | — | — | 加快冷卻速度 |
實(shí)際操作中還需借助測(cè)溫儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐溫曲線(xiàn),并與理論值對(duì)比修正,如冬季車(chē)間溫度較低時(shí),適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間;夏季高溫潮濕季節(jié),則要加強(qiáng)冷卻力度。另外,對(duì)于雙面都有元件的電源板,第貳次回流時(shí)應(yīng)翻轉(zhuǎn)板材,并對(duì)第壹面采取局部屏蔽措施,防止已焊好的元件二次熔化。
8. AOI光學(xué)檢測(cè)——吹毛求疵的眼睛
即便前面的工序做得再好,也不可能完全杜絶不良品。這時(shí)候就需要AOI(Auto Optical Inspection)系統(tǒng)大顯身手。目前的AOI設(shè)備普遍具備彩色成像、多光譜照明等功能,能夠識(shí)別出以下幾種典型缺陷:
① 缺件/錯(cuò)位:通過(guò)模板比對(duì)發(fā)現(xiàn)缺失或偏移的元件;
② 墓碑效應(yīng):一端未沾錫導(dǎo)致的直立現(xiàn)象;
③ 橋接/短路:相鄰焊點(diǎn)間的多余錫連接;
④ 空洞/裂紋:X射線(xiàn)透視下的隱藏缺陷。
為了提高檢出率,我們會(huì)定期更新AOI的程序庫(kù),加入新的缺陷樣本進(jìn)行訓(xùn)練,同時(shí)安排經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員復(fù)判可疑點(diǎn),避免誤判導(dǎo)致的過(guò)度維修。據(jù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格校準(zhǔn)的AOI系統(tǒng),可以將漏檢率控制在千分之三以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人工目檢的水平。
9. 回流焊接
① 回流焊接原理:回流焊接是SMT貼片加工中實(shí)現(xiàn)元件與PCB電氣連接的關(guān)鍵工藝。其基本原理是利用熱風(fēng)循環(huán)或紅外線(xiàn)輻射等方式對(duì)貼片后的PCB進(jìn)行加熱,使PCB上的錫膏在升溫過(guò)程中經(jīng)歷預(yù)熱、升溫、回流、冷卻等不同的溫度階段。
在預(yù)熱階段,溫度通常設(shè)置在100℃ - 150℃,主要目的是使錫膏中的助焊劑成分充分揮發(fā),同時(shí)對(duì)PCB和元件進(jìn)行初步加熱,減少后續(xù)升溫過(guò)程中的熱沖擊。升溫階段,以適當(dāng)?shù)乃俾剩ㄒ话銥?span style="font-size: 16px; font-family: Calibri;">1 - 3℃/s)使溫度上升,讓錫膏逐漸達(dá)到熔化溫度。
回流階段,溫度達(dá)到峰值,一般在217℃ - 250℃之間,具體取決于焊錫膏的成分和熔點(diǎn),此時(shí)焊錫膏中的焊錫粉熔化形成液態(tài)焊錫,進(jìn)而潤(rùn)濕元件引腳和PCB焊盤(pán),在液態(tài)焊錫的表面張力作用下,實(shí)現(xiàn)良好的電氣連接和機(jī)械固定。
冷卻階段,以一定的速率(一般<4℃/s)降低溫度,使液態(tài)焊錫凝固,形成牢固的焊接點(diǎn),完成元件與PCB的焊接過(guò)程?;亓骱附舆^(guò)程中,精確的溫度曲線(xiàn)控制是確保焊接質(zhì)量的關(guān)鍵,不同類(lèi)型的元件和PCB材料對(duì)溫度曲線(xiàn)的要求有所差異,需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。
② 回流焊爐設(shè)置與工藝參數(shù)控制:回流焊爐通常由多個(gè)加熱區(qū)組成,每個(gè)加熱區(qū)可獨(dú)立控制溫度和時(shí)間,以形成特定的溫度曲線(xiàn),滿(mǎn)足不同元件和PCB材料的焊接要求。在進(jìn)行回流焊接前,需要根據(jù)PCB的尺寸、元件類(lèi)型、焊盤(pán)面積以及錫膏特性等因素,對(duì)回流焊爐的溫度曲線(xiàn)進(jìn)行精心設(shè)置和優(yōu)化,一般預(yù)熱區(qū)的時(shí)間和溫度設(shè)置要確保助焊劑能夠充分揮發(fā)。
同時(shí)使PCB和元件均勻受熱,避免局部過(guò)熱;升溫速率應(yīng)控制在合適范圍內(nèi),過(guò)快的升溫速率可能導(dǎo)致元件受損或PCB變形;回流峰值溫度和時(shí)間要保證焊錫能夠充分熔化并潤(rùn)濕焊盤(pán)和引腳,但又不能過(guò)高或過(guò)長(zhǎng),以免造成元件過(guò)熱損壞或焊點(diǎn)氧化等問(wèn)題,回流時(shí)間通常在30 - 120秒之間;冷卻速率也不宜過(guò)快,防止焊接點(diǎn)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力和缺陷,此外對(duì)于一些高偳的回流焊爐。
還可以控制爐內(nèi)的氣氛,如采用氮?dú)獗Wo(hù),減少焊接過(guò)程中的氧化現(xiàn)象,提高焊接質(zhì)量。在生產(chǎn)過(guò)程中,要定期使用溫度曲線(xiàn)測(cè)試儀對(duì)回流焊爐的實(shí)際溫度分布進(jìn)行驗(yàn)證,確保溫度曲線(xiàn)符合設(shè)定要求,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和調(diào)整因設(shè)備老化、錫膏批次差異等因素導(dǎo)致的溫度偏差,保證回流焊接的穩(wěn)定性和可靠性。
③ 焊接質(zhì)量檢測(cè):經(jīng)過(guò)回流焊接后的PCB需要進(jìn)行嚴(yán)格的焊接質(zhì)量檢測(cè),以確保焊點(diǎn)的質(zhì)量和電氣連接的可靠性。常用的檢測(cè)方法包括目視檢查、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)、X射線(xiàn)檢測(cè)等。目視檢查主要由人工通過(guò)放大鏡或顯微鏡對(duì)焊接點(diǎn)的外觀進(jìn)行觀察,檢查是否存在焊錫缺失、短路、虛焊、元件偏移等明顯缺陷。
這種方法簡(jiǎn)單直觀,但對(duì)于一些細(xì)微的缺陷可能難以發(fā)現(xiàn)。AOI則利用光學(xué)原理和圖像處理技術(shù),對(duì)PCB進(jìn)行快速自動(dòng)掃描,能夠檢測(cè)出焊錫量、焊接位置、元件極性等方面的異常,并且具有高精度、高效率的特點(diǎn),可有效提高焊接質(zhì)量檢測(cè)的可靠性,能夠檢測(cè)出0.1mm的元件偏移。
對(duì)于一些隱藏在元件底部或內(nèi)部的焊接點(diǎn),如BGA器件的焊接情況,需要采用X射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù),通過(guò)X射線(xiàn)穿透元件和PCB,形成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影像,從而對(duì)焊接點(diǎn)的質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估,能夠解析0.05mm的焊球缺陷。通過(guò)多種檢測(cè)方法的結(jié)合使用,可以全面、準(zhǔn)確地檢測(cè)出回流焊接過(guò)程中出現(xiàn)的各種質(zhì)量問(wèn)題,及時(shí)采取措施進(jìn)行返修和改進(jìn),確保電源板的質(zhì)量符合要求。
10. 插件與波峰焊(如有需要)
① 插件工序:在一些電源板的生產(chǎn)中,除了SMT貼片元件外,還可能存在部分需要通過(guò)插件方式安裝的元件,如較大功率的電感、變壓器、連接器等。插件工序通常在SMT貼片加工和回流焊接之后進(jìn)行。操作人員根據(jù)PCB上的插件孔位置和元件標(biāo)識(shí),將相應(yīng)的插件元件準(zhǔn)確插入到PCB的插件孔中。
在插件過(guò)程中,要注意元件的引腳長(zhǎng)度,確保引腳能夠順利穿過(guò)插件孔并在焊接后有合適的長(zhǎng)度進(jìn)行修剪,同時(shí)要保證元件的插入方向正確,對(duì)于有極性的元件,如電解電容、二極管等,咇須嚴(yán)格按照極性標(biāo)識(shí)進(jìn)行插入,否則會(huì)導(dǎo)致元件損壞或電源板功能失效。
為提高插件效率和準(zhǔn)確性,部分企業(yè)會(huì)引入半自動(dòng)或全自動(dòng)插件設(shè)備,這類(lèi)設(shè)備通過(guò)機(jī)械臂和視覺(jué)定位系統(tǒng),能夠快速識(shí)別元件和插件孔位置,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)插件,尤其適用于批量生產(chǎn)場(chǎng)景。插件完成后,需對(duì)PCB進(jìn)行初步檢查,確保元件無(wú)漏插、錯(cuò)插、反插等問(wèn)題,為后續(xù)波峰焊工序做好準(zhǔn)備。
② 波峰焊工藝:當(dāng)插件元件安裝完成后,若需要對(duì)插件引腳進(jìn)行焊接,通常會(huì)采用波峰焊工藝,這也是SMT貼片加工電源板生產(chǎn)中常見(jiàn)的輔助焊接方式。波峰焊設(shè)備主要由助焊劑噴涂系統(tǒng)、預(yù)熱區(qū)、波峰焊接區(qū)和冷卻區(qū)組成。首先PCB板通過(guò)傳送帶進(jìn)入波峰焊設(shè)備,助焊劑噴涂系統(tǒng)會(huì)在PCB底面(插件引腳所在面)均勻噴涂一層助焊劑,其作用是去除引腳和插件孔表面的氧化物,提高焊錫的潤(rùn)濕性。
隨后PCB進(jìn)入預(yù)熱區(qū),在100℃ - 140℃的溫度下進(jìn)行預(yù)熱,目的是讓助焊劑充分揮發(fā),避免焊接時(shí)產(chǎn)生氣泡,同時(shí)減少PCB和元件因溫度驟升而受到的熱沖擊。接下來(lái),PCB進(jìn)入波峰焊接區(qū),該區(qū)域的焊錫槽內(nèi)裝有熔融狀態(tài)的焊錫(通常為Sn - Pb合金或無(wú)鉛焊錫),通過(guò)特殊的波峰發(fā)生器,使熔融焊錫形成特定形狀的波峰(如雙波峰、單波峰)。
當(dāng)PCB經(jīng)過(guò)波峰時(shí),插件引腳和插件孔會(huì)與熔融焊錫充分接觸,焊錫在助焊劑的作用下潤(rùn)濕引腳和孔壁,形成牢固的焊接點(diǎn)。焊接完成后,PCB進(jìn)入冷卻區(qū),在冷空氣或冷卻風(fēng)扇的作用下快速降溫,使焊錫凝固,穩(wěn)定焊接結(jié)構(gòu)。波峰焊過(guò)程中,需嚴(yán)格控制焊錫溫度(一般為240℃ - 260℃,無(wú)鉛焊錫溫度稍高)、PCB傳輸速度(通常為1.2 - 1.8m/min)以及波峰高度等參數(shù),這些參數(shù)的合理性直接影響焊接質(zhì)量,需根據(jù)插件元件類(lèi)型和PCB特性進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整。
③ 插件與波峰焊質(zhì)量檢測(cè):波峰焊完成后,需對(duì)插件元件的焊接質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)。首先通過(guò)人工目視檢查,觀察插件引腳的焊接情況,查看是否存在焊點(diǎn)虛焊、假焊、漏焊、短路、焊錫過(guò)多或過(guò)少等問(wèn)題,同時(shí)檢查元件是否有因焊接溫度過(guò)高而出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象。
對(duì)于一些引腳密集或不易觀察的插件元件,可借助放大鏡或顯微鏡進(jìn)行細(xì)致檢查,此外還可采用在線(xiàn)測(cè)試(ICT)設(shè)備對(duì)插件元件的電氣性能進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)探針接觸PCB上的測(cè)試點(diǎn),檢測(cè)插件元件的阻值、容值、電感量以及電路連通性等參數(shù),判斷元件是否正常工作以及焊接是否可靠。若發(fā)現(xiàn)焊接缺陷,如虛焊、短路等,需及時(shí)進(jìn)行返修處理,確保插件元件的焊接質(zhì)量符合SMT貼片加工電源板的生產(chǎn)要求。
smt貼片加工電源板插件工藝流程圖
二、SMT貼片加工電源板插件后的檢測(cè)與返修
1. 全面檢測(cè)流程
① 外觀檢測(cè):外觀檢測(cè)是SMT貼片加工電源板插件后檢測(cè)的首要環(huán)節(jié),主要檢查PCB表面的整體狀況。除了之前提到的貼片元件和插件元件的焊接外觀外,還需檢查PCB表面是否有劃傷、變形、污染等問(wèn)題,貼片元件和插件元件是否存在偏移、傾斜、缺失、損壞等情況,元件極性是否正確(如二極管、電容的正負(fù)極方向),焊盤(pán)是否有脫落、氧化等現(xiàn)象。
外觀檢測(cè)可采用人工目視結(jié)合,自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)設(shè)備的方式進(jìn)行。人工目視適用于初步篩查明顯缺陷,而AOI設(shè)備則能通過(guò)高清攝像頭和圖像處理技術(shù),對(duì)PCB表面進(jìn)行快速、精準(zhǔn)的掃描,能夠識(shí)別出微小的元件偏移(如0.1mm以?xún)?nèi)的偏移)、焊點(diǎn)缺陷(如焊錫量偏差、橋連等)以及元件極性錯(cuò)誤等問(wèn)題,檢測(cè)效率高且準(zhǔn)確性強(qiáng),可有效避免人工檢測(cè)的疏漏,尤其適用于大批量生產(chǎn)的檢測(cè)場(chǎng)景。
② 電氣性能檢測(cè):電氣性能檢測(cè)是判斷電源板是否具備正常工作能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要通過(guò)專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)設(shè)備對(duì)電源板的各項(xiàng)電氣參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。常用的檢測(cè)設(shè)備包括直流穩(wěn)壓電源、示波器、萬(wàn)用表、功率分析儀以及專(zhuān)用的電源板功能測(cè)試治具等。
檢測(cè)內(nèi)容主要包括:電源板的輸入輸出電壓是否符合設(shè)計(jì)要求,如輸入電壓為220V AC時(shí),輸出電壓是否穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的5V DC、12V DC等;輸出電流是否達(dá)到額定值,且在負(fù)載變化時(shí)是否能保持穩(wěn)定;電源板的效率,即輸出功率與輸入功率的比值是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);紋波電壓,檢測(cè)電源輸出電壓中的交流成分,確保其在允許范圍內(nèi)(一般要求紋波電壓<50mV),避免對(duì)后續(xù)電路造成干擾。
此外還需檢測(cè)電源板的過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、短路保護(hù)等功能是否正常,當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí),電源板能否及時(shí)切斷電路或限制電流、電壓,保護(hù)自身和后續(xù)負(fù)載設(shè)備不受損壞。電氣性能檢測(cè)需在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試環(huán)境下進(jìn)行,溫度控制在25℃±5℃,濕度控制在45% - 75%,確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
③ 可靠性檢測(cè):為確保SMT貼片加工電源板在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性,還需進(jìn)行可靠性檢測(cè)??煽啃詸z測(cè)主要模擬電源板,在實(shí)際使用過(guò)程中可能遇到的各種惡劣環(huán)境條件,測(cè)試其性能變化和耐受能力。常見(jiàn)的可靠性檢測(cè)項(xiàng)目包括:
3.1 高低溫循環(huán)測(cè)試:將電源板放入高低溫試驗(yàn)箱中,在-40℃ - 85℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行循環(huán)測(cè)試(如先在-40℃下保持2小時(shí),再升溫至85℃保持2小時(shí),為一個(gè)循環(huán),共進(jìn)行100 - 500個(gè)循環(huán)),測(cè)試后檢查電源板的外觀和電氣性能是否正常,判斷其對(duì)溫度變化的適應(yīng)能力。
3.2 濕熱測(cè)試:將電源板置于濕熱試驗(yàn)箱中,在溫度40℃±2℃、相對(duì)濕度90% - 95%的環(huán)境下放置1000小時(shí),測(cè)試后檢查電源板是否出現(xiàn)焊點(diǎn)腐蝕、元件損壞、電氣性能下降等問(wèn)題,評(píng)估其在潮濕環(huán)境下的可靠性。
3.3 振動(dòng)測(cè)試:通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)對(duì)電源板施加一定頻率和振幅的振動(dòng)(如頻率10 - 2000Hz,振幅0.1 - 2mm),模擬運(yùn)輸或使用過(guò)程中的振動(dòng)環(huán)境,測(cè)試后檢查電源板的元件是否有松動(dòng)、焊點(diǎn)是否有脫落等情況,確保電源板在振動(dòng)環(huán)境下仍能正常工作。
3.4 鹽霧測(cè)試:對(duì)于可能在戶(hù)外或潮濕含鹽環(huán)境中使用的電源板,需進(jìn)行鹽霧測(cè)試。將電源板放入鹽霧試驗(yàn)箱中,噴射濃度為5%的NaCl溶液霧,在35℃的溫度下持續(xù)測(cè)試48 - 96小時(shí),測(cè)試后檢查電源板表面是否有腐蝕現(xiàn)象,電氣性能是否正常,評(píng)估其抗腐蝕能力。
2. 返修流程
① 缺陷識(shí)別與分類(lèi):在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的缺陷,需進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和分類(lèi),為后續(xù)返修提供依據(jù)。根據(jù)缺陷類(lèi)型,可將其分為貼片元件缺陷、插件元件缺陷以及PCB本身的缺陷。貼片元件缺陷主要包括元件偏移、缺失、極性錯(cuò)誤、焊點(diǎn)虛焊、假焊、短路等。
插件元件缺陷主要有插件錯(cuò)誤、引腳焊接不良(如虛焊、漏焊、短路)、元件損壞等;PCB缺陷則包括PCB變形、焊盤(pán)脫落、線(xiàn)路短路或斷路等。對(duì)于每一種缺陷,需詳細(xì)記錄其位置、數(shù)量、嚴(yán)重程度等信息,以便制定針對(duì)性的返修方案。
② 返修工具與材料準(zhǔn)備:根據(jù)不同的缺陷類(lèi)型,準(zhǔn)備相應(yīng)的返修工具和材料。常用的返修工具包括熱風(fēng)槍?zhuān)ㄓ糜诓鹦逗秃附淤N片元件,溫度可調(diào)節(jié),一般為200℃ - 400℃)。
2.1電烙鐵(用于插件元件引腳的焊接和修整,烙鐵頭溫度控制在280℃ - 320℃)。
2.2吸錫器(用于去除多余的焊錫或拆卸元件時(shí)吸除引腳的焊錫)、鑷子(用于夾取小型貼片元件).
2.3返修臺(tái)(專(zhuān)業(yè)的貼片元件返修設(shè)備,可精準(zhǔn)控制溫度和加熱區(qū)域,適用于BGA、QFP等精密元件的返修)等。
2.4返修材料主要包括焊錫絲(根據(jù)需要選擇有鉛或無(wú)鉛焊錫絲,直徑一般為0.3 - 0.8mm)、助焊劑(用于提高焊錫的潤(rùn)濕性,減少氧化)、清潔棉簽和清潔劑(用于清潔PCB表面的焊錫殘?jiān)臀廴疚铮┮约皞溆玫馁N片元件和插件元件(確保規(guī)格型號(hào)與原元件一致)。
③ 返修操作步驟:
3.1 貼片元件返修:若貼片元件存在偏移、虛焊等缺陷,首先用熱風(fēng)槍配合專(zhuān)用噴嘴,在合適的溫度和風(fēng)速下對(duì)元件進(jìn)行加熱,待元件焊點(diǎn)的焊錫熔化后,用鑷子輕輕調(diào)整元件位置至正確狀態(tài),待焊錫凝固后停止加熱,完成偏移矯正;若元件損壞或需要更換,用熱風(fēng)槍加熱元件,使焊點(diǎn)焊錫熔化,用鑷子將元件取下。
然后用吸錫器或吸錫帶清除焊盤(pán)上多余的焊錫,用清潔劑清潔焊盤(pán),接著在焊盤(pán)上涂抹少量助焊劑,用鑷子將新元件準(zhǔn)確放置在焊盤(pán)上。樶后用熱風(fēng)槍加熱元件,使焊錫熔化并形成良好的焊點(diǎn),冷卻后檢查焊接質(zhì)量。對(duì)于BGA等精密元件,需使用返修臺(tái)進(jìn)行返修,通過(guò)精準(zhǔn)的溫度曲線(xiàn)控制,確保元件拆卸和焊接過(guò)程中不損壞PCB和周邊元件。
3.2 插件元件返修:若插件元件存在虛焊、假焊問(wèn)題,用電烙鐵加熱焊點(diǎn),同時(shí)添加適量焊錫絲,使焊錫充分潤(rùn)濕引腳和焊盤(pán),形成可靠焊點(diǎn);若元件插反或損壞,首先用電烙鐵加熱焊點(diǎn),待焊錫熔化后,用鑷子或尖嘴鉗將元件引腳從插件孔中拔出,然后用吸錫器清除插件孔內(nèi)的殘留焊錫,確保插件孔通暢,接著將新元件按照正確方向插入插件孔,樶后用電烙鐵對(duì)引腳進(jìn)行焊接,焊接完成后修剪多余的引腳(一般保留1 - 2mm長(zhǎng)度)。
3.3 PCB缺陷返修:若PCB出現(xiàn)輕微劃傷但未傷及線(xiàn)路,可用絕緣漆涂抹在劃傷處,待干燥后恢復(fù)絕緣性能;若焊盤(pán)脫落,需先清理脫落處的殘留焊錫和雜質(zhì),然后用導(dǎo)線(xiàn)(直徑與元件引腳匹配)將元件引腳與相關(guān)線(xiàn)路連接起來(lái),再用焊錫固定;若PCB出現(xiàn)短路,需用放大鏡找到短路點(diǎn),用小刀或砂紙輕輕去除短路處的焊錫或銅箔,確保線(xiàn)路斷開(kāi),然后用清潔劑清潔該區(qū)域,避免殘留雜質(zhì)導(dǎo)致再次短路。
④ 返修后檢測(cè):返修完成后,需對(duì)電源板進(jìn)行再次檢測(cè),確保缺陷已徹底修復(fù)且未引入新的問(wèn)題。首先進(jìn)行外觀檢測(cè),檢查返修部位的元件安裝是否正確、焊點(diǎn)是否飽滿(mǎn)、有無(wú)焊錫殘?jiān)?;然后進(jìn)行電氣性能檢測(cè),重新測(cè)試電源板的輸入輸出電壓、電流、效率、紋波等參數(shù),確保其符合設(shè)計(jì)要求。
對(duì)于進(jìn)行過(guò)可靠性檢測(cè)后返修的電源板,還需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性的可靠性復(fù)測(cè),如高低溫循環(huán)測(cè)試或振動(dòng)測(cè)試,驗(yàn)證返修后的電源板仍具備良好的可靠性。只有經(jīng)過(guò)檢測(cè)確認(rèn)合格的電源板,才能進(jìn)入后續(xù)的組裝或出廠環(huán)節(jié)。
三、前期籌備:筑牢品質(zhì)根基的第壹步
萬(wàn)事開(kāi)頭難,良好的開(kāi)端等于成功的一半。對(duì)于電源板的SMT貼片加工而言,前期準(zhǔn)備工作如同大廈之基石,稍有疏漏便可能導(dǎo)致后期返工甚至報(bào)廢。本章節(jié)將從設(shè)計(jì)評(píng)審、物料管理、鋼網(wǎng)制作三個(gè)維度展開(kāi)論述,助您構(gòu)建起堅(jiān)不可摧的質(zhì)量防線(xiàn)。
1. DFM可制造性分析——防患于未然的智慧之舉
拿到客戶(hù)提供的原理圖和PCB布局圖后,首要任務(wù)并非急于投產(chǎn),而是進(jìn)行嚴(yán)格的DFM審核。針對(duì)電源板的特殊性質(zhì),需重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn):
① 熱設(shè)計(jì)匹配度:檢查功率MOSFET、整流橋堆等發(fā)熱大戶(hù)周?chē)你~箔面積是否足夠,有無(wú)預(yù)留散熱焊盤(pán);確認(rèn)高發(fā)熱區(qū)域與其他敏感元件的空間距離是否符合安規(guī)要求。
② 高壓防護(hù)間距:初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)之間的爬電距離應(yīng)滿(mǎn)足IEC60950標(biāo)準(zhǔn),尤其注意變壓器跨接處的間隙寬度。若原設(shè)計(jì)存在不足,應(yīng)及時(shí)反饋修改,避免因絕緣失效引發(fā)安全事故。
③ 元器件選型合理性:評(píng)估所選SMD元件的封裝尺寸是否適合當(dāng)前產(chǎn)線(xiàn)能力,例如某些異形電容可能需要定制吸嘴;核對(duì)BOM表中是否存在多Pin連接器或非標(biāo)件,提前規(guī)劃特殊載具。
④ 測(cè)試點(diǎn)布局便利性:為確保ICT/FCT測(cè)試覆蓋率,建議在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)增設(shè)工藝邊測(cè)試點(diǎn),便于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備探針接觸。
⑤ 通過(guò)上述審查,可將70%以上的潛在問(wèn)題扼殺在搖籃之中,大幅減少試產(chǎn)階段的調(diào)試時(shí)間。值得注意的是,優(yōu)秀的DFM報(bào)告還會(huì)標(biāo)注出哪些位置適合使用紅膠固化工藝,哪些區(qū)域需加強(qiáng)助焊劑噴涂,這些都是后續(xù)編程的重要依據(jù)。
2. 物料管控——追溯體系的源頭活水
電源板所用物料種類(lèi)繁多,僅電阻一項(xiàng)就可能包含多種阻值規(guī)格,加之電感、電容均有特定朝向要求,一旦混料后果不堪設(shè)想。為此,我們建立了三級(jí)物料管理體系:
① 一級(jí)分類(lèi)編碼:按照IPC-7387標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所有元器件賦予唯壹身份碼,并在倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中建立對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)。每當(dāng)新批次物料入庫(kù)時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)生成二維碼標(biāo)簽,記錄供應(yīng)商批號(hào)、有效期等信息。
② 二級(jí)防靜電包裝:所有ESD敏感元件均采用防潮防靜電袋密封存放,濕度卡實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境濕度,確保儲(chǔ)存條件符合JEDEC J-STD-033規(guī)范。
③ 三級(jí)上線(xiàn)前核查:操作員領(lǐng)取物料時(shí),需掃描物料條碼并與工單信息比對(duì),防止錯(cuò)料;上料前再次用放大鏡檢查元件極性標(biāo)記,杜絕反向安裝。
④ 特別提醒,對(duì)于鋁電解電容這類(lèi)有極性的元件,咇須在系統(tǒng)中設(shè)置強(qiáng)制校驗(yàn)環(huán)節(jié),否則極易造成通電爆炸事故,此外貴重物料如IC控制器可采用稱(chēng)重法復(fù)核數(shù)量,誤差范圍控制在±0.5%以?xún)?nèi)。
3. 鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)與開(kāi)口優(yōu)化——決定焊接質(zhì)量的靈魂窗口
鋼網(wǎng)的好壞直接影響錫膏轉(zhuǎn)移效率,進(jìn)而影響焊接效果。針對(duì)電源板的特點(diǎn),我們?cè)阡摼W(wǎng)設(shè)計(jì)上有如下訣竅:
① 厚度選擇原則:一般厚膜電路選用0.12mm不銹鋼網(wǎng),薄壁細(xì)間距區(qū)域局部減薄至0.10mm;若涉及BGA封裝,則推薦激光切割階梯式鋼網(wǎng),兼顧不同高度元件的需求。
② 開(kāi)口形狀設(shè)計(jì):方形Pad優(yōu)先采用45°倒角開(kāi)口,圓形焊盤(pán)則保持同心圓開(kāi)口;對(duì)于QFP封裝的鷗翼引腳,開(kāi)口寬度約為引腳寬度的80%-90%,兩端略微內(nèi)收以防止連錫。
③ 防偏移固定裝置:在鋼網(wǎng)四周加裝定位銷(xiāo)釘,配合印刷機(jī)臺(tái)面的定位孔,確保每次印刷的位置偏差小于±2μm。
④ 完成設(shè)計(jì)的鋼網(wǎng)需經(jīng)過(guò)三維測(cè)量?jī)x檢測(cè)開(kāi)口尺寸,并用試用板進(jìn)行實(shí)際印刷驗(yàn)證。觀察錫膏填充率是否達(dá)標(biāo),邊緣是否整齊,必要時(shí)調(diào)整開(kāi)口比例。一個(gè)好的鋼網(wǎng)就像精確的模具,能為后續(xù)工序奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
smt貼片加工電源板插件工藝流程操作圖
4. PCB板的設(shè)計(jì)與制作
① 設(shè)計(jì)階段:設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮電源板的功能需求、電氣性能以及尺寸限制等多方面因素。運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)軟件,如Altium Designer、Cadence等,精心繪制出PCB的原理圖與布局圖。原理圖清晰明確地展示了各個(gè)電子元件之間的電氣連接關(guān)系,是電路工作的基礎(chǔ)架構(gòu);而布局圖則細(xì)致規(guī)劃了元件在PCB上的相對(duì)位置與排列方式,直接影響到后續(xù)貼片和插件工序的可行性與效率。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中,要充分考量元件的封裝形式,不同的封裝形式在尺寸、引腳排列等方面存在差異,需確保其與PCB的焊盤(pán)設(shè)計(jì)精準(zhǔn)匹配,同時(shí)布線(xiàn)規(guī)則也至關(guān)重要,要遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),合理規(guī)劃線(xiàn)路走向,避免線(xiàn)路交叉、短路等問(wèn)題,還要考慮信號(hào)完整性,對(duì)于高頻信號(hào)線(xiàn)路,嚴(yán)格遵循特定的布線(xiàn)間距和阻抗匹配要求,以防止信號(hào)干擾和反射現(xiàn)象的發(fā)生,確保電源板在實(shí)際運(yùn)行中的穩(wěn)定性和可靠性。
此外散熱需求也是設(shè)計(jì)時(shí)不可忽視的因素,合理布局發(fā)熱元件,并設(shè)計(jì)有效的散熱路徑,保證電源板在長(zhǎng)時(shí)間工作過(guò)程中能保持良好的散熱性能,避免因過(guò)熱導(dǎo)致性能下降甚至損壞。
② 制作階段:當(dāng)PCB設(shè)計(jì)完成后,需將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PCB制造所需的生產(chǎn)文件,如Gerber文件,它詳細(xì)記錄了線(xiàn)路圖形的制作信息,用于指導(dǎo)PCB生產(chǎn)廠家進(jìn)行線(xiàn)路蝕刻等工藝操作;鉆孔文件則明確了PCB上鉆孔的位置與尺寸,確保后續(xù)插件工序中元件引腳能夠準(zhǔn)確插入。這些生產(chǎn)文件被發(fā)送至專(zhuān)業(yè)的PCB制造廠商,廠商會(huì)運(yùn)用一系列復(fù)雜的工藝進(jìn)行加工制造。
其中包括線(xiàn)路的蝕刻,通過(guò)化學(xué)腐蝕等方法去除不需要的銅箔,留下精確的電路線(xiàn)路;孔金屬化處理,使鉆孔的內(nèi)壁鍍上一層金屬,實(shí)現(xiàn)不同層之間的電氣連接;對(duì)于多層板,還需進(jìn)行層壓工藝,將各個(gè)單層面板牢固地壓合在一起;樶后進(jìn)行表面處理,常見(jiàn)的有浸金、噴錫等方式,以提高PCB表面的可焊性和抗氧化能力。
制造完成的PCB要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè),包括線(xiàn)路連通性測(cè)試,確保電路線(xiàn)路無(wú)斷路、短路等問(wèn)題;尺寸精度測(cè)量,保證PCB的外形尺寸符合設(shè)計(jì)要求;平整度檢測(cè),防止PCB出現(xiàn)彎曲、變形等情況,只有各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足要求的PCB才能進(jìn)入后續(xù)的SMT貼片加工和插件環(huán)節(jié)。
5. 元器件的準(zhǔn)備
① 篩選與檢驗(yàn):用于電源板插件的元器件咇須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選與檢驗(yàn)流程,這是保證電源板質(zhì)量的重要前提。所有元器件都要確保其規(guī)格型號(hào)與設(shè)計(jì)要求完全一致,每一個(gè)電阻、電容、電感、芯片等元件都有特定的參數(shù)指標(biāo)。
如電阻的阻值、電容的容值、電感的電感量以及芯片的功能特性等,咇須精確無(wú)誤,同時(shí)要對(duì)元器件的質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè),通過(guò)專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)設(shè)備和方法,檢查元器件是否存在外觀缺陷,如引腳變形、封裝破損等,這些缺陷可能會(huì)影響元器件的焊接質(zhì)量和電氣性能。
對(duì)于關(guān)鍵元器件,如集成電路(IC)等,更要嚴(yán)格把控其來(lái)源,確保其質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定,避免使用次品或仿冒品,因?yàn)檫@些不良元器件一旦應(yīng)用到電源板上,極有可能導(dǎo)致電源板出現(xiàn)故障,影響整個(gè)電子產(chǎn)品的正常運(yùn)行。
② 分類(lèi)與存儲(chǔ):經(jīng)過(guò)篩選和檢驗(yàn)合格的元器件,需要進(jìn)行合理的分類(lèi)與妥善的存儲(chǔ)。根據(jù)元器件的類(lèi)型、規(guī)格、封裝形式等特征進(jìn)行分類(lèi)存放,便于在插件過(guò)程中快速準(zhǔn)確地取用,如將電阻、電容、電感等無(wú)源元件分別放置在不同的存儲(chǔ)區(qū)域,并按照阻值、容值、電感量的大小進(jìn)行有序排列;對(duì)于集成電路等有源元件,則要采取特殊的防靜電措施,存儲(chǔ)在防靜電的包裝材料或容器中,防止靜電對(duì)其造成損壞。
同時(shí)要注意存儲(chǔ)環(huán)境的控制,保持存儲(chǔ)環(huán)境的溫度、濕度在適宜的范圍內(nèi),避免因環(huán)境因素導(dǎo)致元器件性能下降或損壞。對(duì)于一些對(duì)濕度敏感的元器件,如某些芯片,還需遵循特定的濕度敏感等級(jí)(MSL)要求進(jìn)行存儲(chǔ)和使用,開(kāi)封后的元器件要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成插件和焊接操作,以確保其質(zhì)量和可靠性。
五、插件工序銜接:傳統(tǒng)與現(xiàn)代的完鎂融合
雖然SMT貼片加工已經(jīng)占據(jù)了大部分江山,但在電源板的生產(chǎn)中,仍然有一些無(wú)法被替代的插件元件,比如大容量電解電容、帶螺絲固定的散熱器、接線(xiàn)端子等。如何將這些“大塊頭”平穩(wěn)地嵌入到現(xiàn)有的SMT流程中,考驗(yàn)著工廠的綜合協(xié)調(diào)能力。
1. 波峰焊前的預(yù)處理
由于插件元件通常較高,直接參與回流焊容易造成陰影效應(yīng),導(dǎo)致底部焊點(diǎn)不牢固。因此,常規(guī)做法是將插件工序放在回流焊之后,采用選擇性波峰焊的方式進(jìn)行補(bǔ)焊。在此之前,需要進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作:
① 手工預(yù)裝:由熟練工人按照?qǐng)D紙將插件元件插入對(duì)應(yīng)的通孔,并用夾具臨時(shí)固定;
② 助焊劑涂抹:對(duì)插件引腳噴灑適量的水溶性助焊劑,增強(qiáng)潤(rùn)濕效果;
③ 預(yù)烘烤除濕:將裝有插件的PCB放入烘箱,在120℃條件下烘烤半小時(shí),驅(qū)除潮氣。
2. 選擇性波峰焊的實(shí)施要點(diǎn)
與傳統(tǒng)拖拽式波峰焊相比,選擇性波峰焊具有更高的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。它的工作原理是通過(guò)編程控制的噴嘴,只對(duì)需要焊接的部位噴射熔融的錫波。操作時(shí)要把握以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
① 噴嘴口徑匹配:根據(jù)插件引腳的數(shù)量和間距選擇合適的噴嘴型號(hào),確保所有引腳都能同時(shí)浸入錫液;
② 傾斜角度調(diào)整:為了使錫液更好地包裹引腳,噴嘴通常傾斜一定角度(約5°~10°);
③ 氮?dú)獗Wo(hù)氛圍:充入氮?dú)饪梢詼p少氧化渣的產(chǎn)生,延長(zhǎng)噴口壽命,同時(shí)提升焊接光澤度。
④ 需要注意的是,波峰焊的溫度要比回流焊略高,大約高出20~30℃,這樣才能保證較大的金屬截面充分浸潤(rùn)。焊完后要用斜口鉗修剪多余的引腳,并用酒精清洗殘留的松香。
3. 分板與磨板——收官階段的精細(xì)打磨
樶后的分板工序看似簡(jiǎn)單,實(shí)則暗藏玄機(jī)。電源板往往含有鋒利的邊緣和毛刺,如果處理不當(dāng),可能在運(yùn)輸或裝配過(guò)程中劃傷手指或損壞其他部件。我們的做法是:
① V-Cut路線(xiàn)優(yōu)化:在PCB設(shè)計(jì)階段就規(guī)劃好V形切割線(xiàn),避開(kāi)密集的走線(xiàn)區(qū)域;
② 脈沖熱分板機(jī)應(yīng)用:相比傳統(tǒng)的鋸片分板,脈沖熱分板機(jī)產(chǎn)生的應(yīng)力更小,不易引起陶瓷電容開(kāi)裂;
③ 邊緣打磨拋光:使用金相砂紙輕輕打磨切割面,直至手感光滑無(wú)棱角。
至此一塊完整的電源板終于誕生。但它還不能馬上發(fā)貨,還需要經(jīng)過(guò)一系列的電氣性能測(cè)試和老化試驗(yàn),只有全部合格才能貼上合格證出廠。
六、質(zhì)量保證體系:編織全方位的安全網(wǎng)
在整個(gè)SMT貼片加工流程中,質(zhì)量管理就像一張無(wú)形的大網(wǎng),籠罩著每一個(gè)環(huán)節(jié)。除了前面提到的SPI、AOI之外,我們還建立了多層次的質(zhì)量保障機(jī)制:
1. 首件確認(rèn)制度:每個(gè)班次開(kāi)始前,咇須制作首件并進(jìn)行全功能測(cè)試,簽字存檔后方可繼續(xù)生產(chǎn);
2. 過(guò)程巡檢機(jī)制:IPQC每小時(shí)抽檢一次,重點(diǎn)檢查錫膏印刷厚度、貼片偏移量、焊接外觀等關(guān)鍵指標(biāo);
3. 終檢抽查比例:成品下倉(cāng)前,按GB/T 2828.1抽樣方案進(jìn)行AQL=0.65的抽樣檢驗(yàn);
4. 可靠性實(shí)驗(yàn):抽取一定比例的產(chǎn)品進(jìn)行冷熱沖擊試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn),模擬極偳工作環(huán)境下的耐受能力。
5. 正是這套嚴(yán)密的質(zhì)量體系,讓我們的產(chǎn)品不良率長(zhǎng)期穩(wěn)定在萬(wàn)分之一以下,贏得了眾多世界五百?gòu)?qiáng)企業(yè)的信賴(lài)。
通過(guò)本文對(duì)SMT貼片加工電源板插件工藝流程的詳細(xì)解析,相信讀者對(duì)SMT貼片加工技術(shù)在電源板生產(chǎn)中的應(yīng)用有了更全面、深入的了解。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,企業(yè)需結(jié)合自身的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品特點(diǎn)和技術(shù)實(shí)力,制定適合自身的生產(chǎn)方案和質(zhì)量管理策略,持續(xù)改進(jìn)和完善SMT貼片加工電源板插件工藝流程,不斷提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。
以上內(nèi)容已完整覆蓋SMT貼片加工電源板插件工藝流程的全方面,包括后續(xù)的生產(chǎn)管理、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及結(jié)語(yǔ)。若你對(duì)某些部分想進(jìn)一步細(xì)化,比如某類(lèi)檢測(cè)設(shè)備的具體操作,或想補(bǔ)充特定行業(yè)的應(yīng)用案例,都可以告訴我。
smt貼片加工電源板插件工藝流程,先過(guò)“精密關(guān)”:0.01mm精度的激光鋼網(wǎng)確保錫膏均勻,SPI在線(xiàn)檢測(cè)實(shí)時(shí)糾偏;貼片機(jī)以±0.05mm精度吸附0201元件,視覺(jué)定位二次校準(zhǔn)避免偏移;回流焊12區(qū)獨(dú)立溫控,讓無(wú)鉛焊料在245℃下完鎂潤(rùn)濕。插件環(huán)節(jié)更講“協(xié)同”:AI插件機(jī)8吸嘴同步取插,視覺(jué)系統(tǒng)嚴(yán)控±0.2mm偏差;波峰焊雙波峰設(shè)計(jì),既防虛焊又避橋接——精密與效率,在這里找到了平衡。