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贴片是怎么工作的?一看就懂的流程解析

2025-04-23 23:01:23杂谈39

贴片工艺的核心材料

贴片生产首先需要三类基础材料:基板、贴片元件和焊膏。基板通常是覆铜的玻璃纤维板,表面覆盖着绿色或黑色的阻焊层。元件包含电阻、电容、集成电路等微型电子零件,尺寸最小的0402规格元件仅有1毫米见方。焊膏由锡粉和助焊剂混合而成,呈现银灰色粘稠状,通过钢网印刷在基板焊盘上。这些材料的精度直接影响最终产品质量,例如焊膏颗粒直径需控制在20-45微米之间。

生产前的准备工作

正式生产前需要完成三项关键准备。工程人员根据设计文件制作钢网,这种不锈钢薄板通过激光切割形成与焊盘对应的开孔。基板需要预先烘烤去除湿气,通常使用125℃恒温烘箱处理2小时。贴片机则要载入元件规格参数,飞达供料器会装载不同型号的料盘,操作员需核对元件位置编码,确保贴装坐标与程序设定完全匹配。

焊膏印刷环节

自动印刷机通过钢网将焊膏转移到基板表面。设备夹持钢网与基板精确对位后,刮刀以30-50牛顿的压力推动焊膏,使其均匀填充钢网孔洞。印刷质量受刮刀角度(通常60°)、移动速度(50-150mm/s)和脱模速度(0.5-2mm/s)共同影响。合格的焊膏层应呈现完整矩形,厚度控制在0.1-0.15毫米,用3D检测仪测量时厚度波动不超过±15%。

元件贴装阶段

高速贴片机的吸嘴通过真空系统抓取元件。0402规格元件采用0.4mm吸嘴,QFP芯片则使用方形吸嘴。视觉定位系统以每秒500帧的速度捕捉元件位置,通过图像比对修正贴装坐标。主流设备贴装精度可达±0.025mm,每分钟能处理超过3万个元件。操作员需要定期检查吸嘴是否堵塞,飞达供料是否顺畅,防止抛料率超过0.3%的工艺标准。

贴片是怎么工作的?一看就懂的流程解析

回流焊接过程

回流焊炉通过8-10个温区完成焊接。预热区以2-3℃/s的速度升温至150℃,活化助焊剂;恒温区维持170℃使基板均匀受热;回流区峰值温度达到240-250℃,锡膏完全熔化形成金属间化合物。冷却区通过强制风冷将温度降至80℃以下。温度曲线的设定要考虑基板厚度、元件耐热性,例如LED元件需要控制峰值温度不超过245℃。

质量检测方法

首件产品需进行全尺寸检测。自动光学检测仪(AOI)用多角度光源拍摄焊点,比对标准图像库判断缺陷。X射线检测能透视BGA封装底部焊球,测量直径差异是否在10%以内。功能测试阶段通过探针台施加电信号,验证电路导通性和元件参数。典型的合格标准包括焊点润湿角小于35°,元件偏移量不超过焊盘宽度的25%。

常见问题处理

立碑现象多因焊盘设计不对称或回流温度不均导致,可通过增加焊盘间距或调整预热斜率改善。桥连问题常由钢网变形引起,需要检查钢网张力是否保持在35N/cm²以上。空焊可能源于焊膏活性不足,建议检测助焊剂酸值是否在200-240mgKOH/g范围内。对于0.5mm间距QFP芯片,要求印刷偏移量必须控制在±0.05mm以内。

设备维护要点

每日需清洁钢网背面残留焊膏,每周检查刮刀刃口磨损情况。贴片机导轨每月补充专用润滑脂,吸嘴座标定每季度执行一次。回流焊炉传送链条要定期清除氧化物,热电偶校准频率不应低于半年。备用吸嘴应储存在防静电盒内,环境湿度控制在40-60%RH之间。设备保养记录需详细记载维护时间和更换部件型号。

工艺参数优化

焊膏印刷厚度可通过调整刮刀压力和速度联动控制,经验公式为厚度=压力×速度/材料系数。贴片机Z轴高度设置要综合考虑元件厚度和吸嘴行程,通常比元件高度低0.05mm。回流焊炉链速设定需满足总加热时间在4-6分钟范围内,对于大尺寸基板要降低风速防止热变形。参数修改必须遵循"单因子变更"原则,每次只调整一个变量并验证效果。

生产环境要求

车间温度应稳定在23±3℃,相对湿度40%-70%。空气洁净度需达到ISO7级标准,每小时换气次数不少于15次。防静电系统需保证工作台面电阻在10^6-10^9Ω之间,操作人员要佩戴接地手环。物料存储区要实行先进先出管理,焊膏必须存放在5-10℃冷藏柜中,回温时间不少于4小时。废弃焊膏和清洗剂要分类存放,交由专业机构处理。