中心議題:
- SMT滿足電子元器件集成化、微小型化的要求
- 介紹表面貼裝過程、印刷機固定PCB方式
- 探討薄型易斷PCB的SMT工藝
解決方案:
- SMC、SMD減少引線分布特性影響,降低寄生電容和引線間寄生電感
- 在真空吸附裝置上增加一自制平臺以支撐PCB
- 將托盤制成簡單的框架,PCB在托盤中的固定,采用真空吸附的方法
隨著電子產(chǎn)品向短小、輕薄方向發(fā)展,相應(yīng)的便要求電子元器件集成化、微小型化。傳統(tǒng)的通孔安裝技術(shù)(THT)已不能滿足要求,新一代的貼裝技術(shù),即表面貼裝技術(shù)(SMT)就應(yīng)運而生。
從廣義角度來說,SMT是包括了表面貼裝元件(SMC: Surface Mount Component)、表面貼裝器件(SMD:Surface Mount Device)、表面貼裝印刷電路板(SMB: Surface Mount Printed Circuit Board)、普通混裝印刷電路板(PCB: Printed Circuit Board)、點膠、涂膏、表面貼裝設(shè)備、元器件取放系統(tǒng)、焊接及在線測試等技術(shù)內(nèi)容的一整套完整工藝技術(shù)過程的統(tǒng)稱。 由于SMC、SMD減少引線分布特性影響,而且在PCB表面貼焊牢固,大大降低了寄生電容和引線間寄生電感。在很大程度上減少了電磁干擾和射頻干擾,改善了高頻特性。
這類元件已廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信方面的產(chǎn)品中:例如,地面接收衛(wèi)星信號時需使用的低噪聲降頻放大器(LNB)等高頻產(chǎn)品,另外高頻所用的PCB,對其特性參數(shù):介電常數(shù)X,也有要求,例如,當(dāng)電路的工作頻<109HZ時,通常要求PCB基材的X<2.5.實驗表明,PCB基材的X除了與基材的特性有關(guān)外,還與增強材料的含量有關(guān)?;牡脑鰪姴牧虾吭礁?,X值越大,故高頻電路用PCB基材的增強料含量不能太高,這使得高頻電路用PCB機械性能不夠強,甚至有些高頻產(chǎn)品還要求采的PCB非常薄,其厚度只有通常PCB厚度的1/3,這樣的PCB就更加易斷裂。這一特性會給該類產(chǎn)品的生產(chǎn)帶來困難。
下面就這方面問題,談一談我們在生產(chǎn)實踐中的一些體會及采用的上些手段以克服高頻產(chǎn)品所用薄型PCB在進行表面貼裝生產(chǎn)中易斷裂的弱點使這類產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)能順利進行。 表面貼裝過程主要包括三個基本環(huán)節(jié):涂布焊膏、貼片以及焊接,下面我們重點前二個基本環(huán)節(jié)。
在進行大批量生產(chǎn)時,我們通常采用全自動印刷機進行印刷的(即涂布焊膏),當(dāng)PCB進入印刷機被涂布焊膏之前,需先固定于印刷機內(nèi),印刷機固定PCB方式通常有二種:第一種是傳送導(dǎo)軌并定位;第二種是傳送導(dǎo)軌下方采用真空吸附固定并定位。 對于較薄且易斷的PCB而言,若在第一種固定PCB方式的印刷機中被涂布焊膏,我們會看到PCB放入印刷機的傳送導(dǎo)軌上進入到適當(dāng)位置后,兩傳送導(dǎo)軌會相向夾緊PCB,這會引起PCB板中間部分輕輕凸起。一方面這個夾持力易使PCB斷裂;另一方面,由于PCB中部凸起,使PCB整個需涂布面不平。這樣會影響到焊膏的涂布質(zhì)量。若放在第二種固定PCB方式的印刷機中被涂布焊膏,就可避免上述情況,因為這種固定PCB方式時,傳送導(dǎo)軌是不相向運動,那么不會對PCB兩邊施加一相向的力,PCB中部也就不會凸起,這種印刷機是靠傳送導(dǎo)軌下方的真空吸附裝置將PCB吸附于傳送導(dǎo)軌上,PCB不會因受到夾緊的外力而折斷。另外,我們會看到PCB中間底部是懸空的。為了保證薄型的PCB在涂布時,板面平整不彎曲,我們在實際操作時會在真空吸附裝置上增加一自制平臺以支撐PCB。該平臺的面積可與PCB相匹配,這樣就避免了因PCB板面不平而影響涂布的質(zhì)量的問題。 為了保證成品率及產(chǎn)品質(zhì)量,采用上述第二種具有真空吸附固定功能的印刷進行生產(chǎn)。 涂布焊膏之后,就進入到貼片環(huán)節(jié)。
同樣PCB進入貼片機進行貼片之前,首先需固定于貼片機內(nèi)。貼片機夾持固定PCB的方式通常也有兩種,第一種為貼片平臺上傳送導(dǎo)軌相向運動夾緊PCB。從而固定PCB并定位;第二種為傳送導(dǎo)軌上裝有壓緊條,當(dāng)PCB在傳送導(dǎo)軌上前進到相應(yīng)的位置時,導(dǎo)軌上的壓緊條則自動壓下,將PCB兩邊壓在導(dǎo)軌上固定并定位。無論采用上述哪一種PCB固定方式,PCB中間底部均無支撐物,形成懸空,若對較薄且易斷裂的PCB在進行貼片時,隨著貼片平臺的運動及貼片關(guān)的動作,不能完全保證PCB板面不彎曲。這會影響到貼片位置的準(zhǔn)確性,另外第一種PCB方式對較薄且易斷的PCB來說,它使PCB板兩邊受到一相向的夾緊力,易造成PCB中部凸起,若該PCB為拼板時,甚至?xí)?dǎo)致其拼接處斷裂。為此,我們在實際操作中會采用將PCB固定在定制的托盤中,然后將托盤送入傳送導(dǎo)軌上,進入貼片機進行貼片,這樣PCB就不會直接受到導(dǎo)軌給予的外力而導(dǎo)致斷裂,而且托盤起到了對PCB的支撐作用,在貼片時,避免了因PCB無支撐物擊變形影響貼片位置的準(zhǔn)確性的問題。采用這種方法,我們要求托盤之間的一致性要好(包括外形、邊框、尺寸及涉及PCB定位的尺寸)。托盤的一致性好壞,直接影響到貼片位置的準(zhǔn)確性。
當(dāng)然上述方法并不是十全十美的,它同樣也存在著某些缺陷。因為采用該方法在托盤制作上要求比較高,除了一致性要求要高外,還有一個問題需解決,即PCB的固定問題。所以在托盤制作時還要注意固定PCB的方式,既要保證PCB在托盤中不能晃動,又要使PCB便于取放,這增加了托盤的制作難度及費用、鑒于這點,我們提出了另一種解決方法,這種方法就是將托盤制成簡單的框架,而PCB在托盤中的固定,采用真空吸附的方法,這使托盤制作簡便了,一致性也較容易保證且PCB的取放也很容易,但是該方法需要對現(xiàn)有的貼片機進行稍稍改制。因目前貼片機不帶真空吸附固定PCB的功能,所以需另外增加一小型真空吸附裝置,而且該裝置的真空泵開啟的動作需與傳送導(dǎo)軌夾持固定PCB的動作同步。 綜上所述,薄型易斷PCB的SMT工藝探討,只是我們對使用該類PCB的產(chǎn)品生產(chǎn)工作中的點滴體會,僅供同行們特別是在生產(chǎn)該類PCB的產(chǎn)品的同行們參考。