SMT知识进阶

     时至今日，SMD和SMT技术的发展已是相当成熟及深入，产业电子领域90%以上的产品都使用了SMD和SMT安装技术，所以要使一款产品生产出来，不经任何维修手段就能符合品质要求，就要在设计的源头之时符合SMD和SMT技术要求，而且使用的辅料及炉温参数要达到最优化，才能达到这一目的。    

 一、先来看一下最重要的PCB设计有哪些基本工艺要求：

  1、基准点（Fiducial）（常称为MARK点） 

     基准点是贴片机定位PCB主其他元件位置的基础，基准点的形状、位置设计和它的制造精度将直接影响   

 贴片的质量。基准点有以下几个种类：

    （1）、单板，有整体基准点（Global Fiducial）和局部基准点（LocalFiducial），局部基准点通常用

 在当元件有较高位置精度要求时，如高密度引脚IC和BGA等

    （2）、多联板，有联板基准点（Panel  Fiducial）和拼板基准点（ImageFiducial）

     当然，分板中也可以放置局部基准点（Local  Fiducial）     

     基准点也有其相关要求，推荐使用圆形基准点，直径在1MM。一般为PCB上覆铜箔腐蚀图形。考虑到材料

 颜色与环境的反差，留出比定位基准点符号大1 mm（40 mil）的无阻焊区。基准点符号必须赋予坐标值当作

 元件设计。      

     注意事项：

     （1）、必须在板的四角部位选设3 个定位基准点符号，以对PCB 整板定位。对于拼版，每块小

 板上对角处至少有两个。而且基准点符号不可以做在工艺边上。

     （2）、引线中心距≤0.5 mm（20 mil）的QFP 以及中心距≤0.8 mm（31 mil）的BGA 等器件，应在通过

 该元件中心点对角线附近的对角设置定位基准点符号，以便对其精确定位。

     （3）、如果是双面都有贴装元器件，则每一面都应该有定位基准点符号

     （4）、定位基准点符号的中心应离边5mm 以上

     如下图示：

     

2、焊盘设计

 （1）、焊盘设计对贴片机的影响 

       主要是元件在PCB上布局的位置对贴片头吸嘴的影响当PCB元件布局时，设计工程师应该考虑元件

   之间的最小间隔相对于元件厚度的差异。

       原则是在可能的情况下，尽量将厚度差异大的元件之间的间隔加大，以避免吸嘴在贴薄元件时，触碰

   到较厚的元件，从而导致较厚元件的侧向移动，并最终造成焊接缺陷。（如：短路，侧立） 

      贴片元件之间的最小间距满足要求：

      （a）、同种器件：≧0.3mm  

      （b）、异种器件：≧0.13*h+0.3mm（h 为周围近邻元件最大高度差）

      （c）、只能手工贴片的元件之间距离要求：≧1.5mm。

（2）、贴片焊盘上尽可能不要有线路导通孔，如果在不可避免的情况下，尽可能缩小导通孔，或是放置焊

       盘旁边（散热孔除外）。

（3）、物料的大小封装，应与PCB的焊盘封装及大小相符合。（如：大物料焊盘，贴小物料或物料封装和

       焊盘封不符，会造成大量假焊，移位等不良现象。）

3、PCB元件到送板方向的板边距和PCB定位孔

  （1）、传板边距：SMT行业通用有三种标准，即3.5mm/4 mm边距和5 mm边距。目前4 mm边距应用的较

        多，因而对于PCB板设计工程师应特别注意，最低限度应采用3.5mm边距，否则在贴片生产时会受

        到限制，影响生产。

    传板边应做在PCB板较长的边上（如果长宽比≦1.7可以做在长边或宽边上），这样有利于设备传输，固

定其稳定性，以及预防多联板和较薄的PCB板，过回流焊受热后变形。

  （2）、 PCB定位孔

        设备生产的定位孔，适用于半自动印刷和AI插件机。SMT行业通用标准有，直径3 MM/2.5MM/2MM

    的圆形通孔，一般放置在板的工艺边工，每个工艺边上2个并在同一直线上。

        PCB定位孔推荐使用2MM的圆形通孔。如果作拼板，可以把拼板看作一块PCB，按一块PCB做定

    位孔。

4、PCB整个外观形状

    不可以是圆形，梯形，三角形，因为这样会影响设备生产。设计时应考虑采用工艺拼板或加工艺边的方式

将不规则形状的PCB 转换为长方形形状或正方形，对于SMT 板，允许有缺口，但缺口尺寸须小于所在边长

度的1/3，应该确保PCB在链条上传送平稳。如下图

    如果单个PCB的尺寸较小时尽可能做拼板。对 PCB 长边尺寸小于115mm、或短边小于100mm的PCB，

采用拼板的方式，使之转换为符合生产要求的理想尺寸，以便贴片和插件焊接。

    拼板后的尺寸建议： 长：160~300MM，宽：130~210MM。

二、除了对PCB设计有要求之外，在实际生产中对锡膏及炉温也有相应的要求

      1、锡膏使用要求

       （1）、环境要求

             大部分锡膏在常温下只能短时间保存，过热会导致焊剂与合金粉末分离，改变焊膏的流动性，造成

        性能不良。理想的使用温度为25±3℃(22-28℃)，相对湿度为40---60%，最佳40---50%；要避免放在空气

        流动的环境中，不可有冷风或热风直接对吹，最好在相对密闭且空气对流小的空间中印刷；尽量减少光线

        照射锡膏的时间。

       （2）、使用前准备

             使用前应在室温（之前所说最好是25±3℃）下放置2—4小时，使锡膏温度回到室温，绝不可加热

        升温，否则会造成焊剂等成份析出。

             未完全回到室温使用的话，锡膏会冷凝空气中的水气，焊接时造成塌陷、溅射等问题；同时，吸收

        的水份在回流焊的高温下会与某些活性剂起反应，引起焊接不良等。

             使用前用锡膏搅拌机对焊膏进行搅拌，使锡膏的各个组份均匀分布，时间为3-5min(分钟），转速为

        30r/min。如用人工搅拌，可能会产生气泡，所以一般都用机器

       （3）、印刷要求

             印刷时，要保证锡膏滚动前进，采用直线印刷以提高效率。

             锡膏首次释放量为印刷用量的2---3倍，涂抹的长度为印刷有效区域的长度。

             在最初的几次行程中，刮刀会带起一些焊膏，而且长度也会比有效长度长，所以在最初印刷了3到4

        块板子后，要再检查漏板表面锡膏的量，以少量多次为原则补充锡膏。

      2、炉温设置要求

      （1）、加热阶段：

            在30-110℃区间以1℃/秒速度缓慢升温。可以有效控制助焊剂中的挥发物的挥发速度，并可以防止

        热塌而导致的缺陷。（比如锡珠，锡球，或连锡等）。

            可采用140-180℃之间烧烤2分钟（90-120秒）的回流曲线来减少BGA 的空洞形成。在稍低于熔点

       的温度下短暂烧烤20-30秒，减少元件立碑。

      （2）、回流阶段：

            为了获得较好的湿润性能，形成高质量的熔点。一般要高于合金熔点16-30℃。回流区230℃以上的时

       间应为20-40秒。（回流焊的峰直温度是240±5℃）

      （3）、冷却阶段：

            为了形成良好的晶粒结构，需要采用快速冷却，（一般在4℃/秒左右进行冷却较好），缓慢冷却将会形

       成在的晶粒结构，该结构通常有较差的抗疲劳性能。

 

       只有设计与生产同时达到要求，生产出来的产品质量才能符合要求，才能满足客户的需求。才能在竞争

   激烈的市场中赢得客户的信赖，从而立于不败之地。

 

             

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