如何焊接具有不同焊膏高度的SMT元件
SMT 消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中對(duì)微型元件的需求不斷增長(zhǎng)，迫使工業(yè)電子設(shè)計(jì)人員使用更小的元件封裝。
雖然小型化組件為產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員提供了一些好處，例如能源效率和構(gòu)建更多功能的能力，但在同一印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)中將“新舊”技術(shù)混合在一起可能會(huì)增加構(gòu)建階段的復(fù)雜性。
對(duì)于隨著時(shí)間的推移而逐步“升級(jí)”的產(chǎn)品，這是一個(gè)特別的挑戰(zhàn)，而不是考慮到整體設(shè)計(jì)。
因此，有時(shí)需要改變生產(chǎn)過(guò)程中焊膏施加到PCB的方式。本篇博文重點(diǎn)介紹了兩種有助于在構(gòu)建過(guò)程中克服這些潛在挑戰(zhàn)的技術(shù)。
為什么單級(jí)焊料模板可能不合適
為了在回流焊后形成成功的焊點(diǎn)，需要在適合安裝的元件的高度上涂敷焊膏。這由鋼網(wǎng)的厚度和內(nèi)部的孔控制。多年來(lái)，模板制造商不得不調(diào)整他們的產(chǎn)品以反映制造產(chǎn)品更小，更快等的增長(zhǎng)趨勢(shì)。例如，我們已經(jīng)看到八個(gè)標(biāo)準(zhǔn)厚度模板減少到六個(gè)，五個(gè)，現(xiàn)在四個(gè)（ 0.001英寸以下。
傳統(tǒng)上，在整個(gè)電路板上施加標(biāo)準(zhǔn)高度的焊膏足以形成成功的焊點(diǎn) - 一種尺寸（焊接模板）傾向于適合所有焊點(diǎn)。然而，與更大的組件串聯(lián)使用的小型化組件的日益普及意味著該解決方案并不總是合適的。由于同一板上部件所需的焊膏高度現(xiàn)在可能有很大差異，因此制造商越來(lái)越多地發(fā)現(xiàn)自己不得不投資多層（或多高度）焊膏印刷技術(shù)，以避免發(fā)生短路或開(kāi)放接頭的風(fēng)險(xiǎn)。回流。
在這個(gè)階段，重要的是要注意，在將焊膏涂敷到電路板上時(shí)，絲網(wǎng)印刷焊膏不是唯一的選擇。也可以從分配單元一次分配不同高度的焊膏。然而，這個(gè)過(guò)程相當(dāng)耗時(shí) - 例如，與四十秒左右的絲網(wǎng)印刷相比，中等復(fù)雜度的小PCB可能需要大約兩分半鐘才能完成。因此，電子制造商必須明智地考慮他們的選擇，以避免該過(guò)程變得昂貴，特別是如果他們正在大量構(gòu)建大小批量SMT加工。
多層階段鋼網(wǎng)模板
創(chuàng)建多級(jí)模板的兩種常用方法包括“階梯式”和“加性”技術(shù)。創(chuàng)建階梯式模板的傳統(tǒng)方法是從標(biāo)準(zhǔn)厚度開(kāi)始 - 例如5個(gè) - 并蝕刻掉小區(qū)域以減小特定組件的厚度。添加劑模板以類(lèi)似的方式生成 - 但是，它們以更大厚度的模板開(kāi)始，然后將大部分表面區(qū)域蝕刻到更低的厚度，留下一個(gè)部分略高于其余部分。添加劑模板也可以通過(guò)將模板的各個(gè)部分層疊在一起來(lái)生產(chǎn) - 添加部分以使其更高 - 因此得名。
與大多數(shù)事情一樣，使用多級(jí)模板也有利有弊 - 無(wú)論它們是以哪種方式制作的。為了幫助決策，您可能需要考慮以下幾個(gè)因素：
1.開(kāi)發(fā)時(shí)間
您是否有時(shí)間測(cè)試，重新測(cè)試和開(kāi)發(fā)模板？您的第一個(gè)模板設(shè)計(jì)可能無(wú)法傳輸完美的焊料印刷。例如，如果所產(chǎn)生的臺(tái)階不夠大，當(dāng)刮板試圖清潔模板的頂面時(shí)，焊膏可聚集在臺(tái)階的角落中。這可能會(huì)在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中成為一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槟赡軙?huì)遇到過(guò)多的焊膏堵塞模板孔的風(fēng)險(xiǎn)，這有可能阻止焊膏順利流過(guò)開(kāi)口并降低PCB上的轉(zhuǎn)移水平。因此，您可能需要重新設(shè)計(jì)和重新測(cè)試模板，直到達(dá)到正確的尺寸，這使得模板設(shè)計(jì)過(guò)程成本高昂且耗時(shí)。
2.混合技術(shù)的接近程度
如已經(jīng)討論過(guò)的，多層部分需要足夠大以使刮板能夠充分地清潔模板的頂面。這可能意味著您發(fā)現(xiàn)必須在蝕刻部分中包含其他組件的孔。然而，這也可能意味著這些額外的組件將獲得與微型化組件一致的較低高度的焊膏，這可能是不夠的。
3.成本
考慮到時(shí)間，勞動(dòng)力和模板設(shè)計(jì)過(guò)程，創(chuàng)建完美的多層模板可能會(huì)成為一項(xiàng)昂貴的工作。如果您打算定期生產(chǎn)中等到大批量的PCB，那么您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)前期成本很快就能收回成本。但是，如果您決定使用其他方法（例如手動(dòng)放置），則需要考慮此方法所需的額外時(shí)間以及與之相關(guān)的成本。
直接助焊劑應(yīng)用
作為焊接技術(shù)的直接助焊劑應(yīng)用只能用于球柵陣列（BGA）組件 - 無(wú)論尺寸如何。將正確高度的焊劑應(yīng)用于BGA對(duì)于將正確高度的焊膏應(yīng)用于PCB提出了類(lèi)似的挑戰(zhàn)。太多，接頭之間的間隙可以填充回流后的助焊劑殘留物，限制了填充組件的能力。同樣，沒(méi)有足夠的助焊劑和焊料不會(huì)流到最佳狀態(tài)，你可能會(huì)留下干燥或開(kāi)放的接頭。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們建議在焊劑中覆蓋50-75％的焊球高度。
在SMT組裝過(guò)程中應(yīng)用助焊劑的兩種常用技術(shù)包括：
配藥
浸漬
使用這兩種技術(shù)有理由和反對(duì)。反對(duì)將助焊劑分配到PCB上的主要論點(diǎn)很簡(jiǎn)單 - 需要更多時(shí)間。與浸漬不同，在轉(zhuǎn)移板內(nèi)將元件直接浸入預(yù)設(shè)的焊劑高度，在放置元件之前，在模板印刷階段，分配將一定量的焊劑直接施加到PCB上。
雖然準(zhǔn)備每塊板所需的時(shí)間增加，但是當(dāng)不可能浸漬時(shí) - 即當(dāng)存在SMT生產(chǎn)設(shè)備限制時(shí)，分配可以是合適的替代方案。助焊劑分配單元也比助焊劑轉(zhuǎn)移板便宜得多。
浸漬技術(shù)由刮板和助焊劑轉(zhuǎn)移板組成，其具有多個(gè)蝕刻出不同深度的腔。刮刀將焊劑擦過(guò)空腔，使焊劑充滿(mǎn)焊劑。然后，該裝置準(zhǔn)備好讓SMT設(shè)備拾取元件，將它們浸入指定的焊劑腔中，然后將它們放在電路板上。與分配替代品相比，該過(guò)程更快，因此減少了總制造時(shí)間并且具有提高準(zhǔn)確性和一致性的能力。
檢查結(jié)果
俗話(huà)說(shuō)“證據(jù)就在布丁中”，所以一旦你使用任何一種技術(shù)建立了第一個(gè)板外，最好檢查并測(cè)試輸出。電路板的X射線(xiàn)圖像可以突出顯示任何短路或焊接橋接 - 但是，為了獲得最佳保證，我們還建議使用水平和垂直切片。這種檢查方法突出了焊盤(pán)，焊料和元件之間的連接，使您可以看到最小的缺陷。
深圳市銘華航電SMT貼片加工：正如我們?cè)谶@篇博文中所探討的那樣，在消費(fèi)者世界中制造更小，更快，功能更強(qiáng)大的產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)正在繼續(xù)影響工業(yè)電子產(chǎn)品。值得慶幸的是，可以通過(guò)時(shí)間，經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)大的構(gòu)建，測(cè)試和檢查流程來(lái)克服與焊接高度不同的SMT元件焊接相關(guān)的許多挑戰(zhàn)。
