SMT贴片

SMT贴片指的是在PCB基础上进行加工的系列工艺流程的简称,PCB(Printed Circuit Board)为印刷电路板。SMT是表面组装技术(表面贴装技术)(Surface Mounted Technology的缩写),是电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。

电子电路表面组装技术(Surface Mount Technology,SMT),称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(简称SMC/SMD,中文称片状元器件)安装在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

在通常情况下我们用的电子产品都是由PCB加上各种电容,电阻等电子元器件按设计的电路图设计而成的,所以形形色色的电器需要各种不同的SMT贴片加工工艺来加工 [1]

SMT基本工艺

播报

锡膏印刷–> 零件贴装–>回流焊接–>AOI光学检测–> 维修–> 分板。

电子产品追求小型化,但以前使用的穿孔插件元件已无法缩小。目前所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件,特别是大规模、高集成IC,不得不采用表面贴片元件。 产品批量化,生产自动化,厂方要以低成本高产量,出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 电子元件的发展,集成电路(IC)的开发,半导体材料的多元应用, 电子科技革命势在必行。可以想象,在intel、amd等国际CPU、图像处理器件的生产商的生产工艺精进到20纳米的情况下,SMT这种表面组装技术和工艺的发展也是不得以而为之的情况。

SMT贴片加工的优点:组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右、可靠性高、抗振能力强、焊点缺陷率低。一般采用SMT之后,电子产品体积可缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。SMT贴片高频特性好,减少了电磁和射频干扰,易于实现自动化,提高生产效率,可降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。

正是由于SMT贴片加工工艺流程的复杂,所以出现了很多SMT贴片加工的工厂,专业做SMT贴片的加工,在深圳,得益于电子行业的蓬勃发展,SMT贴片加工成就了一个行业的繁荣。

SMT基本工艺构成要素包括:丝印(或点胶),贴装(固化),回流焊接,清洗,检测,返修。

1、丝印:其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机(丝网印刷机),位于SMT生产线的最前端。

2、点胶:它是将胶水滴到PCB板的固定位置上,其主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机,位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。

3、贴装:其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。所用设备为贴片机,位于SMT生产线中丝印机的后面。

4、固化:其作用是将贴片胶融化,从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。

5、回流焊接:其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面。

6、清洗:其作用是将组装好的PCB板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机,位置可以不固定,可以在线,也可不在线。

7、检测:其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、飞针测试仪、自动光学检测(AOI)、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要,可以配置在生产线合适的地方。

8、返修:其作用是对检测出现故障的PCB板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等,可配置在生产线中任意位置。

PCB生产工艺流程

制作的工艺流程:

  • 单面板:单面覆铜板→下料→(刷洗、干燥)→钻孔或冲孔→网印线路抗蚀刻图形或使用干膜→固化检查修板→蚀刻铜→去抗蚀印 料、干燥→刷洗、干燥→网印阻焊图形(常用绿油)、UV固化→网印字符标记图形、UV固化→预热、冲孔及外形→电气开、短路测试→刷洗、干燥→预涂助焊防 氧化剂(干燥)或喷锡热风整平→检验包装→成品出厂。
  • 双面板:双面覆铜板→下料→叠板→数控钻导通孔→检验、去毛刺刷洗→化学镀(导通 孔金属化)→(全板电镀薄铜)→检验刷洗→网印负性电路图形、固化(干膜或湿膜、曝光、显影)→检验、修板→线路图形电镀→电镀锡(抗蚀镍/金)→去印料 (感光膜)→蚀刻铜→(退锡)→清洁刷洗→网印阻焊图形常用热固化绿油(贴感光干膜或湿膜、曝光、显影、热固化,常用感光热固化绿油)→清洗、干燥→网印 标记字符图形、固化→(喷锡或有机保焊膜)→外形加工→清洗、干燥→电气通断检测→检验包装→成品出厂。

Gerber文件

Gerber是一种二维矢量图像文件格式。[1] 它是印刷线路板行业软件中用于描述印刷线路板图像的标准格式,例如:线路层,阻焊层,字符层,钻孔层等。[2][3][4]

Gerber格式最初是由Gerber系统公司开发。因Ucamco公司其前身Barco公司收购了Gerber系统公司,Gerber格式现由Ucamco公司所有。[5][6] Ucamco公司不断地更新Gerber规格说明书的版本。[7][8][9]

目前最新的Gerber文件格式规格是于2014年2月发布的J1版本,该版本增加了传达PCB元信息例如文件所代表层类型的属性。[10]最新的规格说明书可在 Ucamco网站下载页面 (页面存档备份,存于互联网档案馆)免费下载。[1]

Gerber格式有两个版本:

  • 扩展Gerber格式,或称RS-274X格式,目前被广泛使用。
  • 标准Gerber格式,或称RS-274D格式,已被弃用并被RS-274X格式所取代。[9][11]

标准的文件扩展名是.GBR。[1]

使用[编辑]

Gerber格式的应用之一是将PCB的设计数据从设计转换到生产。PCB通常由线路板设计人员使用专业的电子设计自动化(EDA)或者计算机辅助设计(CAD)软件进行设计, [12]然后输出成Gerber格式文件。Gerber文件被送到PCB工厂,并被输入到电脑辅助制造 CAM系统对设计信息进行转换,为PCB生产的每一道工艺流程提供数据。Gerber文件亦被用作传输钻孔信息,然而因为历史原因,钻孔资料通常使用Excellon 格式。[13] [6][14]

另一个应用是传输单个图像,CAM系统可输出Gerber文件为绘图机提供数据。

交换PCB设计信息[编辑]

PCB设计是通过若干Gerber格式文件和其它格式文件进行描述。通常这些文件会被压缩成单个文档送到PCB工厂。 一个Gerber文件定义单个线路层图像或绿油层图像。但它并不标明该文件所代表的PCB层别。人们指明该文件功能属性所用的一个简单方法就是将其属性在文件名中清楚说明。然而一些设计人员使用模糊的文件名并记录在任意文本格式中。这意味着制造厂商必须通过浏览数据包中所有文档的内容查找所需的文件功能属性。有些情况下,设计人员甚至会滥用文件扩展名去标明层的功能属性,例如用.BOT而不是标准的扩展名表示底层。这时生产厂商必须打开文件以查明文件的格式。[11]

有时候设计人员使用笔画填充而不是用单个外形去定义pad。这种技术被称作笔画填充。笔画填充可以画出所需的图形但是会导致pad的形状和位置信息丢失。PCB制造厂商进行电测的时候需要pad的位置信息。当PCB制造厂商收到的Gerber文件是通过笔画填充时,他们需要花费大量的时间把pad从笔画填充恢复过来,这是一项非常耗时且易于出错的工作。[15][16][17]

钻孔资料可被视作一个图形。因此Gerber文件可以定义钻孔数据。然而因为历史原因,IPC-NC-349 或 Excellon格式更经常被用作钻孔格式,尽管使用不同另外的格式会经常导致对位不准的问题。

一个Gerber文件不包含网表数据。网表通常使用IPC标准IPC-D-356进行定义。[18]

设计人员通常会使用非正规的文本文档或图纸提供层的功能属性,板材叠层,部件以及元信息。[19] Ucamco建议使用IPC-2581子集提供该类非图形信息。[11][20]

Ucamco于2013年12月发布了扩展Gerber格式的规格草案,增加了转移元信息的属性。Ucamco在将其正式加入规格说明书前,请求PCB界对此给予反馈意见。[21]

RS-274X 扩展Gerber格式[编辑]

RS-274X Gerber格式,又称扩展Gerber格式或X-Gerber,是一种二维矢量图形描述格式[1]

RS-274X是一种可读的ASCII 格式。[22]它由一系列的命令和坐标组成。组成图像的元素是在特定位置画好外形的线和flash。正性和负性图形对象可以合并使用。 以下是扩展Gerber文件格式的一个例子:

G04 Gerber X2 样板资料1的简单版本

%TF.FileFunction,Copper,L4*%
%TF.Part,Single*%
%FSLAX35Y35*%
%MOMM*%
%TA.AperFunction,Conductor,NotC*%
%ADD10C,0.15000*%
%TA.AperFunction,ViaPad*%
%ADD11C,0.75000*%
%TA.AperFunction,ComponentPad*%
%ADD12C,1.60000*%
%ADD13C,1.70000*%
%SRX1Y1I0.00000J0.00000*%
G01*
G75*
%LPD*%
D10*
X7664999Y3689998D02*
X8394995D01*
X8439999Y3734999D01*
X9369999D01*
D11*
X7664999Y3689998D03*
X8359999Y1874998D03*
X9882998Y3650498D03*
D12*
X4602988Y7841488D03*
D13*
X10729976Y2062988D03*
X10983976D03*
X11237976D03*
M02*

RS-274X文档包含了线路板各层图像的完整描述,具有线路板图形成像需要的所有元素,不需要外部文件。RS-274X格式可定义任意形状的Apterture。正极和负极的对象可以合并使用。铜皮或铜块不需要定义为填充图形。[15][16]

RS-274X格式是描述线路板各层的完整,强大且清晰的标准格式。它可以被自动输入和处理。这使其非常适合快速安全的数据转换以及可靠的自动化工作流程。 此格式规格已经发布。[1]

RS-274-D 标准Gerber格式[编辑]

标准Gerber格式已被扩展Gerber格式所取代。RS-274-D 标准Gerber格式是电子工业协会(EIA)RS-274-D格式规格的子集,[23] 是用于控制多领域数控机床的数据格式。Gerber RS-274-D用于控制矢量光绘机,该机器是二维数控机床。

Gerber RS-274-D是包含了控制码及X,Y坐标的ASCII格式。[24] 以下是RS-274-D 格式的例子:

D11*
X1785250Y2173980D02*
X1796650Y2177730D01*
X1785250Y2181480D01*
X1796650Y2184580D01*
D12*
X3421095Y1407208D03*
X1785250Y2173980D03*
M02*

RS-274-D标准Gerber格式是在20世纪60,70年代设计出来,用于控制数控机床,例如矢量光绘机。矢量光绘机如今已经被激光光绘机所取代。标准Gerber格式非常适合于矢量光绘机但是受当时的技术所限制。它适用于手工操作流程,不适合PCB设计及制造之间的全自动化数据转换。 Gerber RS-274-D本身不能描述图像信息。它不包含坐标单位及Aperture信息。(Aperture是对象的形状说明,类似于PDF文档的字体)光绘机操作人员需手工设定坐标单位。坐标单位保存在被称作Aperture文件或Wheel文件的自由格式文本文档中,供操作人员阅读。Wheel文件没有统一的标准格式。设计人员和光绘机操作人员必须根据实际情况对格式使用达成一致。因此标准Gerber格式是一个数控标准而不是一个图形定义标准。[1][24]

标准Gerber格式只支持简单的图像操作。作为变通方法,设计人员通过使用大量的矢量填充外形的方法去创建图形。此方法被称作图形填充。尽管这种方法创建了所需的图形,但是因为原始外形信息的丢失,这种文件在PCB CAM系统中非常难以处理。[15]

RS-274-D格式已被弃用。[11]

https://zh.wikipedia.org/wiki/Gerber

什么是PCB

印刷电路板,又称印制电路板印刷线路板,常用英文缩写PCB(Printed circuit board)或PWB(Printed wire board),是电子元件的支撑体,在这其中有金属导体作为连接电子元器件的线路。

传统的电路板,采用印刷蚀刻阻剂的工法,做出电路的线路及图面,因此被称为印刷电路板或印刷线路板。由于电子产品不断微小化跟精细化,目前大多数的电路板都是采用贴附蚀刻阻剂(压膜或涂布),经过曝光显影后,再以蚀刻做出电路板。