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引入
大家好,我是张巧龙,手工焊接作为电子专业必备技能之一,可谓是看家本领。有人将焊接技能分成了等级:
1级:大致了解焊接原理,能应付简单的焊接。
2级:能熟练地焊接贴片元件、插件元件,且能保证质量,能够独立完成贴片的MCU焊接。
3级:焊接技术更上一层,焊点美观达标;无连焊虚焊,不能有拉尖、白锡等不合格焊点;对器件的弯曲能够细心把握,对线头的焊接处理合适。
4级:焊接技术纯熟,任何器件都可以焊接,温度把握精准,元件分布合理美观、细心,有大局观,一次搞定。
那么,你在几级呢?欢迎大家对号入座。
02
什么是SMT?
随着电子产品的大批量生产,手工焊接已经无法满足市场需求、生产效率和质量。
很遗憾的是,无论你的焊接技术有多厉害,你的级别有多高,人与机器对比还是有明显劣势:
人工能焊接多少呢?10块,100000块?
效率能多高呢?一天?10天?
焊接工艺质量能保持一致性吗?
...
手工焊接的劣势不仅仅在此,行业的发展推动其变革。
电子行业的发展一直是朝着高集成度、高可靠性和高智能性的方向发展。
由于高集成表面贴装元器件的大量采用,现在已经不像从前用烙铁和焊锡就可以进行焊接了,对许多高集成度的元件已经必须借助专用的设备和专用的工具来进行焊接。
为了满足电子产品的大量生产,新的焊接技术和焊接工艺即SMT技术得到了飞速的发展。
那么什么是SMT?
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。
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。
给大家看一段贴片机工作的视频:
视频来源:嘉立创
人工能这么快,这么准吗?
03
SMT的工艺流程
完成PCB设计之后,如果是自行焊接完成PCBA,需要购买器件之后,上烙铁焊接即可完成。
但如果是用SMT完成PCBA呢?大致可以分为以下几个过程。
3.1 开钢网。
什么是钢网?
一块薄薄的钢板,钢网上有很多焊盘孔。把钢网盖在PCB板上后,这些焊盘孔就会和PCB板上的焊盘完全重合,然后刷锡膏,这样电路板焊盘上就有焊锡。
3.2 印刷焊锡膏
常温下,由于焊膏具有一定的黏性,器件可以粘贴在PCB的焊盘上,在倾斜角度不是太大,也没有外力碰撞的情况下,一般元件是不会移动的。
当焊膏加热到一定温度时,焊膏中的合金粉末熔融再流动,液体焊料浸润元器件的焊端与PCB焊盘,冷却后元器件的焊端与焊盘被焊料互联在一起,形成电气与机械相连接的焊点。
3.3 贴片(贴装元器件)
PCB基板被固定,贴片机上进料器中的贴装头选择元器件后,然后矫正元件的位置和方向进行调整,最后放置在基板上。
视频来源:嘉立创
3.4 回流焊接
当贴片机完成了元器件表面安装之后,即可进入回流焊接阶段。
回流焊温度曲线可分为四个阶段:预热阶段、恒温阶段、回流阶段、冷却阶段。
预热阶段【升温区】:焊膏中的溶剂、气体蒸发掉,同时,焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚,焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘、元器件端头和引脚与氧气隔离。
恒温阶段【保温区】:PCB和元器件得到充分的预热,以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件。
回流阶段【焊接区】:当PCB进入焊接区时,温度迅速上升使焊膏达到熔化状态,液态焊锡对PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点。
冷却阶段【冷却区】:PCB进入冷却区,使焊点凝固。此时完成了回流焊。
回流焊接的过程,都可以在回流焊机内全部完成。3.5 清洗
由于焊锡含活性剂较多,回流焊接后会有残留。残留物会腐蚀基板,所以需要清洗。
一般清洗都是采用超声波清洗。
从SMT设备就能看出(见下表),详细的工序流程不仅仅只有这些。
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SMT到底用不用?
请大家摒弃一个观点:SMT很贵,自己焊接更划算。
其实我之前也很少用SMT,因为我个人的需求仅仅只是想做一些小批量焊接,但国内厂商都没人接单。就算接了,报价也很高,动不动就上千,高昂的开机费无情劝退了我。
为什么高?
因为前期要做很多准备工作,物料清点、检查、开贴片机编程、设备调整等,无论是贴10片电路板还是100000片,前期的工作流程都无法少,这也就出现了高昂开机费。对于普通用户而言,非常不友好。
直到嘉立创推出了SMT打样、小批量业务,免去高昂开机费,才让我用得起;也解决了以前与厂家沟通不畅、价格、交期的问题,试了几次,质量也非常不错。
原先和厂家沟通说不清楚的,嘉立创可以在线自主下单。
自主在线下单真的很方便,而且实时报价,还可以通过他们的3D仿真技术看到贴片效果,实现“所见即所得”。
换句话说就是随时随地可以下单,下单就能看到价格,还可以提前看到贴片之后的效果。
原先交期和质量无法把控的,现在可以。
首先,嘉立创的订单进度是实时更新的,做到哪一步了工程师都可以看到,让人放心也安心。
其次,嘉立创在业内的积淀也足够深厚。从2006年开创PCB打样/小批量到现在16年,目前在打造电子全产业链一站式服务,从PCB设计到PCB生产制造、再到元器件商城、激光钢网、SMT贴片全覆盖。
据说,他们的PCB生产、元器件仓储、钢网、SMT都在同一个园区,省去了中间的物流环节,交期自然就快了很多,最快只需2-3天,一块完整的PCBA板就可以到手,作业效率非常高。
价格嘛,嘉立创基本可以说是“高性价比”的代名词了。
综合费用=贴片工程费+钢网费+插件工程费+上料费+焊接费+器件费。
每笔费用都清清楚楚算好,价格透明,放心使用。
先前PCB打样/小批量就是他们打成平民价的,真希望有一天他们能把芯片价格打下来,让芯片打样也可以平民化(嘉立创加油,疯狂期待中)。
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总结
在电子产品不断微型化的发展趋势下,SMT的重要性不言而喻。
一块高质量、拥有可靠稳定性的PCBA肯定是电路系统中的核心之一。
最后,祝愿大家都有一个好颈椎和腰椎。