【導(dǎo)讀】在KiCad這款開(kāi)源PCB設(shè)計(jì)軟件的圖層列表中，有兩層常常被新手當(dāng)作“無(wú)關(guān)緊要的標(biāo)記層”——F.Adhesive（正面膠水層）和B.Adhesive（背面膠水層）。但對(duì)SMT（表面貼裝技術(shù)）生產(chǎn)線上的工程師來(lái)說(shuō)，這兩層卻是“隱形的固定師”：它們標(biāo)注的位置，直接決定了紅膠如何點(diǎn)涂，進(jìn)而確保SMD（表面貼裝器件）元件在高溫焊接時(shí)不會(huì)移位、脫落。從KiCad的設(shè)計(jì)端到工廠的生產(chǎn)端，這兩層看似簡(jiǎn)單的“膠水層”，其實(shí)串聯(lián)起了SMT紅膠工藝的核心邏輯。
一、KiCad膠水層：SMT紅膠的“設(shè)計(jì)地圖”
KiCad中的F.Adhesive和B.Adhesive層，本質(zhì)是紅膠點(diǎn)涂位置的“設(shè)計(jì)標(biāo)記” 。與負(fù)責(zé)錫膏印刷的Paste層不同，膠水層的作用不是“連接電路”，而是“固定元件”。在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，工程師會(huì)在SMD元件的重心處或引腳之間標(biāo)注圓形或方形的“紅膠點(diǎn)”——這些點(diǎn)就是工廠點(diǎn)膠機(jī)的“目標(biāo)坐標(biāo)”。
為什么選擇這些位置？首先，重心處固定更穩(wěn)定：比如一個(gè)矩形的電容，紅膠點(diǎn)標(biāo)在元件的幾何中心，能讓元件在焊接時(shí)受力均勻，避免因重心偏移導(dǎo)致的傾斜；其次，避開(kāi)錫膏區(qū)：紅膠如果涂在引腳下方，會(huì)與錫膏混合，影響焊接導(dǎo)電性，因此膠水層的標(biāo)記必須與Paste層（錫膏區(qū)）保持至少0.5mm的距離。此外，對(duì)于雙面PCB，正面的元件用F.Adhesive標(biāo)注，背面的用B.Adhesive標(biāo)注，確保工廠能準(zhǔn)確區(qū)分正反面的點(diǎn)膠位置。
在KiCad中，膠水層的繪制非常簡(jiǎn)單：只需用“填充”或“線段”工具在元件下方畫(huà)出標(biāo)記，再設(shè)置圖層為F.Adhesive或B.Adhesive即可。但正是這一步簡(jiǎn)單的操作，為后續(xù)生產(chǎn)提供了關(guān)鍵的“位置指引”——如果沒(méi)有膠水層，工廠只能憑經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)膠，容易出現(xiàn)位置偏差，導(dǎo)致元件固定不牢。
二、SMT紅膠工藝：從“點(diǎn)膠”到“固化”的“穩(wěn)元件秘訣”
紅膠，全稱“環(huán)氧樹(shù)脂電子膠”，是SMT生產(chǎn)中不可或缺的“臨時(shí)固定劑”。它的工作原理很簡(jiǎn)單：在常溫下是粘稠的液體，通過(guò)點(diǎn)膠機(jī)涂在PCB上；當(dāng)溫度升高到120~150℃（回流焊的預(yù)熱階段）時(shí)，會(huì)固化成堅(jiān)硬的固體，將元件牢牢固定在PCB上。而錫膏的熔化溫度通常在180~220℃（回流焊的峰值階段），因此紅膠會(huì)先于錫膏固化，避免元件在錫膏熔化時(shí)因重力或振動(dòng)移位。
紅膠的“臨時(shí)固定”特性是其核心優(yōu)勢(shì)：它不像焊錫那樣“永久連接”，但能在焊接過(guò)程中提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度；焊接完成后，紅膠會(huì)留在元件與PCB之間，繼續(xù)發(fā)揮“輔助固定”作用，增強(qiáng)元件的抗振動(dòng)能力。比如，汽車中的ECU（電子控制單元）電路板，由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，SMD元件必須用紅膠固定——如果沒(méi)有紅膠，錫膏焊接的元件可能會(huì)在長(zhǎng)期振動(dòng)中脫落，導(dǎo)致ECU失效。
紅膠的涂敷方式主要有兩種：刮膠（印刷） 和點(diǎn)膠。刮膠適合大批量生產(chǎn)，通過(guò)特制的鋼網(wǎng)將紅膠印刷到PCB的指定位置，效率高、一致性好；點(diǎn)膠適合小批量或不規(guī)則元件，通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)將紅膠精確點(diǎn)涂到每個(gè)元件位置，靈活性強(qiáng)。無(wú)論哪種方式，KiCad的膠水層都是“指揮棒”——工廠會(huì)根據(jù)膠水層的標(biāo)記調(diào)整鋼網(wǎng)或點(diǎn)膠機(jī)的參數(shù)，確保紅膠涂在正確的位置。
三、紅膠工藝的“用武之地”：哪些場(chǎng)景必須用紅膠？
紅膠工藝不是“萬(wàn)能的”，但在某些場(chǎng)景下，它是“必須的”：
1. 雙面PCB的“二次回流”保護(hù)
雙面PCB需要進(jìn)行兩次回流焊：先貼正面元件，焊接后翻轉(zhuǎn)PCB貼背面元件。在第二次回流時(shí)，背面的元件會(huì)受到重力作用，如果沒(méi)有紅膠固定，錫膏熔化時(shí)元件可能會(huì)“掉下來(lái)”。紅膠的“先固化”特性正好解決了這個(gè)問(wèn)題——背面元件的紅膠在第二次回流的預(yù)熱階段固化，將元件固定在PCB上，即使錫膏熔化，也不會(huì)移位。
2. 大尺寸/重元件的“防脫落”保障
對(duì)于大尺寸（如1206以上的電阻）或重元件（如電感、變壓器），錫膏的“粘接力”不足以固定它們。比如，一個(gè)10mm×10mm的電感，重量約為0.5g，錫膏的粘接力約為0.2g，無(wú)法支撐其重量；而紅膠固化后的強(qiáng)度約為10MPa，能輕松固定這樣的元件。
3. 高振動(dòng)環(huán)境的“抗沖擊”需求
汽車電子、工業(yè)設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域的電路板，需要承受強(qiáng)烈的振動(dòng)或沖擊。比如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的電路板，振動(dòng)頻率可達(dá)1000Hz以上，錫膏焊接的元件可能會(huì)在長(zhǎng)期振動(dòng)中“松脫”；而紅膠固定的元件，機(jī)械強(qiáng)度更高，能承受更大的振動(dòng)。
4. 平整度差的PCB“補(bǔ)隙”
有些PCB由于生產(chǎn)工藝問(wèn)題，表面平整度差（比如有輕微的凹陷或凸起），SMD元件貼裝時(shí)可能會(huì)“浮起”，導(dǎo)致錫膏無(wú)法充分接觸引腳。紅膠可以填充PCB與元件之間的縫隙，將元件“壓”在PCB上，確保錫膏焊接的可靠性。
四、KiCad與紅膠工藝的“協(xié)同術(shù)”：如何正確使用膠水層？
要讓KiCad的膠水層發(fā)揮作用，需要掌握以下技巧：
1. 標(biāo)注位置的“黃金原則”
重心優(yōu)先：紅膠點(diǎn)應(yīng)標(biāo)在元件的幾何中心，比如矩形元件的對(duì)角線交點(diǎn)，圓形元件的圓心。
避開(kāi)錫膏區(qū)：紅膠點(diǎn)與Paste層（錫膏區(qū)）的距離至少保持0.5mm，避免紅膠與錫膏混合。
覆蓋元件 body：紅膠點(diǎn)應(yīng)覆蓋元件的“ body 部分”（而非引腳），比如電容的鋁殼下方，電阻的陶瓷體下方。
2. 圖層選擇的“正反之分”
正面的元件用F.Adhesive層（Front Adhesive），背面的元件用B.Adhesive層（Back Adhesive）。
不要將正面和背面的紅膠點(diǎn)標(biāo)在同一層，否則工廠會(huì)混淆正反面。
3. 與其他層的“配合技巧”
膠水層與Paste層是“互補(bǔ)關(guān)系”：Paste層負(fù)責(zé)錫膏印刷，膠水層負(fù)責(zé)紅膠點(diǎn)涂，兩者共同確保元件的“電連接”和“機(jī)械固定”。
膠水層與Silk層（絲印層）是“輔助關(guān)系”：絲印層標(biāo)注元件的型號(hào)和位置，膠水層標(biāo)注紅膠點(diǎn)的位置，兩者結(jié)合能讓工廠更清晰地理解設(shè)計(jì)意圖。
五、紅膠 vs 治具：兩種固定方式的“性價(jià)比之戰(zhàn)”
在SMT生產(chǎn)中，固定SMD元件的方式主要有兩種：紅膠工藝和治具固定。兩者各有優(yōu)劣，選擇哪種方式取決于生產(chǎn)規(guī)模和需求：
1. 紅膠工藝：小批量、打樣的“性價(jià)比之選”
優(yōu)勢(shì)：成本低（不用做治具）、靈活性強(qiáng)（設(shè)計(jì)變更時(shí)只需修改KiCad的膠水層）、適合不規(guī)則元件（點(diǎn)膠機(jī)可以精確點(diǎn)涂到任何位置）。
劣勢(shì)：效率低（點(diǎn)膠速度比治具慢）、成本隨產(chǎn)量增加而上升（紅膠消耗量大）。
2. 治具固定：大批量、長(zhǎng)期生產(chǎn)的“最優(yōu)選擇”
優(yōu)勢(shì)：效率高（治具可以快速固定多個(gè)元件）、成本隨產(chǎn)量增加而下降（治具可以重復(fù)使用）、一致性好（治具的精度比點(diǎn)膠機(jī)高）。
劣勢(shì)：成本高（做治具需要開(kāi)模，費(fèi)用約為1~5萬(wàn)元）、靈活性差（設(shè)計(jì)變更時(shí)需要重新做治具）。
比如，小批量生產(chǎn)（如100塊PCB）時(shí)，紅膠工藝的成本約為500元（紅膠+點(diǎn)膠費(fèi)），而治具的成本約為2萬(wàn)元，顯然紅膠更劃算；大批量生產(chǎn)（如10000塊PCB）時(shí)，治具的成本分?jǐn)偟矫繅KPCB約為0.2元，而紅膠的成本約為1元/塊，此時(shí)治具更劃算。
結(jié)語(yǔ)
KiCad的F.Adhesive和B.Adhesive層，是連接設(shè)計(jì)端與生產(chǎn)端的“橋梁”；SMT紅膠工藝，是確保SMD元件穩(wěn)定的“隱形固定師”。兩者的結(jié)合，解決了SMT生產(chǎn)中“元件移位”“脫落”等關(guān)鍵問(wèn)題，提升了電路板的可靠性。無(wú)論是新手還是資深工程師，掌握KiCad膠水層的使用技巧，理解紅膠工藝的邏輯，都能讓PCB設(shè)計(jì)更符合生產(chǎn)需求，讓電子產(chǎn)品更穩(wěn)定、更耐用。
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