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KiCad胶水层揭秘：SMT红胶工艺的“隐形固定师”

发布时间：2025-08-20 责任编辑：zoe

【导读】在KiCad这款开源PCB设计软件的图层列表中，有两层常常被新手当作“无关紧要的标记层”——F.Adhesive（正面胶水层）和B.Adhesive（背面胶水层）。但对SMT（表面贴装技术）生产线上的工程师来说，这两层却是“隐形的固定师”：它们标注的位置，直接决定了红胶如何点涂，进而确保SMD（表面贴装器件）元件在高温焊接时不会移位、脱落。从KiCad的设计端到工厂的生产端，这两层看似简单的“胶水层”，其实串联起了SMT红胶工艺的核心逻辑。

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一、KiCad胶水层：SMT红胶的“设计地图”

KiCad中的F.Adhesive和B.Adhesive层，本质是红胶点涂位置的“设计标记” 。与负责锡膏印刷的Paste层不同，胶水层的作用不是“连接电路”，而是“固定元件”。在PCB设计时，工程师会在SMD元件的重心处或引脚之间标注圆形或方形的“红胶点”——这些点就是工厂点胶机的“目标坐标”。

为什么选择这些位置？首先，重心处固定更稳定：比如一个矩形的电容，红胶点标在元件的几何中心，能让元件在焊接时受力均匀，避免因重心偏移导致的倾斜；其次，避开锡膏区：红胶如果涂在引脚下方，会与锡膏混合，影响焊接导电性，因此胶水层的标记必须与Paste层（锡膏区）保持至少0.5mm的距离。此外，对于双面PCB，正面的元件用F.Adhesive标注，背面的用B.Adhesive标注，确保工厂能准确区分正反面的点胶位置。

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在KiCad中，胶水层的绘制非常简单：只需用“填充”或“线段”工具在元件下方画出标记，再设置图层为F.Adhesive或B.Adhesive即可。但正是这一步简单的操作，为后续生产提供了关键的“位置指引”——如果没有胶水层，工厂只能凭经验点胶，容易出现位置偏差，导致元件固定不牢。

二、SMT红胶工艺：从“点胶”到“固化”的“稳元件秘诀”

红胶，全称“环氧树脂电子胶”，是SMT生产中不可或缺的“临时固定剂”。它的工作原理很简单：在常温下是粘稠的液体，通过点胶机涂在PCB上；当温度升高到120~150℃（回流焊的预热阶段）时，会固化成坚硬的固体，将元件牢牢固定在PCB上。而锡膏的熔化温度通常在180~220℃（回流焊的峰值阶段），因此红胶会先于锡膏固化，避免元件在锡膏熔化时因重力或振动移位。

红胶的“临时固定”特性是其核心优势：它不像焊锡那样“永久连接”，但能在焊接过程中提供足够的机械强度；焊接完成后，红胶会留在元件与PCB之间，继续发挥“辅助固定”作用，增强元件的抗振动能力。比如，汽车中的ECU（电子控制单元）电路板，由于发动机运行时会产生强烈振动，SMD元件必须用红胶固定——如果没有红胶，锡膏焊接的元件可能会在长期振动中脱落，导致ECU失效。

红胶的涂敷方式主要有两种：刮胶（印刷）和点胶。刮胶适合大批量生产，通过特制的钢网将红胶印刷到PCB的指定位置，效率高、一致性好；点胶适合小批量或不规则元件，通过自动点胶机将红胶精确点涂到每个元件位置，灵活性强。无论哪种方式，KiCad的胶水层都是“指挥棒”——工厂会根据胶水层的标记调整钢网或点胶机的参数，确保红胶涂在正确的位置。

三、红胶工艺的“用武之地”：哪些场景必须用红胶？

红胶工艺不是“万能的”，但在某些场景下，它是“必须的”：

1. 双面PCB的“二次回流”保护

双面PCB需要进行两次回流焊：先贴正面元件，焊接后翻转PCB贴背面元件。在第二次回流时，背面的元件会受到重力作用，如果没有红胶固定，锡膏熔化时元件可能会“掉下来”。红胶的“先固化”特性正好解决了这个问题——背面元件的红胶在第二次回流的预热阶段固化，将元件固定在PCB上，即使锡膏熔化，也不会移位。

2. 大尺寸/重元件的“防脱落”保障

对于大尺寸（如1206以上的电阻）或重元件（如电感、变压器），锡膏的“粘接力”不足以固定它们。比如，一个10mm×10mm的电感，重量约为0.5g，锡膏的粘接力约为0.2g，无法支撑其重量；而红胶固化后的强度约为10MPa，能轻松固定这样的元件。

3. 高振动环境的“抗冲击”需求

汽车电子、工业设备、航空航天等领域的电路板，需要承受强烈的振动或冲击。比如，汽车发动机舱内的电路板，振动频率可达1000Hz以上，锡膏焊接的元件可能会在长期振动中“松脱”；而红胶固定的元件，机械强度更高，能承受更大的振动。

4. 平整度差的PCB“补隙”

有些PCB由于生产工艺问题，表面平整度差（比如有轻微的凹陷或凸起），SMD元件贴装时可能会“浮起”，导致锡膏无法充分接触引脚。红胶可以填充PCB与元件之间的缝隙，将元件“压”在PCB上，确保锡膏焊接的可靠性。

四、KiCad与红胶工艺的“协同术”：如何正确使用胶水层？

要让KiCad的胶水层发挥作用，需要掌握以下技巧：

1. 标注位置的“黄金原则”

重心优先：红胶点应标在元件的几何中心，比如矩形元件的对角线交点，圆形元件的圆心。
避开锡膏区：红胶点与Paste层（锡膏区）的距离至少保持0.5mm，避免红胶与锡膏混合。
覆盖元件 body：红胶点应覆盖元件的“ body 部分”（而非引脚），比如电容的铝壳下方，电阻的陶瓷体下方。

2. 图层选择的“正反之分”

正面的元件用F.Adhesive层（Front Adhesive），背面的元件用B.Adhesive层（Back Adhesive）。
不要将正面和背面的红胶点标在同一层，否则工厂会混淆正反面。

3. 与其他层的“配合技巧”

胶水层与Paste层是“互补关系”：Paste层负责锡膏印刷，胶水层负责红胶点涂，两者共同确保元件的“电连接”和“机械固定”。
胶水层与Silk层（丝印层）是“辅助关系”：丝印层标注元件的型号和位置，胶水层标注红胶点的位置，两者结合能让工厂更清晰地理解设计意图。

五、红胶 vs 治具：两种固定方式的“性价比之战”

在SMT生产中，固定SMD元件的方式主要有两种：红胶工艺和治具固定。两者各有优劣，选择哪种方式取决于生产规模和需求：

1. 红胶工艺：小批量、打样的“性价比之选”

优势：成本低（不用做治具）、灵活性强（设计变更时只需修改KiCad的胶水层）、适合不规则元件（点胶机可以精确点涂到任何位置）。
劣势：效率低（点胶速度比治具慢）、成本随产量增加而上升（红胶消耗量大）。

2. 治具固定：大批量、长期生产的“最优选择”

优势：效率高（治具可以快速固定多个元件）、成本随产量增加而下降（治具可以重复使用）、一致性好（治具的精度比点胶机高）。
劣势：成本高（做治具需要开模，费用约为1~5万元）、灵活性差（设计变更时需要重新做治具）。

比如，小批量生产（如100块PCB）时，红胶工艺的成本约为500元（红胶+点胶费），而治具的成本约为2万元，显然红胶更划算；大批量生产（如10000块PCB）时，治具的成本分摊到每块PCB约为0.2元，而红胶的成本约为1元/块，此时治具更划算。

结语

KiCad的F.Adhesive和B.Adhesive层，是连接设计端与生产端的“桥梁”；SMT红胶工艺，是确保SMD元件稳定的“隐形固定师”。两者的结合，解决了SMT生产中“元件移位”“脱落”等关键问题，提升了电路板的可靠性。无论是新手还是资深工程师，掌握KiCad胶水层的使用技巧，理解红胶工艺的逻辑，都能让PCB设计更符合生产需求，让电子产品更稳定、更耐用。