SMT生產(chǎn)關(guān)鍵工藝分析

田哲宇　張雪

摘 要：表面貼裝技術(shù)是新一代的電子組裝技術(shù)，自出現(xiàn)以來(lái)它以其產(chǎn)品自身體積小、重量輕的特點(diǎn)動(dòng)搖了通孔插裝技術(shù)的“統(tǒng)治地位”，使電子設(shè)備微電子化、小型化成為可能，成為板級(jí)電路組裝技術(shù)的主流，在各種電子行業(yè)有非常廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：SMT 生產(chǎn)工藝 質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TG40 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-00-01

隨著貼裝元件的小型化，SMT生產(chǎn)精密程度越來(lái)越高，如何有效地使用設(shè)備，合理地設(shè)計(jì)工藝已經(jīng)成為影響SMT生產(chǎn)質(zhì)量和效率的重要因素，下面將對(duì)生產(chǎn)中的三個(gè)主要環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。

1 絲網(wǎng)印刷

焊膏印刷質(zhì)量對(duì)表面貼裝產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，有60%的返修板子是因焊膏印刷不良引起的，它有很強(qiáng)的工藝性，涉及到參數(shù)非常多，若設(shè)計(jì)不良，必將對(duì)整個(gè)生產(chǎn)造成影響。其影響因素主要有以下4個(gè)方面。

1.1 印刷厚度

印刷厚度大體上是鋼網(wǎng)厚度與鋼網(wǎng)和PCB板間距的和，但是也可以通過(guò)刮刀壓力進(jìn)行細(xì)微調(diào)節(jié)，刮刀的壓力直接影響印刷錫膏的質(zhì)量，壓力太小，則錫膏的量不足；壓力太大，則印刷錫膏太薄。2種情況都會(huì)影響焊接質(zhì)量。最好是將壓力調(diào)節(jié)到把鋼網(wǎng)表面的錫膏刮干凈，又不會(huì)對(duì)鋼網(wǎng)有太大壓力，這需要憑經(jīng)驗(yàn)針對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，無(wú)法定量，這也是印刷工藝難度大的原因之一。

1.2 印刷速度

印刷過(guò)程中，印刷速度要配合上錫膏流進(jìn)速度，網(wǎng)板孔越小速度要越慢，要讓錫膏有足夠的時(shí)間流過(guò)網(wǎng)板，否則會(huì)導(dǎo)致錫膏量不足。在進(jìn)行高精度印刷時(shí)，速度一般在20 mm/s左右。添加錫膏要本著“少量多餐”的原則，這樣既可以節(jié)省錫膏也可以減少錫膏在空氣中暴露的時(shí)間。

1.3 網(wǎng)板脫離

網(wǎng)板的脫離對(duì)印刷的效果影響很大，脫離不好會(huì)導(dǎo)致錫膏邊緣不整齊或錫膏量不足，直接影響后續(xù)工序?，F(xiàn)在有一種震動(dòng)脫離方式：在脫離的時(shí)間網(wǎng)板還在做上下往復(fù)動(dòng)動(dòng)，較傳統(tǒng)直接脫離方式有一定可取之處。

1.4 網(wǎng)板清洗

網(wǎng)板清洗可根據(jù)產(chǎn)品的要求以及錫膏的成分設(shè)置，一般機(jī)車電子批量小錫膏也不是很特殊，10塊清洗一次即可。

2 貼片

貼片機(jī)是SMT生產(chǎn)的核心設(shè)備，在整條生產(chǎn)線中，貼片的速度遠(yuǎn)低于印刷、回流等設(shè)備，所以貼片是生產(chǎn)速度的瓶頸，合理的設(shè)計(jì)貼片工藝有助于提高生產(chǎn)效率。貼片機(jī)的工藝要注重質(zhì)量和速度，影響貼片的質(zhì)量主要有3個(gè)方面。

2.1 元件正確

要求各裝配元器件的類型、型號(hào)、標(biāo)稱值和極性等特征標(biāo)記要符合產(chǎn)品的裝配圖和明細(xì)表要求，不能貼錯(cuò)位置。

2.2 位置正確

元器件貼裝位置要滿足工藝要求。Chip元件自定位能力比較強(qiáng)，貼裝時(shí)元件寬度方向有75%以上搭接在焊盤上；長(zhǎng)度方向兩上端頭只要接到相應(yīng)的焊盤上并接觸焊膏，回流焊時(shí)就能夠自定位，但如果其中一個(gè)端頭沒(méi)有接一到焊盤上或沒(méi)有接觸焊膏，回流焊時(shí)就會(huì)產(chǎn)生移位或吊橋；對(duì)于SOP、SOJ、QFP、PLCC、BGA等器件的自定位作用比較小，貼裝偏移是不能通過(guò)回流焊糾正的。如果貼裝位置超出允許偏差范圍，必須進(jìn)行人工調(diào)整后再進(jìn)入回流焊爐。否則回流焊后必須返修，會(huì)造成工時(shí)、材料浪費(fèi)甚至后影響產(chǎn)品可靠性。生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)貼裝位置超出允許偏差范圍時(shí)應(yīng)及時(shí)修正貼裝程序。

2.3 壓力（貼片高度）合適

貼片壓力（Z軸高度）要恰當(dāng)合適。壓力過(guò)小，元件引腳浮在焊膏表面，焊膏與元件不能充分接觸，在傳輸和焊接時(shí)容易產(chǎn)生位置偏移，另外如果高度過(guò)高，貼片時(shí)元件相當(dāng)于從高處扔下，也會(huì)造成位置偏移：貼片壓力過(guò)大，焊膏擠出量過(guò)多，容易造成焊膏粘連，回流焊接時(shí)容易產(chǎn)生短路，同時(shí)也會(huì)由于滑動(dòng)造成貼片位置偏移，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞元器件。

影響速度的是編程與feeder（供料器）的擺放，目前很多機(jī)器都帶有智能feeder和優(yōu)化編程功能，這使貼片機(jī)的編程大為簡(jiǎn)化，但是最佳的程序還是要根據(jù)不同產(chǎn)品和設(shè)備經(jīng)過(guò)人工不斷摸索改進(jìn)而來(lái)。

3 回流焊

回較焊的基本工作方法就是通過(guò)設(shè)定不同溫區(qū)的溫度與鏈條速度達(dá)到焊膏需要的焊接曲線，圖1就是某種焊膏的溫度曲線，當(dāng)PCB通過(guò)回流爐時(shí)，可以達(dá)到圖1的曲線，那么焊接質(zhì)量（其他工序相同情況）是最好的。所以回流工藝就是控制溫度曲線的工藝，正確的焊接曲線將保證高品質(zhì)的焊點(diǎn)。

從圖1中可以看出，在快速升溫階段，溫度從150 ℃快速升到183 ℃（有鉛焊接），這就意味著預(yù)熱區(qū)最后一個(gè)溫區(qū)與回流區(qū)第一個(gè)溫區(qū)之間至少存在60 ℃以上的溫差，否則無(wú)法達(dá)到如此快速的升溫，但是由于PCB在爐腔內(nèi)是運(yùn)動(dòng)的，所以兩個(gè)爐腔又不是完全隔離，這便成為回流焊接設(shè)備的又一個(gè)重要參數(shù)，相鄰溫區(qū)溫差。

由于現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，一些較好的品牌，這個(gè)溫差目前已經(jīng)可以達(dá)到100 ℃，完全可以滿足無(wú)鉛焊接的要求。

有了以上的認(rèn)識(shí)，我們就可以開(kāi)始調(diào)整設(shè)備進(jìn)行程序的編制，編制時(shí)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：（1）升溫區(qū)是要是把室溫的PCB盡快加熱，升溫速度應(yīng)不超過(guò)4 ℃/S，通常設(shè)置不大于2 ℃/S以防止熱沖擊。（2）保溫區(qū)溫升速率略低于升溫段，使各種元件的溫度趨于平衡減少溫度差。（3）回流區(qū)溫度需迅速上升使焊膏成為融化狀態(tài)，回流段的峰值溫度視所用焊膏的不同而不同?；亓鲿r(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，以防對(duì)PCB和元件造成不良影響。（4）冷卻區(qū)應(yīng)盡可能快的進(jìn)行冷卻，使焊點(diǎn)凝固。冷卻降溫速率一般為不超過(guò)10 ℃。在無(wú)鉛焊接中，通常會(huì)向爐內(nèi)充入氮?dú)?，防止高溫氧化等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。但是這樣就會(huì)增加成本，所以應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的具體情況使用充氮?dú)夤に嚒?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

工藝是應(yīng)用技術(shù)，雖然以上對(duì)SMT生產(chǎn)中的幾個(gè)關(guān)鍵工藝點(diǎn)進(jìn)行了分析，但是在生產(chǎn)中仍需針對(duì)不同產(chǎn)品和設(shè)備設(shè)計(jì)出不同的工藝流程。對(duì)于工藝設(shè)計(jì)，沒(méi)有最好只有更好。