影響SMT焊接質(zhì)量的幾個(gè)工藝性設(shè)計(jì)因素

薛曉強(qiáng)　劉赟

摘 要：SMT工藝作為電子裝配的核心工藝，其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和整體質(zhì)量，因此，減少SMT焊接缺陷已經(jīng)成為SMT生產(chǎn)中的關(guān)鍵因素之一。本文中，筆者將結(jié)合自己多年從事生產(chǎn)實(shí)踐和設(shè)計(jì)改造分析的經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要分析印制電路板（PCB）焊盤設(shè)計(jì)工藝、印刷工藝、貼裝工藝、焊接工藝對(duì)SMT焊接質(zhì)量的影響，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：SMT；工藝設(shè)計(jì)；印制電路板

隨著印刷電路板上組裝密度的增大，表面貼裝（SMT）技術(shù)已經(jīng)成為電子組裝技術(shù)的主流，其中SMT工藝作為電子裝配的核心工藝，其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和整體質(zhì)量，因此，減少SMT焊接缺陷已經(jīng)成為SMT生產(chǎn)中的關(guān)鍵因素之一。目前，很多企業(yè)雖然在確保SMT焊接質(zhì)量的檢測(cè)、控制、工藝經(jīng)驗(yàn)、工藝設(shè)備以及工藝材料等方面下了很大功夫，但是仍很難做到SMT焊接零缺陷，據(jù)研究PCB焊盤設(shè)計(jì)，印刷、貼裝和焊接工藝，焊接金屬表面的氧化程度，焊接劑質(zhì)量，焊料質(zhì)量，管理，設(shè)備等很多因素都會(huì)影響SMT再流焊的焊接質(zhì)量。本文中，筆者將結(jié)合自己多年從事生產(chǎn)實(shí)踐和設(shè)計(jì)改造分析的經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要分析影響SMT焊接質(zhì)量的幾個(gè)工藝性設(shè)計(jì)因素，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 印制電路板（PCB）焊盤設(shè)計(jì)工藝

PCB焊盤設(shè)計(jì)工藝性不完善和局限性是導(dǎo)致SMT焊接缺陷的主要根源，若是焊盤設(shè)計(jì)正確，即便元器件貼放位置存在少量偏差或者元器件端口與印制板焊盤的可焊性較差，也可以通過熔融焊錫表面張力的作用將元件拉回到近似目標(biāo)位置。若是焊盤設(shè)計(jì)不正確，再流焊后容易出現(xiàn)橋接、吊橋、元件漂浮移位等缺陷，如元件的一對(duì)焊盤大小不對(duì)稱或不同，就會(huì)出現(xiàn)元件立碑現(xiàn)象；焊盤過長(zhǎng)，元件可能會(huì)漂移到一端；焊盤太寬，元件可能發(fā)生旋轉(zhuǎn)等。

因此在PCB焊盤設(shè)計(jì)時(shí)，為保證元器件貼放位置有少量偏移時(shí)能通過自定位效應(yīng)將其拉回近似目標(biāo)位置，元件引腳或端頭與焊盤搭接后的焊盤剩余尺寸，必須保證焊點(diǎn)能夠形成彎月面；焊盤間距應(yīng)該能確保引腳或元件端頭與焊盤有恰當(dāng)?shù)拇罱映叽?；焊盤寬度應(yīng)該略小于或等于元件引腳或端頭的寬度；兩端焊盤應(yīng)該對(duì)稱，以保證熔融焊錫表面張力平衡。

2 印刷工藝

在印刷線路板時(shí)應(yīng)避免拉尖、邊緣不齊、凹形、錯(cuò)位、連印、少印等現(xiàn)象，從做好模板、焊膏、印刷三方面提高印刷質(zhì)量。

⑴控制模板工藝。針對(duì)焊盤圖形的不同中心距和形狀，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)模板尺寸，選擇適宜的模板材料是提高焊膏質(zhì)量的前提。設(shè)計(jì)模板時(shí)，對(duì)于引腳中心距小于0.64mm的細(xì)間距元器件的印刷，必須使用具有較高彈性和較小摩擦系數(shù)的不銹鋼板。對(duì)于模板表面材質(zhì)若較軟時(shí)，會(huì)造成流焊后引腳間產(chǎn)生大量的錫珠。

⑵選擇焊膏工藝。不適宜的環(huán)境條件或者不合適的焊膏材料（焊膏觸變性差、粘度低）就可能造成再流焊或者貼放元器件時(shí)出現(xiàn)引腳橋接現(xiàn)象。因此選擇的焊膏在合成粉末顆粒、合金材料、是否清洗、黏度、活性等方面都要滿足工藝要求。

⑶控制印刷工藝。在印刷過程中印刷速度、刮刀壓力、刮刀與網(wǎng)板的速度都要恰當(dāng)，刮刀的速度和壓力會(huì)影響焊膏的流變特性，刮刀壓力太大，在焊接時(shí)就容易引起橋接。

3 貼裝工藝

貼裝工藝是保證再流焊焊接質(zhì)量的關(guān)鍵程序，在保證明細(xì)表和產(chǎn)品裝配圖要求、裝配位號(hào)元器件的型號(hào)、類型、標(biāo)稱值的前提下，首先應(yīng)該保證元件的貼裝位置準(zhǔn)確，保證元件焊端接觸焊膏的圖形與元器件的引腳或端頭對(duì)齊；其次，貼片壓力要適中，若貼片壓力過大，由于焊膏擠出量過多，流焊時(shí)易產(chǎn)生橋接，若貼片壓力過小，可能造成貼片位置偏移，因此在貼片時(shí)應(yīng)保證壓力合適，避免貼片位置移動(dòng)造成的SMT焊接質(zhì)量問題。

4 焊接工藝

通過溫度曲線較好的控制外部電源加熱，對(duì)獲得最佳的可焊性，保證焊接質(zhì)量非常重要，具體需要做到以下幾點(diǎn)：

⑴預(yù)熱區(qū)溫控適宜。在焊接時(shí)典型的溫升速度為3℃/s，最大溫升速率控制在4℃/s。若預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過慢，對(duì)于細(xì)間距元件而言，由于其漏印的焊膏量較少，焊膏中較多的活化劑將會(huì)在到達(dá)峰值溫度區(qū)域前被耗盡；若預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過快，就會(huì)導(dǎo)致到達(dá)峰值溫度的時(shí)間過短，焊膏內(nèi)部的溶劑、水分不能完全揮發(fā)，焊接時(shí)沸騰的溶劑和水分就可能濺射到PCB板上形成焊接球。

⑵峰值溫控合理。焊接時(shí)峰值溫度一般控制在220℃左右，如果峰值溫度過高或回流時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)影響焊點(diǎn)強(qiáng)度，焊點(diǎn)易發(fā)脆。若峰值溫度過低或回流時(shí)間過短，可能會(huì)產(chǎn)生冷焊或者焊料熔融不充分的現(xiàn)象。因此要合理控制峰值溫度。

⑶科學(xué)控制冷卻溫度。冷卻溫降速度一般控制在7℃/s，冷卻速度過快易產(chǎn)生焊點(diǎn)裂紋和元件體，冷卻速度過慢易形成大結(jié)晶顆粒。因此要科學(xué)控制冷卻速度。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，印制電路板（PCB）焊盤設(shè)計(jì)工藝、.印刷工藝、貼裝工藝、焊接工藝都會(huì)影響SMT焊接質(zhì)量，并且通過完善的工藝管理和科學(xué)的工藝質(zhì)量控制技術(shù)，還是可以保證電子產(chǎn)品的最終質(zhì)量。

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