基于電子元器件表面組裝工藝技術(shù)研究

張洪飛

摘要：隨著信息化的快速發(fā)展，對電子產(chǎn)品的制造技術(shù)要求越來越高，特別是以表面組裝技術(shù)（SMT）作為新一代的電子裝聯(lián)技術(shù)，已經(jīng)浸透到各個行業(yè)和領(lǐng)域。本文主要介紹表面組裝技術(shù)的工序、以及表面組裝工藝常見問題的原因，并提出相應(yīng)的改進措施。

關(guān)鍵詞：電子元器件；表面組裝技術(shù)；工藝質(zhì)量；改進措施

表面組裝技術(shù)（SMT）在現(xiàn)代電子元器件裝配工藝中已經(jīng)成為主流，并且正在飛速發(fā)展，元器件變得越來越小，集成化程度越來越高，工藝設(shè)備越來越先進。由于SMT生產(chǎn)工序較多，很難保證不出差錯，實際生產(chǎn)過程中，人員、機器、物料、方法、甚至環(huán)境的變化都會導(dǎo)致工藝質(zhì)量的不穩(wěn)定。

一、電子元器件表面組裝技術(shù)的主要工序

SMT工藝主要包括有備料、印刷焊膏、表面貼裝、回流焊接、清洗、下料檢測等六個步驟，其中印刷焊膏、表面貼裝和回流焊接是三個最主要的工序步驟，接下來將重點介紹這三個主要工序。

（一）印刷焊膏

焊膏是助焊劑和焊粉的膏狀混合物，它是由質(zhì)量百分比為8-10%助焊劑和90%左右的合金焊粉組成的。焊膏一般冷藏在冰箱中，使用前將其從冰箱中拿出后不應(yīng)立即開蓋，而應(yīng)在使用環(huán)境下回溫，待溫度穩(wěn)定后再開蓋使用，焊膏與焊盤的覆蓋率要達到75%以上。當焊膏加熱回流時，焊膏內(nèi)的焊粉與印制電路板上的引線焊盤發(fā)生冶金反應(yīng)，形成焊點，導(dǎo)通電路。焊膏印刷性能不良帶來的問題將直接影響到隨后的SMT工藝及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

（二）表面貼裝

表面組裝這個過程需要貼片機進行貼片，表貼機器有很多，但一般都需要經(jīng)過以下幾個步驟進行自動貼片：

1.將PCB進行定位裝載，需要自動傳輸帶與傳感器共同完成

2.元器件拾取定心與貼放，這個需要運用吸嘴把元器件拾取起來，在通過定心對準元器件的中心，最后將元器件通過機械手轉(zhuǎn)載到指定位置。

3.通過傳輸帶把裝載好的PCB板傳送到卸載裝置。這些過程需要智能化、高精度的軟件和硬件系統(tǒng)共同完成，所以說這是整個表面組裝技術(shù)中的關(guān)鍵步驟。

（三）回流焊接

從溫度曲線如下圖1分析回流焊的原理：當PCB進入升溫區(qū)時，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤，將焊盤、元件焊端與氧氣隔離；PCB進入保溫區(qū)時，使PCB和元器件得到充分的預(yù)熱，以防PCB突然進入焊接高溫區(qū)而損壞PCB和元器件；在助焊劑活化區(qū)，焊膏中的助焊劑潤濕焊盤、元件焊端，并清洗氧化層；當PCB進入焊接區(qū)時，溫度迅速上升使焊膏達到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫潤濕PCB的焊盤、元件焊端，同時發(fā)生擴散、溶解、冶金結(jié)合，漫流或回流混合形成焊錫接點；PCB進入冷卻區(qū)，使焊點凝固，此時完成了再流焊。

二、影響焊接質(zhì)量的主要因素

基于表面組裝技術(shù)就電子元器件表面組裝工藝出現(xiàn)缺陷的原因進行分析，在眾多因素中，影響表面組裝工藝質(zhì)量的主要原因包含以下幾個方面：焊錫膏的溫度與濕度、PCB設(shè)計、印刷機功能、鋼網(wǎng)的開孔工藝、元器件的擺放高度以及焊錫膏污染。

三、提高電子元器件表面組裝工藝質(zhì)量的相應(yīng)措施

（一）PCB焊盤設(shè)計對再流焊質(zhì)量的影響

SMT的組裝質(zhì)量與PCB焊盤設(shè)計有直接的、十分重要的關(guān)系。如果PCB焊盤設(shè)計正確，貼裝時少量的歪斜可以在回流焊時，由于熔融焊錫表面張力的作用而得到糾正（稱為自定位或自校正效應(yīng)）；相反，如果PCB焊盤設(shè)計不正確，即使貼裝位置十分準確，再流焊后反而會出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋等焊接缺陷。

（二）控制好焊錫膏額濕度與溫度

焊錫膏印刷時最理想的溫度是18到27攝氏度，相對濕度在30%到60%之間。溫度太高，會使焊錫膏的黏度降低，印刷后容易產(chǎn)生焊錫膏“塌陷”的現(xiàn)象；而濕度太高，焊錫膏容易吸收水分，在回流焊的時候容易發(fā)生飛濺，這也是引起焊錫球的原因。因此，在實際生產(chǎn)操作過程中，我們通過安裝溫濕度控制器來進行控制工廠的溫濕度環(huán)境以及焊錫膏印刷到回流焊的時間。

（三）元器件的置件高度

在焊錫膏印刷之后，通過貼片機將元器件組裝到印制板上，貼片過程中貼裝壓力切記過大，否則可能就有一部分焊錫膏被擠在元件下面的阻焊層上，在回流焊時，這部分焊錫膏熔化跑到元器件的周圍形成焊料球，因此，在貼裝時應(yīng)選擇適當?shù)馁N裝壓力，設(shè)置合理的元器件的擺放高度，精確元器件尺寸，避免發(fā)生這類現(xiàn)象。

（四）改進鋼網(wǎng)的開孔工藝和印刷機功能

一般來說，鋼網(wǎng)是根據(jù)印制板上的焊盤來開口的。但實際操作印刷焊膏時，容易把焊膏印刷到阻焊層上，從而在回流焊時產(chǎn)生焊錫球。因此，我們把鋼板的開口比焊盤的實際尺寸減小10%，才能確保焊接時不會產(chǎn)生焊錫球現(xiàn)象。

鋼網(wǎng)在底面上進行焊接后難免會造成印刷線路板的污染，因此需要經(jīng)常對鋼網(wǎng)進行自動清理。鋼網(wǎng)是通過人工收工清洗來完成的，有時員工操作不當，無法保正鋼網(wǎng)的清潔效果，因此，在定期檢查和保養(yǎng)設(shè)備，提高人員的技能。

四、結(jié)束語

電子元器件的表面組裝工藝是一個極其復(fù)雜的過程，其實際操作過程中產(chǎn)生焊料球缺陷的原因很多，應(yīng)當從人、機、料、法、環(huán)各5個方面進行綜合考慮，不斷研究改進方法，來達到減少缺陷的目的，從而不斷提高電子元器件表面組裝工藝的質(zhì)量。

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