電子裝配表面安裝技術(shù)研究

周小磊

(江蘇省高淳中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇 高淳 211300)

我國(guó)電子工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展，電子整機(jī)產(chǎn)品向著功能多元化、體積小型化和運(yùn)行可靠性方向發(fā)展。電子裝配表面安裝技術(shù)是一種新型組裝技術(shù)，打破了傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，能夠提升電子裝配產(chǎn)品的可靠性，改善產(chǎn)品基質(zhì)板的密度和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品效能，增強(qiáng)安裝效果。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)結(jié)合表面安裝技術(shù)特點(diǎn)，制定完善的技術(shù)應(yīng)用方案，提升技術(shù)應(yīng)用水平。

1 電子裝配表面安裝技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

提升產(chǎn)品質(zhì)量。表面安裝技術(shù)是在電子產(chǎn)品的音質(zhì)電路板上進(jìn)行元器件的粘貼，令整體元器件的體量小，重量低，無(wú)須設(shè)置額外的線(xiàn)路連接，可防止引線(xiàn)相互干擾而出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。與傳統(tǒng)的通孔安裝技術(shù)相比，應(yīng)用效果高，能夠改善印刷版的體積和重量，減小占地面積，如表1所示。

采用表面安裝技術(shù)能減少信號(hào)傳輸?shù)难舆t時(shí)間，應(yīng)用于16 Mhz以上的電路，通過(guò)多芯片模塊技術(shù)，可將時(shí)鐘頻率提升到100 Mhz以上，避免寄生電抗引發(fā)的功能損耗問(wèn)題。

表1 電子裝配表面安裝技術(shù)的應(yīng)用效果Tab.1 Application effect of surface mounting technology of electronic assembly

降低安裝成本。電子裝配中，鉆孔安裝技術(shù)呈自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)，但仍需要將原本印刷板的面積拓寬40%左右，才可確?？臻g間隙的充足性，避免對(duì)零部件造成損害，同時(shí)，應(yīng)用自動(dòng)化貼片機(jī)設(shè)備需要使用真空吸嘴進(jìn)行元器件的吸放，保證元器件安裝密度，各類(lèi)設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用成本較高，不利于生產(chǎn)成本的控制。應(yīng)用表面安裝技術(shù)可減少電子裝配安裝步驟，省略了鉆孔、引線(xiàn)和剪切環(huán)節(jié)，縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)省各類(lèi)材料，提升了自動(dòng)化生產(chǎn)效果，且電子安裝元器件體積很小，無(wú)需增加印制板的面積，能夠保證元器件安裝密度符合標(biāo)準(zhǔn)，降低生產(chǎn)成本，提升效益水平。表2所示為表面安裝技術(shù)的成本控制效果[1]。

提升生產(chǎn)效率。表面安裝使用的元器件具備很高的可靠性，可降低成本，節(jié)省基板材料和連接材料，降低工作強(qiáng)度，提升生產(chǎn)效率，促使生產(chǎn)效益的提高[2]。

表2 統(tǒng)鉆孔安裝技術(shù)和表面安裝技術(shù)成本Tab.2 Costs of drilling assembly technology and surface mounting technology

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。表面安裝元器件的重量低、體積小，適合使用自動(dòng)化貼裝機(jī)械設(shè)備，能夠提升安裝生產(chǎn)自動(dòng)化水平，利用機(jī)械設(shè)備代替部分人工操作，確保元件安裝的精確性和可靠性，防止出現(xiàn)元器件安裝和加固問(wèn)題，提升了整體生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足了安裝生產(chǎn)需求。

2 應(yīng)用措施

2.1 做好材料配置

材料配置應(yīng)按照規(guī)范要求，如圖1所示，合理進(jìn)行表面裝貼元器件的配置。根據(jù)元器件的功能，劃分為片式無(wú)源類(lèi)型、片式有源類(lèi)型和片式機(jī)電類(lèi)型，根據(jù)具體要求進(jìn)行配置和選擇[3]。做好表面安裝電路基板的配置，將其分成印制板和陶瓷型基板，印制板屬于有機(jī)材料，而表面安裝元器件是無(wú)機(jī)陶瓷材料，兩者組裝可能會(huì)因熱膨脹系數(shù)不同而出現(xiàn)焊接問(wèn)題，而陶瓷性基板和表面安裝元器件的無(wú)機(jī)陶瓷材料性質(zhì)相似，無(wú)需考慮匹配問(wèn)題，故而選擇陶瓷類(lèi)型的基板材料[4]。

圖1 表面裝貼元器件Fig.1 Surface mounting components

2.2 明確裝配方法

電子裝配并非所有元器件都可采用表面安裝技術(shù)，通孔裝配技術(shù)的淘汰是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，應(yīng)將表面安裝技術(shù)與通孔安裝技術(shù)有機(jī)整合，完善裝配機(jī)制和模式。如圖2所示，根據(jù)電子裝配的特點(diǎn)，合理設(shè)置不同的表面安裝技術(shù)應(yīng)用模式[5]。

圖2 表面安裝技術(shù)應(yīng)用模式Fig.2 Application model of surface mounting technology

2.3 完善安裝技術(shù)應(yīng)用程序

表面安裝技術(shù)方式不同，工藝流程和程序都存在差異，因此，采用表面安裝技術(shù)應(yīng)結(jié)合具體的電子裝配特點(diǎn)與實(shí)際情況，采用典型且應(yīng)用效果較高的工藝模式，完善表面安裝技術(shù)應(yīng)用程序，如圖3所示。

圖3 表面安裝技術(shù)的應(yīng)用程序Fig.3 App of surface mounting technology

1) 基板安裝?；褰Y(jié)構(gòu)安裝需固定于工作臺(tái)上，設(shè)置抽空吸盤(pán)，在安裝區(qū)域設(shè)置平面坐標(biāo)，保持整個(gè)臺(tái)面處于固定狀態(tài)，確保能夠人工或自動(dòng)結(jié)合坐標(biāo)位置進(jìn)行點(diǎn)膠與表面安裝元件的安置。開(kāi)展點(diǎn)膠或涂膏，主要目的是牢固進(jìn)行表面安裝元件的粘接，通過(guò)點(diǎn)膠方式將原件粘接在基板中，采用貼片膠材料處理，實(shí)際操作應(yīng)按照原件規(guī)格和大小，使用不具備導(dǎo)電性能的貼片膠，設(shè)置在印制板上，如果采用自動(dòng)化組裝技術(shù)，要提前根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行編程，明確點(diǎn)膠位置和數(shù)量。將原件貼合，利用溫度固化處理方式，使原件固定在基板上。安裝生產(chǎn)過(guò)程中使用混合裝配工藝技術(shù)，需對(duì)基板進(jìn)行翻轉(zhuǎn)處理，在另一面插入通孔元件。如果組裝生產(chǎn)使用的是再流焊技術(shù)，應(yīng)按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求涂膏，將焊料金屬粉末、溶劑和助焊劑相互混合，制作質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的焊接膏體。裝配時(shí)，要在基板焊盤(pán)的位置涂抹焊接膏體，對(duì)原件進(jìn)行焊接，如高溫將焊接材料熔化，使元件穩(wěn)固在基板上焊接，確保安裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)[6]。

2) 元器件安裝。采用黏度較高的自動(dòng)化貼片機(jī)設(shè)備操作，可單機(jī)設(shè)備安裝或與其他類(lèi)型的設(shè)備構(gòu)建自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。目前，單片機(jī)的設(shè)備型號(hào)主要有順序裝配、隨意選取和同時(shí)裝配類(lèi)型。如表3所示，單片機(jī)設(shè)備不同部件的效能具有一定的針對(duì)性，可為表面安裝技術(shù)的應(yīng)用提供保障。

表3 單片機(jī)部件的應(yīng)用功能Tab.3 Application function of singlechip components

3) 熱固化操作。主要使用固化爐設(shè)備，將其作為隧道加熱爐的結(jié)構(gòu)模式，在傳送帶上設(shè)置基板，輸入固化爐內(nèi)，合理控制爐內(nèi)溫度和固化時(shí)間，使點(diǎn)膠和貼片膠固化，增強(qiáng)元件粘接的牢固性和貼合性，以免在產(chǎn)品運(yùn)輸或基板翻轉(zhuǎn)貼裝及焊接過(guò)程中發(fā)生元器件振動(dòng)位移與沖擊位移的現(xiàn)象，從而保障整體安裝質(zhì)量[7]。

4) 焊接操作。主要采用貼片膠焊接或焊接膏體的方式，為確保整體焊接操作效果和水平，需制定完善的焊接方案和體系，如圖4所示。

圖4 焊接技術(shù)措施Fig.4 Welding technical measures

5) 清洗和檢查。完成上述各項(xiàng)操作后，應(yīng)做好表面安裝區(qū)域的清洗處理，去除焊劑殘?jiān)?，尤其是使用焊接膏體材料時(shí)，由于其對(duì)印制板有一定的腐蝕性，因此焊接完成后必須立即清洗，在確保全面清洗的基礎(chǔ)上進(jìn)行電子裝配質(zhì)量檢驗(yàn)。考慮到表面安裝元器件的密度很高，基板兩側(cè)均安裝了原件，再加上焊接點(diǎn)很容易被元器件所覆蓋，導(dǎo)致檢查測(cè)試面臨一定的困難，如果測(cè)試過(guò)程中不能合理處理，會(huì)導(dǎo)致檢查結(jié)果缺乏全面性和準(zhǔn)確性，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電子裝配質(zhì)量問(wèn)題，因此在實(shí)際檢查和測(cè)試中應(yīng)制定完善的工作方案和體系，如采用針床檢查測(cè)試技術(shù)，按照表面安裝特點(diǎn)和情況進(jìn)行測(cè)試技術(shù)的改進(jìn)優(yōu)化，設(shè)計(jì)與表面安裝技術(shù)特征相符的針床夾具部件，提升檢查測(cè)試效果。采用無(wú)機(jī)械觸電類(lèi)型的測(cè)試技術(shù)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)有效開(kāi)展無(wú)觸電檢查，增強(qiáng)檢測(cè)的可靠性和有效性，獲得精確的結(jié)果。但是，由于針床夾具的制造難度高，無(wú)觸電檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用成本難以控制，因此在對(duì)表面安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查測(cè)試的過(guò)程中，需結(jié)合具體情況制定完善的檢查測(cè)試方案和計(jì)劃，為質(zhì)量控制提供保障。

要提升相關(guān)人員的專(zhuān)業(yè)能力，聘用專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力強(qiáng)的優(yōu)秀人才，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)培訓(xùn)，掌握表面安裝技術(shù)。對(duì)表面安裝技術(shù)、模式和流程進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，通過(guò)現(xiàn)代化技術(shù)手段提升電子裝配的表面安裝技術(shù)應(yīng)用水平，確保安裝質(zhì)量和生產(chǎn)質(zhì)量，滿(mǎn)足電子裝配的元件安裝需求[8]。

3 結(jié)束語(yǔ)

在電子裝配過(guò)程中應(yīng)用表面安裝技術(shù)，不僅能提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，還能降低安裝成本，提升整體工作效率和自動(dòng)化水平，具有重要的意義。應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)合理地運(yùn)用表面安裝技術(shù)，做好材料配置，明確具體的方式方法，完善安裝技術(shù)應(yīng)用流程和規(guī)范，建設(shè)高素質(zhì)的技術(shù)人才團(tuán)隊(duì)，提升表面安裝技術(shù)的應(yīng)用水平。