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2021/7/6 9:26:32
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SMT工藝作為電子組裝的核心工藝，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響產(chǎn)品的整體質(zhì)量和生產(chǎn)成本，因此，改善SMT焊接質(zhì)量，減少客戶投訴，能提高公司產(chǎn)品的競爭力。本文結(jié)合恒天翊電子多年的SMT生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，簡要分析物料、PCB焊盤設(shè)計(jì)、錫膏印刷、元件貼裝、回流焊接等方面對(duì)SMT焊接質(zhì)量的影響，并提出相應(yīng)的預(yù)防和改善措施。
隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)電子產(chǎn)品的要求也越來越高，既要能滿足多功能、小型化、高密度、高性能的要求，同時(shí)還需要有良好的產(chǎn)品品質(zhì)。有些客戶還提出了零缺陷零維修的要求。因此，對(duì)于SMT貼片加工行業(yè)來說，優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量是產(chǎn)品的立足之本，是產(chǎn)品與別人競爭的資本和籌碼。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，焊接缺陷集中體現(xiàn)在回流焊接完成階段，但此時(shí)出現(xiàn)的焊接問題并不完全是由回流焊工藝造成的。因?yàn)?/span>SMT焊接質(zhì)量除了與回流焊工藝（溫度曲線）有直接關(guān)系外，還與PCB焊盤的可制造性設(shè)計(jì)、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)、元件和PCB焊盤可焊性、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)、錫膏質(zhì)量，以及每道工序的工藝參數(shù)和操作人員的操作技能有著密切關(guān)系。
一、物料
物料作為SMT貼裝的重要組成元素之一，其質(zhì)量和性能直接影響回流焊接質(zhì)量，具體需注意以下幾個(gè)方面：
1、元器件的包裝方式要滿足貼片機(jī)自動(dòng)貼裝的要求；
2、元器件的外形要滿足自動(dòng)化表面貼裝的要求，要有標(biāo)準(zhǔn)化的形狀及有良好的尺寸精度；
3、元件可焊端和PCB焊盤鍍層質(zhì)量需滿足回流焊接的要求，元件可焊端和焊盤無污染或氧化。如果元件可焊端和PCB焊盤氧化或污染或受潮時(shí)，在回流焊接時(shí)就會(huì)出現(xiàn)潤濕不良、虛焊、產(chǎn)生焊錫珠和空洞等焊接缺陷。特別是濕敏元件和PCB的管控，許多廣州SMT貼片加工廠對(duì)于未使用完的濕敏元件，都需要及時(shí)進(jìn)行真空包裝并放入干燥柜中貯藏，下次生產(chǎn)時(shí)如有必要還需進(jìn)行烘烤。
二、PCB焊盤的可制造性設(shè)計(jì)
PCB設(shè)計(jì)質(zhì)量是衡量表面貼裝技術(shù)水平的一個(gè)重要標(biāo)志，是保證表面貼裝質(zhì)量的首要條件之一。來自HP公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，70%~80%的生產(chǎn)缺陷直接與設(shè)計(jì)有關(guān)。如基板材質(zhì)選擇、元件布局、焊盤及熱焊盤設(shè)計(jì)、阻焊層設(shè)計(jì)、元件封裝選型、組裝方式、傳送邊、定位孔、光學(xué)定位點(diǎn)、EMC（電磁兼容）等可靠性設(shè)計(jì)有關(guān)的焊盤、導(dǎo)線要求等。
如果PCB焊盤設(shè)計(jì)正確，貼裝時(shí)如出現(xiàn)少量的歪斜，回流焊時(shí)，在熔融焊錫表面張力的作用下歪斜可以得到糾正(稱為自定位或自校正效應(yīng))；相反，如果PCB焊盤設(shè)計(jì)不正確，即使貼裝位置十分準(zhǔn)確，回流焊后反而會(huì)出現(xiàn)元件位置偏移、立碑等焊接缺陷。因此，SMT焊盤設(shè)計(jì)應(yīng)把握好以下幾點(diǎn)：
1、焊盤對(duì)稱性，為了避免元件過回流焊后出現(xiàn)偏位、立碑現(xiàn)象，0805以及0805以下片式元件兩端焊盤應(yīng)保證散熱對(duì)稱性，兩端焊盤必須對(duì)稱，不僅大小對(duì)稱，吸散熱能力也要保持對(duì)稱，才能保證熔融焊錫表面張力平衡，如果一端在大銅箔上，建議連接大銅箔上的焊盤采用單線連接方式（熱焊盤處理）；
2、焊盤間距，確保元件端頭或引腳與焊盤有合適的搭接尺寸，焊盤間距過大或過小都會(huì)引起焊接缺陷；
3、焊盤剩余尺寸，元件端頭或引腳與焊盤搭接后的剩余尺寸必須保證焊點(diǎn)能夠形成彎月面；
4、焊盤寬度，應(yīng)與元件端頭或引腳的寬度基本一致；
5、焊盤上禁止布置通孔，否則在回流焊接過程中，焊盤上的焊錫熔化后會(huì)沿著通孔流走，會(huì)產(chǎn)生虛焊、少錫，還可能流到板的另一面造成短路。
三、錫膏印刷
錫膏印刷工藝，主要解決的是錫膏印刷量一致性的問題（錫膏的填充量與轉(zhuǎn)移量）。據(jù)業(yè)內(nèi)評(píng)測(cè)分析排除設(shè)計(jì)問題，約有60%的返修板子是由錫膏印刷不良引起的，在錫膏印刷中，有三個(gè)重要部分：焊膏、鋼網(wǎng)和刮刀（簡稱3S），如能正確選擇，可以獲得良好的印刷效果。
1、錫膏質(zhì)量
錫膏是回流焊工藝必需的材料，它是由合金粉末（顆粒）與糊狀助焊劑（松香、稀釋劑、穩(wěn)定劑等）載體均勻混合而成的膏狀焊料。其中合金顆粒是形成焊點(diǎn)的主要成分；助焊劑則是去除焊接表面的氧化層，提高潤濕性，是確保錫膏質(zhì)量的關(guān)鍵材料。錫膏就重量而言，一般80%~90%是金屬合金，就體積而言，金屬與焊劑各占50%。
保證錫膏的質(zhì)量主要從存儲(chǔ)和使用兩個(gè)方面來體現(xiàn)，錫膏一般貯存在0℃~10℃之間（或按廠家要求貯存）。使用方面，錫膏的使用環(huán)境一般要求SMT貼片加工車間的溫度為25±3℃，濕度為：50±10%（與錫膏的特性有關(guān)），使用時(shí)要按“先進(jìn)先出”的原則，并做好取用記錄，保證回溫時(shí)間大于四小時(shí)，使用前需進(jìn)行充分的攪拌，使其粘度具有優(yōu)良的印刷性和脫模性。添加完錫膏后應(yīng)立即蓋好錫膏罐的內(nèi)外蓋子，印刷后確保在2小時(shí)以內(nèi)完成回流焊接。
2、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)
鋼網(wǎng)的主要功能是將錫膏準(zhǔn)確的涂敷在PCB的焊盤上。鋼網(wǎng)在印刷工藝中是必不可少的，它的好壞直接影響錫膏印刷的質(zhì)量。目前鋼網(wǎng)主要有三種制作方法：化學(xué)腐蝕、激光切割、電鑄成型。鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)主要的控制點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：
1）鋼片厚度：為保證錫膏印刷量和焊接質(zhì)量，鋼網(wǎng)表面必須平滑均勻，鋼片厚度的選擇應(yīng)根據(jù)PCB板上管腳間距最小器件來決定。
2）開口設(shè)計(jì)：開口為喇叭口向下成梯形截面孔，光滑，無毛刺。 寬厚比=開孔的寬度/鋼網(wǎng)的厚度（針對(duì)Fine-Pitch的QFP、IC等細(xì)長、條裝管腳類器件適用）；面積比=開孔底面積/開孔孔壁面積（針對(duì)0402、0201、BGA、CSP之類的小管腳類器件適用）。
3）防錫珠處理：0603及以上CHIP元件，為了有效地防止回流焊接后焊錫珠的產(chǎn)生，其鋼網(wǎng)開孔應(yīng)做防錫珠處理。對(duì)于焊盤過大的器件，很多廣州SMT貼片加工廠都是采用網(wǎng)格分割的方式，以防止錫量過多。
4）鋼網(wǎng)MARK點(diǎn)的要求:鋼網(wǎng)B面上需制作至少三個(gè)MARK點(diǎn)，鋼網(wǎng)與印制板上的MARK點(diǎn)位置應(yīng)一致。需有一對(duì)對(duì)角線距離最遠(yuǎn)的MARK點(diǎn)，提高印刷精度。制作方式為正反面半刻，圖形清晰。
5）印刷方向：印刷方向也是一個(gè)十分關(guān)鍵的控制點(diǎn)，確定印刷方向時(shí)要注意避免密間距器件太靠近軌道，否則會(huì)造成錫量過多而橋接。
3、刮刀
不同硬度材質(zhì)和形狀的刮刀對(duì)印刷質(zhì)量有一定的影響，一般使用鍍鎳的鋼刮刀，60度的刮刀使用較普遍。如有通孔元器件建議使用45度的刮刀，可以增加通孔元件的錫量。
4、印刷參數(shù)
印刷參數(shù)主要包括刮刀速度、刮刀壓力、鋼網(wǎng)脫膜速度、鋼網(wǎng)清洗模式和頻率等，刮刀與鋼網(wǎng)的角度，以及錫膏的粘度之間存在一定制約關(guān)系，因此，只有正確控制這些參數(shù)，才能保證錫膏的印刷質(zhì)量。一般而言，刮刀速度慢，可得到較好的印刷品質(zhì)，但可能會(huì)導(dǎo)致錫膏形狀模糊，速度太慢還會(huì)影響生產(chǎn)效率；如果刮刀速度過快，可能導(dǎo)致錫膏無足夠的時(shí)間填入網(wǎng)孔，造成錫膏量不足。刮刀壓力過高會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)孔內(nèi)的焊膏被拖出而造成少錫，還會(huì)加速鋼網(wǎng)和刮刀的磨損，壓力過低則導(dǎo)致錫膏印刷不完全。因此，許多廣州SMT貼片加工廠在錫膏能夠保持正常滾動(dòng)的狀態(tài)下，都會(huì)盡可能提高速度，并配合調(diào)整刮刀壓力，以達(dá)到良好的印刷質(zhì)量。脫膜速度過快會(huì)造成印刷錫膏拉尖或成型不良，速度太慢會(huì)影響生產(chǎn)效率。鋼網(wǎng)清洗模式和頻率如設(shè)置不當(dāng)會(huì)造成鋼網(wǎng)清洗不干凈，窄間距產(chǎn)品容易連錫或鋼網(wǎng)堵孔少錫。
5、設(shè)備精度
在印刷高密度、窄間距產(chǎn)品時(shí)，印刷機(jī)的印刷精度和重復(fù)印刷精度也會(huì)影響錫膏印刷的穩(wěn)定性。
6、PCB支撐
PCB支撐是錫膏印刷的重要調(diào)試內(nèi)容，如果在印刷過程中PCB缺乏有效的支撐或支撐不合理，會(huì)造成印刷錫膏偏厚或不均勻。布置PCB支撐要平整，均勻，確保在印刷時(shí)鋼網(wǎng)能夠緊貼PCB。有條件的可以制作頂針模板或支撐載具。
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