基于電子元器件表面組裝工藝技術研究

張洪飛

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

關鍵詞：電子元器件；表面組裝技術；工藝質量；改進措施

表面組裝技術（SMT）在現代電子元器件裝配工藝中已經成為主流，并且正在飛速發展，元器件變得越來越小，集成化程度越來越高，工藝設備越來越先進。由于SMT生產工序較多，很難保證不出差錯，實際生產過程中，人員、機器、物料、方法、甚至環境的變化都會導致工藝質量的不穩定。

一、電子元器件表面組裝技術的主要工序

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立即開蓋，而應在使用環境下回溫，待溫度穩定后再開蓋使用，焊膏與焊盤的覆蓋率要達到75%以上。當焊膏加熱回流時，焊膏內的焊粉與印制電路板上的引線焊盤發生冶金反應，形成焊點，導通電路。焊膏印刷性能不良帶來的問題將直接影響到隨后的SMT工藝及最終產品的質量。

（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共同完成，所以說這是整個表面組裝技術中的關鍵步驟。

（三）回流焊接

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

二、影響焊接質量的主要因素

基于表面組裝技術就電子元器件表面組裝工藝出現缺陷的原因進行分析，在眾多因素中，影響表面組裝工藝質量的主要原因包含以下幾個方面：焊錫膏的溫度與濕度、PCB設計、印刷機功能、鋼網的開孔工藝、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量的相應措施

（一）PCB焊盤設計對再流焊質量的影響

SMT的組裝質量與PCB焊盤設計有直接的、十分重要的關系。如果PCB焊盤設計正確，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）；相反，如果PCB焊盤設計不正確，即使貼裝位置十分準確，再流焊后反而會出現元件位置偏移、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，印刷后容易產生焊錫膏“塌陷”的現象；而濕度太高，焊錫膏容易吸收水分，在回流焊的時候容易發生飛濺，這也是引起焊錫球的原因。因此，在實際生產操作過程中，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，在貼裝時應選擇適當的貼裝壓力，設置合理的元器件的擺放高度，精確元器件尺寸，避免發生這類現象。

（四）改進鋼網的開孔工藝和印刷機功能

一般來說，鋼網是根據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生焊錫球現象。

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

四、結束語

電子元器件的表面組裝工藝是一個極其復雜的過程，其實際操作過程中產生焊料球缺陷的原因很多，應當從人、機、料、法、環各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量。

參考文獻：

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