電子元器件表面組裝工藝質量改進及應用

文/鄧亞東

電子元器件表面組裝工藝在電子插件制造中已經普遍應用，其在實際生產制造過程中，因電子元器件表面組裝工藝牽系到的過程較為復雜，需要對電子元器件表面組裝工藝根據不同產品特性實際進行參數選擇和持續優化參數組合，提升電子元器件表面組裝工藝質量能力，制造出高質量高可靠性的電子插件產品。

1 電子元器件表面組裝工藝過程

（1）印刷，通常情況下使用焊錫膏進行印刷，錫膏是實現元器件的引腳與焊盤相互連接的介質，實際中錫膏由于受印刷及自身特性的影響，很難達到最佳的效果。

（2）貼片，是電子元器件表面組裝工藝中元器件放置最關鍵的技術，貼片機，通過mark點來定位，通過真空吸嘴頭拾取元器件進行自動貼片，整個過程由貼片程序來控制元器件的取放，保證各個位置的精密定位。

（3）回流焊接，通過熔化印刷在焊盤上的焊錫膏，實現將表面組裝元器件焊端或引腳與焊盤之間的機械與電氣連接。

2 電子元器件表面組裝工藝改進措施

2.1 鋼網開孔工藝的改進

鋼網是整個電子元器件表面組裝工藝中的重要工裝，在對其進行設計制作的過程中，需要根據PCB板上器件的間距、器件特征等要素，對鋼板的開孔工藝參數進行選擇。通常使鋼網的開口尺寸與焊盤尺寸形狀相互對應一致。在實際中由于各類PCB板上器件的最小間距，器件的布局等，焊盤的尺寸形狀存在較大差異，因此需要對鋼網開口尺寸、形狀、精度、厚度等進行差異化參數選擇設計。鋼網采用激光切割加電拋光，孔壁為錐形，位置偏差：CHIP SOT 元件≤0.05㎜，IC元件≤0.02㎜；精度控制在±0.005-0.01㎜內；孔的光潔度要求整齊、光滑、邊沿不允許有疤痕、粗糙割痕，毛刺尺寸≤5μm；開口尺寸≤焊盤尺寸10%的范圍內，具體結合焊盤面積與鋼網厚度選定；開口形狀根據焊盤的形狀與器件的焊腳形狀選擇；厚度要求面積比≥0.66，寬厚比≥1.5，根據最小間距器件選擇，通常0201器件選擇0.1㎜；如果PCB板上存在細間距器件與大吃錫量器件或共面度較差器件時，需要考慮階梯模板，通常最大階梯≤0.06㎜。此外，鋼網需要保持張力、平整度在一定的范圍內。由此可以驗證，對鋼板開孔工藝進行改進，需要根據PCB板實際情況來選擇設計參數，只有這樣才能不斷提升印刷質量，最終達到提升電子元器件表面組裝工藝質量效果的目的。

2.2 控制焊錫膏溫度、濕度和粘度

焊錫膏最佳溫度在18-27℃，濕度在30%-60%，粘度在500KCPS-1200KCPS，在焊接過程中，為防止出現焊錫膏坍塌連錫等現象，為防止在回流焊接過程中產生材料飛濺，對焊錫膏的使用溫度、濕度和粘度需要根據實際情況選擇參數進行控制，一般溫度25℃，濕度45%。通過使用溫度傳感器以及濕度傳感器，將溫度與濕度控制在合理的范圍之內，最終達到提升焊錫膏使用效果的目的。

另外，在實際應用的過程中，還需要避免焊錫膏出現污染的情況。在此過程中，使用刮刀對已經被污染的焊錫膏進行剔除，需要對多余的焊錫膏定期清理。由此可以驗證，在實際使用焊錫膏的過程中，需要保證焊錫膏的使用溫度、濕度、粘度以及自身清潔性等。

2.3 合理選定印刷參數，提升印刷質量

印刷在電子元器件表面組裝是非常關鍵的工序，其中刮刀的設計、壓力、速度、鋼網與PCB板的脫模速度等參數選擇，是決定印刷質量的關鍵要素。通常選用合適長度的不銹鋼刮刀和合適的印刷角度，印刷壓力的調整以開孔區域錫膏都被刮干凈來選定參數，印刷速度調整以開孔區域無錫膏殘留來選定參數，脫模速度調整以無拉尖、少錫等來選定參數，以上參數在產品試制或首件時確定最佳參數組合，在生產時需首件驗證后選擇。

在實際制造過程中，首先需要對印刷機鋼網清洗，將自動清洗技術應用在鋼板清洗中，對鋼網自動進行清洗，避免出現清洗不到位等情況。另外，還可以對空調系統進行完善，保證運行環境中濕度以及溫度的穩定性，保證清潔度。

2.4 科學選擇設備參數，合理確定元件高度

在實際貼片中，吸嘴的氣壓要根據元器件來科學選定，重點控制其中的貼片壓力，同時確定元器件的擺放高度，保證尺寸的規范性和吻合性，避免偏移、飛料，以及出現焊錫膏被過度擠壓或貼合不到位等情況，解決在回流焊時出現錫球、橋接或虛焊等問題。

2.5 系統分析視覺檢測數據，持續優化各項參數

隨著圖像識別技術的飛速發展，AOI、SPI在電子元器件表面組裝過程中得到廣泛地應用，通過在線SPI對印刷后PCB板上的錫膏形狀尺寸、厚度進行檢查，防止不合格品流入下道工序。通過在線AOI對回流焊后的插件進行檢查，發現不合格項點的具體狀況及位置，結合SPI數據，找出問題原因，對前端的有關參數進行調整，優化參數組合，通過不斷的總結實踐，建立工藝參數優選庫，持續提升電子元器件表面組裝過程工藝水平。由此可以驗證，要想提升電子元器件表面組裝工藝的應用質量，需要從工藝實施的各個流程進行分析，通過數據關聯分析，合理選擇工藝參數，只有這樣才能保電子元器件表面組裝工藝質量水平不斷提升。

3 結論

綜上所述，電子元器件表面組裝工藝在電子插件制造過程中，是一個必要的關鍵工藝過程，如何保證電子元器件表面組裝工藝質量，成為有關人員關注的重點問題。本文通過研究電子元器件表面組裝工藝改進措施發現，對其進行深入研究，能夠持續改善電子元器件表面組裝工藝質量水平，為今后電子元器件表面組裝工藝的發展奠定基礎。