隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)具有多功能，微型化，高密度，高性能和高質(zhì)量的電子產(chǎn)品提出了越來(lái)越高的要求。作為新一代的電子組裝技術(shù)，表面組裝技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品組裝的各個(gè)領(lǐng)域，可以有效地實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品“輕、薄、短、小、多功能”。SMT技術(shù)涉及諸如消費(fèi)者通信、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療電子產(chǎn)品、汽車、電子產(chǎn)品或軍事航空和航天領(lǐng)域。因此，對(duì)于SMT行業(yè)而言，減少SMT焊接缺陷對(duì)提升電子產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要，高焊接質(zhì)量是電子產(chǎn)品的生命保障。

然而，在實(shí)際制造中，通常會(huì)發(fā)生焊接缺陷，特別是在回流焊階段。實(shí)際上，此階段出現(xiàn)的焊接問(wèn)題并非完全由回流技術(shù)引起，因?yàn)镾MT焊接質(zhì)量與BOM表的準(zhǔn)備、錫膏印刷、PCB焊盤(pán)的可制造性、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)、組件和PCB焊盤(pán)的可焊性、制造設(shè)備狀態(tài)、焊料質(zhì)量等等密切相關(guān)。

一、SMT貼片介紹

什么是SMT？

表面安裝技術(shù)(Surface Mounting Technology)簡(jiǎn)稱SMT。即在印制電路板表面直接貼裝無(wú)引線或短引線的表面安裝元件SMC和表面安裝器件SMD。其主要流程主要有安裝、點(diǎn)膠、貼裝元器件、固化、焊接、清洗、檢測(cè)和返修等。運(yùn)用SMT技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備微型化，具有性能可靠、成本低、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。良好SMT焊接其外觀應(yīng)具有良好的潤(rùn)濕性，元件高度適中，焊料用量適當(dāng)，焊料完全覆蓋焊盤(pán)和引線的焊接部位，焊接表面完整且平滑光亮。

SMT貼片工序較多，如下是SMT貼片加工的簡(jiǎn)單流程。

此過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)問(wèn)題，從而影響SMT的焊接質(zhì)量，比如常會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)濕不良、橋接、焊錫球、豎碑等缺陷。究其原因，主要有以下幾個(gè)方面：

(1) PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)工藝不完善。這是導(dǎo)致SMT焊接缺陷的主要根源。常導(dǎo)致橋接、吊橋、旋轉(zhuǎn)、元件漂浮移位、立碑現(xiàn)象的產(chǎn)生。

(2) 印刷工藝不當(dāng)，常致使線路板印刷時(shí)出現(xiàn)拉尖、邊緣不齊、凹形、錯(cuò)位、等現(xiàn)象。

(3) 貼裝工藝設(shè)置不當(dāng)。作為保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵程序，常出現(xiàn)貼裝元器件張冠李戴，貼裝位置錯(cuò)誤，貼裝壓力失當(dāng)?shù)葐?wèn)題。

(4) 焊接操作錯(cuò)誤，預(yù)熱區(qū)溫控失當(dāng)，峰值溫控不合理，冷卻速度欠妥。

如何減少SMT焊接缺陷，提高焊接質(zhì)量成為SMT生產(chǎn)中的關(guān)鍵因素。在本文中，將討論和分析可能影響SMT焊接質(zhì)量的元素，以避免在實(shí)際制造中出現(xiàn)類似問(wèn)題。

二、BOM表-物料準(zhǔn)備

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。具體來(lái)說(shuō)，必須考慮以下方面：

a.組件包裝必須滿足安裝規(guī)程的自動(dòng)安裝要求。

b.零件圖形必須滿足自動(dòng)SMT的要求，因?yàn)樗仨毦哂懈叱叽缇鹊臉?biāo)準(zhǔn)形狀。

c.組件的可焊端和PCB焊盤(pán)的焊接質(zhì)量應(yīng)滿足回流焊的要求，并且組件和焊盤(pán)的可焊端不得被污染或氧化。如果組件和PCB焊盤(pán)的可焊接端遭受氧化，污染或潮濕，則可能會(huì)發(fā)生一些焊接缺陷，例如潤(rùn)濕不良，偽焊接，焊珠或空腔。對(duì)于濕度傳感器和PCB管理尤其如此。濕度傳感器必須在真空包裝后存儲(chǔ)在干燥箱中，并且有必要在下一次制造之前進(jìn)行烘烤。

三、PCB焊盤(pán)的可制造性設(shè)計(jì)-PCB焊盤(pán)的設(shè)計(jì)工藝

PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)是PCB線路設(shè)計(jì)的重中之重。它直接確定元器件在基板上的焊接位置，合理的線路設(shè)計(jì)能提高焊點(diǎn)的可靠性、減少的焊接缺陷、提升焊盤(pán)的可清洗性，降低檢修量。正確的焊盤(pán)設(shè)計(jì)可以通過(guò)熔融焊錫表面張力的作用將存在少量貼放偏差的元件拉回近似目標(biāo)位置，還可以提高端口與印制板焊盤(pán)的可焊性。所以焊盤(pán)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量考慮兩端焊盤(pán)對(duì)稱，保證焊錫表面張力平衡，合理控制焊盤(pán)寬度，保持恰當(dāng)?shù)暮副P(pán)間距，留足端頭或引腳與焊盤(pán)問(wèn)的搭接尺寸，以便形成彎月面。

SMT的水平取決于PCB設(shè)計(jì)質(zhì)量，并且是影響表面安裝質(zhì)量的第一要素?；趤?lái)自HP的統(tǒng)計(jì)，70％至80％的制造缺陷從派生PCB設(shè)計(jì)問(wèn)題在基板材料的選擇，換算元件布局，焊盤(pán)和導(dǎo)熱焊盤(pán)設(shè)計(jì)，焊料掩模設(shè)計(jì)，組件的封裝類型，組件的方法，透射邊界，通過(guò)定位，光學(xué)定位點(diǎn)，EMC（電磁兼容性）等。

對(duì)于具有正確焊盤(pán)設(shè)計(jì)的PCB，即使在表面安裝過(guò)程中發(fā)生了少許歪斜，也可以在熔融錫的表面張力的作用下對(duì)其進(jìn)行校正，這稱為自動(dòng)定位或自校正效應(yīng)。但是，如果PCB焊盤(pán)的設(shè)計(jì)不正確，即使安裝位置非常準(zhǔn)確，焊接缺陷仍然會(huì)遇到，例如元件位置偏移和立碑。因此，在SMT焊盤(pán)設(shè)計(jì)方面必須仔細(xì)考慮以下方面。

1）焊盤(pán)的對(duì)稱性。對(duì)稱使用焊盤(pán)的同一個(gè)元件嚴(yán)格保持對(duì)稱性，以形成理想焊點(diǎn)。為了避免回流焊后的位置偏移和立碑問(wèn)題，對(duì)于0805及以下的芯片組件，兩端的焊盤(pán)在焊盤(pán)尺寸以及吸熱和散熱能力方面應(yīng)保持對(duì)稱，以保持熔化表面張力的平衡。錫焊如果一端在大銅箔上，建議使用單線連接來(lái)連接大銅箔上的焊盤(pán)。

2）焊盤(pán)之間的空間。為了確保組件末端或引腳與焊盤(pán)之間的搭接尺寸合適，當(dāng)焊盤(pán)之間的空間太大或太小時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致焊接缺陷。

3）阻焊膜的開(kāi)口尺寸寬度和長(zhǎng)度分別應(yīng)比焊盤(pán)尺寸大0.05mm．0.25mm，防止阻焊劑污染，避免連印和連焊。

4）阻焊膜的厚度應(yīng)小于焊盤(pán)的厚度限制印制導(dǎo)線連通焊盤(pán)處的寬度不大于0.4mm或少于焊盤(pán)寬度的一半，與大面積導(dǎo)電區(qū)相連的焊盤(pán)應(yīng)進(jìn)行熱隔離，盡量保證印制導(dǎo)線從焊盤(pán)的長(zhǎng)邊的中心處進(jìn)行連接。

5）焊盤(pán)的剩余尺寸必須確保組件末端或引腳與焊盤(pán)之間搭接后的彎月形焊接點(diǎn)。

6）焊盤(pán)的寬度應(yīng)與組件末端或引腳的寬度基本兼容。

7）請(qǐng)勿在焊盤(pán)上放置通孔。否則，在回流焊接過(guò)程中，熔化的錫可能會(huì)沿著通孔流走，從而導(dǎo)致偽焊接和錫不足。它可能會(huì)流到電路板的另一側(cè)，從而引起短路。

8）導(dǎo)通孔布局應(yīng)盡量在焊盤(pán)以外，無(wú)法避免時(shí)須用阻焊劑對(duì)流失通道進(jìn)行阻斷處理，在SMC／SMD下部盡量不設(shè)導(dǎo)通孔，以防焊料流失。

9）對(duì)多引腳元器件，引腳焊盤(pán)之間的短接處不允許直通。

10）焊盤(pán)內(nèi)不能出現(xiàn)字符和圖形標(biāo)記，不可避免時(shí)需留足間距(>0.5mm)。

11）插引腳通孔略大于引腳線徑0.05mm．0.3mm。

四、錫膏印刷

錫膏印刷技術(shù)的主要目的是解決與錫膏印刷量（錫膏的填充量和轉(zhuǎn)移量）不兼容的問(wèn)題。根據(jù)專業(yè)統(tǒng)計(jì)，在正確設(shè)計(jì)PCB的情況下，有60％的返工PCB是由于不良的錫膏印刷而導(dǎo)致的。在焊膏印刷中，必須記住三個(gè)重要的“S”：焊膏，鋼網(wǎng)和刮板。如果選擇正確，則可獲得出色的印刷效果。

1、焊錫膏的質(zhì)量

作為回流焊接的必要材料，焊膏是一種由合金粉末和焊劑（松香，稀釋劑，穩(wěn)定劑等）均勻混合而成的焊膏，其中合金粉末是構(gòu)成焊點(diǎn)的關(guān)鍵元素。助焊劑是消除表面氧化，提高潤(rùn)濕性和確保焊膏質(zhì)量的關(guān)鍵材料。就質(zhì)量而言，一般而言，80％至90％的焊膏屬于金屬合金，而占其體積的50％。焊膏質(zhì)量保障主要來(lái)自兩個(gè)方面：存儲(chǔ)和應(yīng)用。焊膏通常存儲(chǔ)在0到10℃之間，或者根據(jù)制造商的要求進(jìn)行存儲(chǔ)。對(duì)于其應(yīng)用，SMT車間的溫度必須為25℃±3℃，濕度必須為50％±10％。而且，它的恢復(fù)時(shí)間必須為4小時(shí)以上，并且在使用前必須進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，以使其粘度具有出色的適印性和脫模變形性。涂完錫膏后必須正確放置錫膏蓋，涂有錫膏的電路板必須在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行回流焊接。

2、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)

鋼網(wǎng)的關(guān)鍵功能在于在PCB焊盤(pán)上均勻地涂上焊膏。鋼網(wǎng)是印刷技術(shù)中必不可少的，其質(zhì)量直接影響錫膏印刷的質(zhì)量。到目前為止，共有三種制造鋼網(wǎng)的方法：化學(xué)腐蝕，激光切割和電鍍。在以下方面得到充分考慮和適當(dāng)處理之前，將無(wú)法確保模具設(shè)計(jì)。

1）鋼板的厚度。為了保證焊膏的數(shù)量和焊接質(zhì)量，鋼網(wǎng)的表面必須光滑且平整，鋼板厚度的選擇應(yīng)由引腳之間間距最小的組件決定。鋼板的厚度與最小間距，部件的值之間的關(guān)系可總結(jié)在下表1中。

2）光圈設(shè)計(jì)。開(kāi)口為梯形截面孔，開(kāi)口為喇叭形。他們的墻壁光滑沒(méi)有毛刺。寬厚比=孔的寬度/鋼網(wǎng)的厚度（對(duì)于小間距QFP，IC）；面積比=孔的基本面積/孔的壁面積（對(duì)于0201，BGA，CSP零件）。

3）防焊球加工。在0603或以上CHIP組件的鋼網(wǎng)孔上實(shí)施的防焊球處理可有效避免回流后產(chǎn)生焊球。對(duì)于焊盤(pán)太大的組件，建議使用網(wǎng)格劃分以阻止過(guò)多的錫生成。

4）MARK標(biāo)記。鋼網(wǎng)B側(cè)至少應(yīng)產(chǎn)生3個(gè)MARK點(diǎn)，并且鋼網(wǎng)應(yīng)與PCB上的MARK兼容。為了增加印刷精度，應(yīng)該有一對(duì)最長(zhǎng)對(duì)角線距離的MARK點(diǎn)。

5）印刷方向。印刷方向也是一個(gè)關(guān)鍵的控制點(diǎn)。在確定印刷方向的過(guò)程中，彼此之間具有微小間距的組件不應(yīng)太靠近導(dǎo)軌。否則，錫過(guò)多可能會(huì)導(dǎo)致橋接。

3、刮板機(jī)與刮刀

刮板基于其不同的硬度材料和形狀，在某種程度上會(huì)影響印刷質(zhì)量。通常，使用帶有鍍鎳的鋼刮板，通常使用60°的刮板。如果有通孔組件，建議使用45°刮刀，以增加通孔組件上的錫含量。

4、印刷工藝

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，如果PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)正確，元器件和印刷版質(zhì)量有保證的前提下，SMT焊接問(wèn)題70％源自于印刷工藝，包括拉尖、邊緣不齊、凹形、錯(cuò)位、連印、少印的質(zhì)量缺陷。要提高印刷質(zhì)量，還得從模板、焊膏、印刷3個(gè)要素做好工藝控制。

(1)模板工藝。模板的功用是保證將焊膏印刷到印制線路板位置的正確性。其材質(zhì)、制作方法和開(kāi)孔大小都關(guān)乎印刷質(zhì)量。因此，必須根據(jù)焊盤(pán)圖形的中心距和形狀，合理選擇模板尺寸和材料，對(duì)細(xì)間距元器件必須使用具有較高彈性和較小摩擦系數(shù)的不銹鋼板。

(2)焊膏的選用。焊膏的作用是實(shí)現(xiàn)貼裝元器件和印制線路板之間的電氣和機(jī)械連接與導(dǎo)通。不合適的焊膏材料就可能造成再流焊或者貼放元器件時(shí)出現(xiàn)引腳橋接現(xiàn)象。因此選擇的焊膏在合成粉末顆粒、活性、組成、顆粒度、黏度、等方面都要滿足工藝要求。

(3)控制印刷工藝。在E；P~U過(guò)程中印刷速度、刮刀壓力、刮刀與網(wǎng)板的速度都要恰當(dāng)，刮刀的速度和壓力會(huì)影響焊膏的流變特性，刮刀壓力太大，在焊接時(shí)就容易引起橋接。

5、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(guò)快，可能導(dǎo)致錫膏無(wú)足夠的時(shí)間填入網(wǎng)孔，造成錫膏量不足。刮刀壓力過(guò)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(guò)低則導(dǎo)致錫膏印刷不完全。因此，許多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(guò)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。

6、設(shè)備精度

在高密度，小空間的印刷產(chǎn)品中，印刷精度和重復(fù)印刷精度會(huì)影響錫膏印刷的穩(wěn)定性。

7、PCB支持

PCB支持是焊膏印刷的重要調(diào)整內(nèi)容。如果PCB缺乏有效的支撐或支撐不當(dāng)，則應(yīng)使用厚的焊膏或不均勻的焊膏。PCB支撐件應(yīng)布置得平坦且均勻，以確保鋼網(wǎng)與PCB之間的緊密性。

五、貼裝工藝-元件安裝

貼裝工藝是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵程序，作用是將貼裝元器件準(zhǔn)確地貼裝到印制線路板上。在保證明細(xì)表和產(chǎn)品裝配圖要求、裝配位號(hào)元器件的型號(hào)、類型、標(biāo)稱值的前提下，首先應(yīng)該保證元件的貼裝位置準(zhǔn)確，保證元件焊端接觸焊膏的圖形與元器件的引腳或端頭對(duì)齊；其次，貼片壓力要適中，壓力過(guò)大會(huì)引起焊膏過(guò)量嘗試橋接，過(guò)小容易造成貼片位置偏移。

組件安裝的質(zhì)量取決于三個(gè)要素：正確選擇組件，準(zhǔn)確放置和合適的安裝壓力。正確選擇組件是指組件必須與BOM的要求兼容的事實(shí)。正確的放置意味著必須正確安裝坐標(biāo)，并且安裝規(guī)程的準(zhǔn)確性必須確保安裝穩(wěn)定性并正確安裝在焊盤(pán)上的組件。同時(shí)，必須注意安裝角度，以確保組件的方向正確性。合適的安裝壓力是指組件的壓制厚度，并且決不能太小或太大?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置PCB厚度，組件封裝厚度，噴嘴的貼片機(jī)壓力和調(diào)節(jié)貼片機(jī)的Z軸來(lái)確定貼裝壓力。

六、焊接工藝-回流焊

焊接環(huán)節(jié)較為常見(jiàn)焊接缺陷主要是溫度設(shè)置不當(dāng)，容易產(chǎn)生立碑、焊球等缺陷。防止焊接缺陷的方法其實(shí)非常簡(jiǎn)單，主要就是要把好溫度關(guān)。

(1)預(yù)熱區(qū)溫控適宜。溫升過(guò)快則溫度達(dá)到峰值時(shí)間較多，焊膏中溶劑和水分難以完全揮發(fā)，易形成焊接球，而過(guò)慢則會(huì)引起活化劑過(guò)早耗盡，通常溫升控制在3℃／s。

(2)峰值溫控合理。較為常見(jiàn)峰值溫度在220℃左右，過(guò)高會(huì)削弱焊點(diǎn)強(qiáng)度，造成焊點(diǎn)發(fā)脆；過(guò)低會(huì)產(chǎn)生冷焊或焊料熔融不充分的現(xiàn)象。

(3)合理控制冷卻溫度。冷卻溫降速度一般控制在7"C／s，速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)裂紋，過(guò)慢易形成大結(jié)晶顆粒。

焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量取決于回流焊溫度曲線的正確設(shè)置。良好的回流焊接曲線要求PCB上的所有安裝組件都必須接受出色的焊接，并且焊接點(diǎn)應(yīng)兼具出色的外觀和高質(zhì)量。如果溫度升高太快，一方面，元件和PCB會(huì)受熱，以至于元件容易損壞并且PCB變形。另一方面，焊膏中的溶劑揮發(fā)太快，金屬?gòu)?fù)合物會(huì)濺出作為鍍錫球。通常將峰值溫度設(shè)置為比焊膏的熔點(diǎn)高30℃至40℃.如果溫度過(guò)高且回流時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)損壞耐熱組件或組件塑料。相反，焊錫膏不完全熔化會(huì)形成可靠的焊接點(diǎn)。為了提高焊接質(zhì)量并阻止組件氧化，可以應(yīng)用氮?dú)饣亓骱附?。回流曲線通常根據(jù)以下方面進(jìn)行設(shè)置：

1）可以根據(jù)焊膏推薦的溫度曲線進(jìn)行設(shè)置。焊膏的成分決定了其活化溫度和熔點(diǎn)。

2）根據(jù)耐熱組件和貴重組件的熱性能參數(shù)，對(duì)于某些特殊組件，必須考慮最高焊接溫度。

3）應(yīng)根據(jù)PCB基板的材料，尺寸，厚度和重量進(jìn)行設(shè)置。

4）應(yīng)根據(jù)回流焊爐的結(jié)構(gòu)和溫度區(qū)域的長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)置，并且不同的回流焊爐應(yīng)具有不同的設(shè)置。

影響SMT焊接質(zhì)量的因素很多，包括元件的可焊性，PCB質(zhì)量，PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)，焊膏質(zhì)量，PCB的制造質(zhì)量，SMT制造設(shè)備狀況，SMT各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)以及每個(gè)工人的操作技能。在這些要素中，組件，PCB和焊膏的質(zhì)量以及PCB設(shè)計(jì)對(duì)于回流焊接質(zhì)量保證至關(guān)重要，因?yàn)橛蛇@些要素導(dǎo)致的焊接缺陷很難或無(wú)法通過(guò)技術(shù)解決方案來(lái)解決。因此，提高卓越焊接質(zhì)量的首要條件在于對(duì)材料質(zhì)量的良好控制和出色的PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)。此外，焊膏印刷過(guò)程中各環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)，