胥路平，李軍

（中國(guó)工程物理研究院 電子工程研究所，四川 綿陽(yáng) 621900）

0 引 言

隨著電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，集成電路在尺寸、種類(lèi)、形態(tài)結(jié)構(gòu)等方面有了很大的變化。由于電子行業(yè)對(duì)電子產(chǎn)品小型化的追求，表面貼裝技術(shù)（SMT）越來(lái)越普及，表面貼片封裝形式也逐漸成為業(yè)界的主流。表貼器件的采用使得電子產(chǎn)品的體積縮小，重量減輕，可靠性提高。同時(shí)也使得生產(chǎn)流程自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本。與此同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)SMT 產(chǎn)品的質(zhì)量要求日益增高，SMT 質(zhì)量控制越來(lái)越成為大家關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。針對(duì)不同的產(chǎn)品，SMT 裝配過(guò)程采用不同的流程。雖然存在多種不同的裝配流程，但是最主要的裝配流程還是：印制板絲印焊膏→貼片→回流焊接。本文基于該SMT 裝配流程的實(shí)際情況，探討SMT 生產(chǎn)的質(zhì)量相關(guān)控制技術(shù)。

1 SMT 裝配前質(zhì)量控制

分析印制板絲印焊膏→貼片→回流焊接這個(gè)流程，可以看到影響SMT 產(chǎn)品質(zhì)量的因素主要有：絲印模板、PCB 板、表貼元件、焊膏、裝配工藝等。針對(duì)這個(gè)裝配流程，除了需要在絲印、貼片后設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)以及采取措施控制回流焊接質(zhì)量外，為了控制SMT 產(chǎn)品的質(zhì)量，還需要在裝配前對(duì)元件、PCB 板和絲印模板等進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)表貼元件，要對(duì)其進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，重點(diǎn)是檢查元件的焊端表面層有無(wú)氧化變色現(xiàn)象，檢查表貼元件，尤其是表貼集成電路的共面性。通過(guò)檢驗(yàn)將存在焊端變形，尺寸超差和可焊性差的元件篩除，以保證SMT 裝配質(zhì)量。

對(duì)進(jìn)行SMT 裝配的PCB 板的質(zhì)量應(yīng)有如下的要求：PCB 板焊前翹曲度小于0.005；PCB 板需采用熱風(fēng)整平，焊盤(pán)上焊料涂覆均勻平整；阻焊需與焊盤(pán)對(duì)應(yīng)，焊盤(pán)上不得存在阻焊。

焊膏使用環(huán)境溫度為20～25 ℃，相對(duì)濕度為30%～60%。平時(shí)應(yīng)密封保存在冰箱里。使用前從冰箱取出后，放置使其達(dá)到室溫，并使得焊膏中的水分完全干燥后方可使用。使用前要充分?jǐn)嚢琛?/p>

另外，裝配前還需要對(duì)絲印模板進(jìn)行檢查，檢查其是否平整，整潔。各漏印孔幾何形狀是否規(guī)則以及它們的一致性是否符合要求，必要時(shí)需對(duì)絲印模板進(jìn)行清潔。

2 焊膏絲印過(guò)程控制

焊膏絲印是使用印刷機(jī)，通過(guò)印刷模板，將焊膏漏印到印制電路板焊盤(pán)上的過(guò)程。焊膏絲印涉及到較為復(fù)雜的工藝控制，焊膏絲印效果與工藝控制參數(shù)有直接關(guān)系。主要的工藝控制參數(shù)有：印刷速度、印刷壓力、印刷距離、脫模距離、脫模速度、焊膏黏性和模板潔凈度等。通過(guò)對(duì)絲印過(guò)程中的因素進(jìn)行控制，可以防止在絲印中出現(xiàn)常見(jiàn)的缺陷。

焊膏絲印常見(jiàn)的缺陷有：

1）焊膏塌落。表現(xiàn)形式是焊膏圖形不清晰，邊緣不齊整或塌落。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素：焊膏質(zhì)量差或印刷間隙過(guò)大、印刷壓力過(guò)大。

2）焊膏連印。表現(xiàn)形式是相臨焊膏之間連接成片。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素：模板反復(fù)印刷。

3）焊膏錯(cuò)位。表現(xiàn)形式：焊膏圖形與焊盤(pán)不重合。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素：模板對(duì)位不準(zhǔn)。

4）焊膏厚度過(guò)大。表現(xiàn)形式是局部或全部焊盤(pán)焊膏超厚或焊膏大量堆集，表面不平整，圖形不清晰。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素：模板厚度過(guò)大、開(kāi)孔尺寸過(guò)大或印刷間隙偏大、印刷速度偏慢。

5）焊膏厚度過(guò)小。表現(xiàn)形式是印制板上的焊膏圖形非常薄，厚度小于規(guī)定的要求。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素：模板過(guò)薄、焊膏流動(dòng)性差。

6）焊膏漏印。表現(xiàn)形式是部分焊盤(pán)沒(méi)有焊膏覆蓋或焊膏覆蓋不完整。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素：模板開(kāi)孔堵塞或印刷速度過(guò)快、印刷壓力過(guò)小。

7）焊膏覆蓋不足。表現(xiàn)形式是印制板焊盤(pán)同側(cè)缺少焊膏或焊膏呈斜坡?tīng)睢?dǎo)致該焊接缺陷的可能因素：模板開(kāi)孔堵塞或印刷速度過(guò)快、印刷壓力過(guò)小。

從上面分析的產(chǎn)生缺陷的原因可以看出，為了保證焊膏絲印的質(zhì)量，防止缺陷的產(chǎn)生，需要做到如下幾點(diǎn)：a.根據(jù)SMT 產(chǎn)品的實(shí)際情況選用厚度適宜的絲印模板；b.合理設(shè)置絲印機(jī)的工藝參數(shù)：印刷速度、印刷壓力等；c.對(duì)絲印模板要及時(shí)進(jìn)行清洗，防止開(kāi)孔堵塞。

3 貼片過(guò)程控制

貼片是使用貼片機(jī)將表貼元件帖覆在對(duì)應(yīng)位置的過(guò)程。該過(guò)程涉及的主要設(shè)備是貼片機(jī)。影響貼片質(zhì)量的因素主要有：元器件、貼片位置和貼片的壓力。

對(duì)于貼片元件而言，應(yīng)當(dāng)選擇合適的元器件，注意元器件的大小尺寸符合要求，元器件的重心位于其幾何中心處。

對(duì)于貼片位置而言，焊盤(pán)設(shè)計(jì)應(yīng)符合業(yè)界規(guī)范。焊盤(pán)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)稱、大小相同。焊盤(pán)表面光亮整潔。

貼片壓力是影響貼片的重要工藝控制參數(shù)。通常而言，貼片壓力與貼片高度呈線性的關(guān)系。同時(shí)貼片壓力因?yàn)樵骷牟煌煌S著元器件體積和質(zhì)量的增大，其對(duì)應(yīng)的貼片壓力也在加大。設(shè)定貼片壓力時(shí)還得考慮印制板的形變因素。

現(xiàn)今的貼片機(jī)主要采用負(fù)壓來(lái)吸取元器件，因此設(shè)置吸取元器件的負(fù)壓應(yīng)當(dāng)保證穩(wěn)定吸取元器件并能適應(yīng)貼片頭的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)元器件被貼覆到對(duì)應(yīng)位置后應(yīng)盡快清除負(fù)壓。

貼片過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷是貼片不準(zhǔn)確，造成該缺陷的可能因素是以上所述的元器件和貼片工藝參數(shù)等。因此，控制元器件質(zhì)量，合理設(shè)置貼片機(jī)工藝參數(shù)即能基本杜絕貼片缺陷的產(chǎn)生。

4 回流焊接過(guò)程控制

回流焊接是使用回流焊爐將元器件焊接在對(duì)應(yīng)焊盤(pán)上的過(guò)程。回流焊接是SMT 裝配過(guò)程中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)，焊接質(zhì)量與工藝控制參數(shù)有直接關(guān)系。

SMT 中常見(jiàn)的焊接缺陷有：

1）焊錫球。表現(xiàn)形式是通過(guò)低倍放大鏡可見(jiàn)焊點(diǎn)周?chē)性S多微小的焊球。該焊接缺陷的危害：短路、虛焊以及焊料球污染電路板。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素是焊膏質(zhì)量差；回流焊工藝與焊膏性能不相適應(yīng)；焊盤(pán)氧化嚴(yán)重。針對(duì)該焊接缺陷的預(yù)防處理措施是使用能抑制焊料球產(chǎn)生的焊膏；調(diào)整回流焊工藝參數(shù)使之與焊膏特性相適應(yīng)；改善印制板的可焊性；人工去除焊料球并維修焊點(diǎn)。

2）曼哈頓現(xiàn)象，表現(xiàn)形式是通過(guò)目視可見(jiàn)片式元件一端脫離焊盤(pán)或直立。該焊接缺陷的危害：導(dǎo)致電路開(kāi)路。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素是焊盤(pán)設(shè)計(jì)不規(guī)范；焊前元件貼裝位置偏差大；元件兩端升溫不均勻。針對(duì)該焊接缺陷的預(yù)防處理措施是按規(guī)范設(shè)計(jì)焊盤(pán)；提高元件貼裝位置精度；人工維修焊點(diǎn)。

3）IC 引腳橋接。表現(xiàn)形式是通過(guò)低倍放大鏡可見(jiàn)細(xì)間距IC 引線之間有焊料橋聯(lián)。該焊接缺陷的危害：短路和虛焊。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素是焊膏印刷太厚、橋印、元件貼裝位置偏差大。針對(duì)該焊接缺陷的預(yù)防處理措施：減少焊膏印刷模板厚度；減少印刷間隙和重印次數(shù)；提高貼片精度；人工維修焊點(diǎn)。

4）冷焊。表現(xiàn)形式是通過(guò)目視可見(jiàn)焊點(diǎn)發(fā)黑，焊膏未完全熔化。該焊接缺陷的危害：虛焊和短路。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素是回流焊參數(shù)錯(cuò)誤；焊接溫度太低，傳送速度太快，印制板相隔太近。針對(duì)該焊接缺陷的預(yù)防處理措施：嚴(yán)格按照焊膏生產(chǎn)廠家提供的或經(jīng)試驗(yàn)認(rèn)可的回流焊溫度曲線焊接電路板。

5）邊界焊點(diǎn)。表現(xiàn)形式是通過(guò)低倍放大鏡可見(jiàn)焊點(diǎn)焊料不足，主根部沒(méi)有焊料濕潤(rùn)。該焊接缺陷的危害：焊點(diǎn)可焊性差、虛焊。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素是焊膏印刷薄，焊料已丟失，元件引腳異面，元件可焊性差焊盤(pán)設(shè)計(jì)不合理。針對(duì)該焊接缺陷的預(yù)防處理措施是增加模板厚度；加大焊膏印刷間隙；控制好元器件質(zhì)量；改善印制板焊盤(pán)設(shè)計(jì)；防止焊料丟失；人工維修邊界焊點(diǎn)。

6）焊點(diǎn)焊料過(guò)量。表現(xiàn)形式是通過(guò)目視可見(jiàn)焊點(diǎn)焊料突出，焊料高度超過(guò)了元件焊端高度。該焊接缺陷的危害：焊點(diǎn)可靠差、引發(fā)電路故障。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素是焊膏印刷太厚。針對(duì)該焊接缺陷的預(yù)防處理措施是改進(jìn)焊膏印刷質(zhì)量，人工去除焊點(diǎn)上多余的焊料。

7）元件引腳未濕潤(rùn)。表現(xiàn)形式是通過(guò)低倍放大鏡可見(jiàn)焊料能濕潤(rùn)焊盤(pán)，但不能濕潤(rùn)元件引腳，焊點(diǎn)表面沒(méi)有彎月反射面，濕潤(rùn)角大于90°。該焊接缺陷的危害：虛焊、開(kāi)路。導(dǎo)致該焊接缺陷的可能因素是元件引腳氧化嚴(yán)重，元件引腳已被污物污染。針對(duì)該焊接缺陷的預(yù)防處理措施是保證元件可焊性，防止元件被異物污染，人工維修焊點(diǎn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

作為先進(jìn)的電子裝聯(lián)技術(shù)，SMT 可以改善產(chǎn)品性能，促進(jìn)電子產(chǎn)品升級(jí)換代，利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。為了保證SMT 產(chǎn)品的質(zhì)量，本文針對(duì)主要的SMT 生產(chǎn)流程，探討了在裝配前準(zhǔn)備、焊膏絲印、貼片和回流焊接各環(huán)節(jié)中的質(zhì)量控制措施。在未來(lái)的研究工作中，需要對(duì)質(zhì)量控制措施進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化。

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