表面貼裝技術(shù)(SMT)是自動(dòng)化程度非常高的電子裝聯(lián)技術(shù)。隨著電子產(chǎn)品向小型化發(fā)展，其生產(chǎn)工藝發(fā)生了根本性的革命。目前在生產(chǎn)裝配中有簡(jiǎn)單單面SMT 或與通孔插裝(THT)的混合組裝、雙面SMT或與通孔(THT)的混合組裝的裝聯(lián)形式。在組裝件的基本構(gòu)成中,元件、電路板、互連焊點(diǎn)三者都關(guān)聯(lián)著產(chǎn)品的使用壽命, 而電路中電氣信號(hào)的暢通性、機(jī)械連接的可靠性將完全由互連焊點(diǎn)保障, 焊點(diǎn)失效可能導(dǎo)致整個(gè)電路癱瘓。焊點(diǎn)作為焊接的直接結(jié)果, 它的質(zhì)量與可靠性決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。

熟悉工藝過(guò)程是提高SMT 產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的根本。其中很重要的三個(gè)關(guān)鍵程序是: 涂覆、貼片和回流焊接。

涂覆工藝過(guò)程和貼片工藝過(guò)程取決于設(shè)計(jì)階段和生產(chǎn)能力，即產(chǎn)品的可生產(chǎn)性; 而回流焊接工藝過(guò)程則決定著產(chǎn)品焊接的質(zhì)量，即產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)。SMT 生產(chǎn)中的工藝參數(shù)多，各工序間參數(shù)相互影響，又相互聯(lián)系，一個(gè)工藝參數(shù)的調(diào)整與變化會(huì)影響到其它參數(shù)的變化，以致發(fā)生焊接效果的不同。SMT點(diǎn)膠機(jī)

涂覆過(guò)程中的工藝參數(shù)控制

回流焊之前必須將焊錫膏涂覆于印制板待貼裝元器件的焊盤(pán)上,點(diǎn)膠是很基本的方法;采用絲網(wǎng)印刷的技術(shù)可以更好地實(shí)現(xiàn)焊錫膏的涂覆。點(diǎn)膠的優(yōu)點(diǎn)是不受基板設(shè)計(jì)模式的限制, 涂覆柔性好。缺點(diǎn)是精度低效率低,無(wú)法解決0.5mm 以下間距焊盤(pán)的問(wèn)題。絲網(wǎng)涂覆的優(yōu)點(diǎn)是涂覆精度高,可以較好地解決0.5mm 間距密

貼片過(guò)程中的工藝參數(shù)控制

貼片工藝過(guò)程可分為兩種：手工貼片和機(jī)械貼片。

(1)手工貼片

當(dāng)待貼裝器件是大體積、少引腳、寬間距時(shí), 手工貼裝也是很好的方法。用鑷子將器件取出, 目視對(duì)準(zhǔn)焊盤(pán)將元器件放下, 適當(dāng)施加背壓, 利用焊錫膏的黏性將元器件貼緊在印制板上。手工貼裝輔以適當(dāng)工具如真空吸筆、臺(tái)式放大鏡等可取得更優(yōu)良的貼裝效果。智能手表點(diǎn)膠機(jī)

(2)機(jī)械貼片

當(dāng)待貼裝器件引腳多、間距細(xì)時(shí),要求貼裝精度高,這時(shí)就需要采用機(jī)械貼裝的方法。貼裝機(jī)是通過(guò)真空吸筆將器件取出,通過(guò)放大鏡,利用機(jī)械裝置進(jìn)行X、Y、Z 三方校準(zhǔn), 控制操作手柄將器件準(zhǔn)確地貼裝到相應(yīng)位置的設(shè)備。貼片的順序一般是從左至右、從上到下, 這樣可基本保證貼裝過(guò)的器件不被觸碰而產(chǎn)生位移、脫落等不良現(xiàn)象。

回流焊接過(guò)程中的工藝參數(shù)

控制回流焊一般分為三個(gè)階段: 預(yù)熱階段、保溫階段和回流階段。在進(jìn)行回流焊之前, 必須對(duì)這三個(gè)階段進(jìn)行溫度設(shè)定, 并且通過(guò)試驗(yàn)確定每次生產(chǎn)的溫度曲線, 這樣才能確保每次焊接的高可靠性。

根據(jù)回流焊接設(shè)備的要求, 結(jié)合使用焊膏的規(guī)格參數(shù), 制定出較為理想的溫度曲線。

（1） 預(yù)熱階段的工藝參數(shù)控制

預(yù)熱的目的是把室溫的印制板加熱, 以將焊錫膏帶到開(kāi)始活化所希望的保溫溫度, 但升溫速率要控制在適當(dāng)范圍內(nèi),如果過(guò)快,會(huì)產(chǎn)生熱沖擊, 電路板和元件都可能受損, 例如一些元件對(duì)內(nèi)部應(yīng)力比較敏感,如果元件外部溫度上升太快,

會(huì)造成斷裂;如果過(guò)慢,則焊錫膏中的溶劑揮發(fā)不充分而影響焊接質(zhì)量。經(jīng)分析并反復(fù)實(shí)踐認(rèn)為預(yù)熱區(qū)升溫速度3℃/s 很合適，溫度上升至180℃時(shí)預(yù)熱效果極佳。這樣可得到良好的預(yù)熱效果, 還可以有效地限制沸騰和飛濺，防止形成小焊錫珠。

（2）保溫階段的工藝參數(shù)控制

保溫階段是指溫度升至焊錫膏熔點(diǎn)的區(qū)域, 它一般占加熱通道的33%～50%。在這個(gè)區(qū)域里提供足夠的時(shí)間使較大元件的溫度趕上較小元件, 此階段的主要目的是使印制板上各元件的溫度趨于穩(wěn)定, 接近焊錫膏的熔點(diǎn),并盡量減少溫差,使其較容易地轉(zhuǎn)變到回流階段; 此區(qū)域的另一目的是活化焊錫膏中的助焊劑,使其得到充分揮發(fā),清除焊盤(pán)與引腳的氧化物, 留下焊錫可以附著的清潔表面。保溫階段的適用溫度范圍是120℃～180℃,如果溫度設(shè)定太高, 助焊劑便沒(méi)有足夠的時(shí)間活性化, 影響焊接效果。在線式點(diǎn)膠機(jī)

（3） 回流階段的工藝參數(shù)控制

回流階段的溫度設(shè)置得很高,它的作用是將印制板的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度, 使焊錫膏和焊盤(pán)以及引腳形成共晶合金?；亓骱钢泻芷毡槭褂玫氖呛辖餝n63/Pb37,共晶錫鉛合金具有單一的熔點(diǎn)溫度183℃, 因此典型的回流階段溫度范圍是205℃～220℃?；亓麟A段溫度設(shè)置過(guò)高會(huì)引起印制板的翹曲、脫層或燒損, 而且會(huì)損壞元件的完整性。理想的溫度設(shè)定是超過(guò)焊錫熔點(diǎn)的“尖端區(qū)”覆蓋的區(qū)域很小。被送入回流焊爐傳送帶的印制板不間斷地依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱、保溫、回流階段, 大約需要4min,經(jīng)自然冷卻,從傳送帶出口處便可得到焊接完畢的印制板。

（4） 熱風(fēng)對(duì)流風(fēng)扇的速度控制

增加對(duì)流導(dǎo)熱率可以增加從熱源向PCB 傳送的熱量。隨著熱傳遞速度的增加,可以縮短PCB 達(dá)到相同溫度的時(shí)間, 從而可以提高傳送帶的速度。如果傳送帶的速度保持恒定, 那么可以降低加熱區(qū)的設(shè)定溫度, 從而降低能耗。

生產(chǎn)質(zhì)量過(guò)程控制

熟悉質(zhì)量檢驗(yàn)過(guò)程是提高SMT產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵。

為了保證S M T 生產(chǎn)的正常運(yùn)行, 必須加強(qiáng)各工序的加工工件質(zhì)量檢查,從而監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)。因而需要在一些關(guān)鍵工序后設(shè)立質(zhì)量控制點(diǎn), 這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)上道工序中的品質(zhì)問(wèn)題并加以糾正。杜絕不合格產(chǎn)品進(jìn)入下道工序, 將因品質(zhì)引起的經(jīng)濟(jì)損失降低到很小程度。質(zhì)量控制點(diǎn)的設(shè)置與生產(chǎn)工藝流程有關(guān), 并在生產(chǎn)工藝中加入質(zhì)量控制點(diǎn)。簡(jiǎn)易型在線點(diǎn)膠機(jī)

結(jié)束語(yǔ)

“可靠性”是電子產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持其功能的一種能力。其一是產(chǎn)品質(zhì)量在時(shí)間上的延續(xù); 其二是反映產(chǎn)品的抗干擾能力; 其三是反映產(chǎn)品天性質(zhì)量特性。它由高可靠性、高穩(wěn)定性、高一致性來(lái)衡量。表面組裝技術(shù)中，焊點(diǎn)的質(zhì)量保證是很主要的。這涉及了方方面面的問(wèn)題，必須在質(zhì)量管理上下功夫，使各種影響焊點(diǎn)質(zhì)量的因素盡量減小，這樣才能提供良好的質(zhì)量保證，提高電子產(chǎn)品的整體可靠性。

2.2 質(zhì)量點(diǎn)的檢測(cè)方法

2.2.1 烘板檢測(cè)

印制板有無(wú)變形; 焊盤(pán)有無(wú)氧化; 印制板表面有無(wú)劃傷。檢查方法: 依據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)目測(cè)檢驗(yàn)。

2.2.2 涂覆檢測(cè)

根據(jù)使用工藝的不同，又分為點(diǎn)膠和絲印。

點(diǎn)膠檢測(cè):點(diǎn)涂位置是否正確;膠量是否合適;有無(wú)漏點(diǎn);有無(wú)污染盤(pán);膠點(diǎn)形狀。檢查方法:依據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)目測(cè)檢驗(yàn)。絲印檢測(cè): 印刷是否完整; 有無(wú)橋接; 厚度是否均勻;有無(wú)塌邊; 印刷有無(wú)偏差。檢查方法: 依據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)目測(cè)檢驗(yàn)或借助光學(xué)檢測(cè)設(shè)備檢驗(yàn)。

2.2.3 貼片檢測(cè)

元件貼裝位置;有無(wú)掉片;有無(wú)錯(cuò)片。檢查方法: 依據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)目測(cè)檢驗(yàn)或借助放大鏡檢驗(yàn)。

2 . 2 . 4 回流焊接檢測(cè)

元件的焊接情況, 有無(wú)橋接、立牌、錯(cuò)位、焊料球、虛焊等不良焊接現(xiàn)象；焊點(diǎn)的情況。檢查方法:依據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)目測(cè)檢驗(yàn)，必要時(shí)可使用專(zhuān)用測(cè)試儀，如X-Ray 等。

3 . 焊點(diǎn)的質(zhì)量和可靠性分析

3．1 壽命周期內(nèi)焊點(diǎn)的失效形式分析

考慮到失效與時(shí)間的關(guān)系，失效形式分為3 個(gè)不同的時(shí)期

3 . 1 . 1 早期失效階段

主要是一些質(zhì)量不好的焊點(diǎn)發(fā)生失效，也有部分焊點(diǎn)是由于不當(dāng)?shù)墓に嚥僮髋c裝卸造成的損壞。可以通過(guò)工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化來(lái)減少早期失效率。

3 . 1 . 2 穩(wěn)定失效率階段

該階段大部分焊點(diǎn)的質(zhì)量良好，失效的發(fā)生率（失效率）很低，且比較穩(wěn)定。

3 . 1 . 3 壽命終結(jié)階段

此階段的失效主要是由累積的破環(huán)性因素造成的，包括化學(xué)的、冶金的、熱——機(jī)械特性等因素，如焊料與被焊金屬之間發(fā)生金屬化合反應(yīng)，或熱——機(jī)械應(yīng)力造成焊點(diǎn)失效。失效主要由材料的特性、焊點(diǎn)的具體結(jié)構(gòu)和所受載荷決定。

3．2 焊接工藝引起的焊點(diǎn)失效機(jī)理

焊接工藝中的一些不利因素及隨后進(jìn)行的不適當(dāng)?shù)那逑垂に嚳赡軙?huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。

3 . 2 . 1 熱應(yīng)力與熱沖擊

應(yīng)力裂紋是影響焊點(diǎn)長(zhǎng)期可靠性的不利因素。由于PCB 和元件之間的熱膨脹系數(shù)不同，有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致陶瓷元件的破裂。在厚、薄膜混合電路( 包括片式電容) 組裝中，常常有蝕金、蝕銀的現(xiàn)象。這是因?yàn)楹噶现械腻a與鍍金或鍍銀引腳中的金、銀會(huì)形成化合物，導(dǎo)致焊點(diǎn)的可靠性降低。盛杰點(diǎn)膠機(jī)

3 . 2 . 2 基板和元件的過(guò)熱

由于IC塑料封裝極易吸潮，當(dāng)加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，潮氣就會(huì)釋放出來(lái)?；亓骱笗r(shí)，潮氣汽化，在芯片底部的封裝薄弱界面處積累成一個(gè)氣泡，封裝受到氣泡的壓力，就會(huì)發(fā)生開(kāi)裂。解決辦法是:先烘干IC，然后密封保存并保持干燥，或者在使用前幾個(gè)小時(shí)進(jìn)行100℃以上的預(yù)先烘烤。

3．3 提高焊點(diǎn)質(zhì)量和可靠性的措施

在操作時(shí)，應(yīng)該采取以下措施來(lái)保證焊點(diǎn)的質(zhì)量: 建立極佳的溫度曲線，從而提高焊接結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，溫度循環(huán)負(fù)載要盡可能地小:熱膨脹系數(shù)要匹配;印制板的裝配應(yīng)保證在板的水平方向能自由移動(dòng)，否則周期性的彎曲會(huì)破壞大元件的焊點(diǎn);焊點(diǎn)尺寸和形狀要適當(dāng);焊料合金要達(dá)到很大的疲勞壽命（可以通過(guò)優(yōu)化兩個(gè)特性:疲勞屈服點(diǎn)和蠕變阻抗，使焊料合金的疲勞壽命達(dá)到很大值）。