SMT焊接

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，人們對(duì)電子產(chǎn)品的多功能、小型化、高密度、高性能和高質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。因此，SMT的高焊接質(zhì)量對(duì)于電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是最重要的。

然而，在實(shí)際制造中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)焊接缺陷，尤其是在回流階段。

事實(shí)上，這個(gè)階段出現(xiàn)的焊接問(wèn)題并不完全是回流焊技術(shù)造成的，因?yàn)镾MT焊接質(zhì)量與PCB焊盤的可制造性、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)、元件和PCB焊盤的可焊性密切相關(guān)，制造設(shè)備的狀態(tài)，焊錫的質(zhì)量。每個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)和每個(gè)工程師的操作都有影響。

工藝的每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)問(wèn)題，從而影響SMT焊接的質(zhì)量。

BOM 質(zhì)量

作為SMT中最重要的復(fù)合材料之一，BOM的質(zhì)量和性能直接關(guān)系到回流焊的質(zhì)量。

具體來(lái)說(shuō)，必須考慮以下幾個(gè)方面：

組件包裝
組件包裝必須滿足安裝程序的自動(dòng)安裝要求。

零件圖
零件圖形必須滿足自動(dòng) SMT 的要求，因?yàn)樗仨毦哂袠?biāo)準(zhǔn)形狀和高尺寸精度。

焊接質(zhì)量

元器件可焊端與PCB焊盤的焊接質(zhì)量應(yīng)滿足回流焊要求，元器件可焊端與焊盤不得污染或氧化。

如果元件和PCB焊盤的可焊端發(fā)生氧化、污染或受潮，可能會(huì)出現(xiàn)一些焊接缺陷，如潤(rùn)濕不良、虛焊、焊珠或空洞。對(duì)于濕度傳感器和 PCB 管理尤其如此。

濕度傳感器在真空包裝后必須存放在干燥的盒子中，并且在下一次制造前需要烘烤。

PCB焊盤設(shè)計(jì)

SMT的水平取決于PCB設(shè)計(jì)的質(zhì)量，是影響表面貼裝質(zhì)量的首要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%~80%的制造缺陷源于基板材料選擇、轉(zhuǎn)換元件布局、焊盤和散熱焊盤設(shè)計(jì)、阻焊層設(shè)計(jì)、元件封裝類型、元件方法、傳輸邊界、定位、光學(xué)等方面的PCB設(shè)計(jì)問(wèn)題。定位點(diǎn)、EMC 等

對(duì)于具有正確焊盤設(shè)計(jì)的PCB，即使表面貼裝過(guò)程中的輕微歪斜，也可以通過(guò)熔錫的表面張力進(jìn)行校正，這稱為自動(dòng)定位或自校正效應(yīng)。

但是，如果PCB焊盤設(shè)計(jì)不正確，即使貼裝位置非常準(zhǔn)確，仍然會(huì)遇到焊接缺陷。

例如組件位置偏移和墓碑。因此，在SMT焊盤設(shè)計(jì)中必須仔細(xì)考慮以下幾個(gè)方面：

焊盤的對(duì)稱性。為避免回流焊后出現(xiàn)位置偏移和墓碑問(wèn)題，對(duì)于0805及以下芯片元件，兩端焊盤在焊盤尺寸和吸熱散熱能力方面應(yīng)對(duì)稱，以保持熔化表面張力的平衡。焊接 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。

焊盤之間的空間。當(dāng)焊盤之間的空間太大或太小時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致焊接缺陷，以確保組件末端之間或引腳與焊盤之間的重疊尺寸適當(dāng)。

焊盤的其余尺寸必須確保元件末端或引線與焊盤之間的搭接處之間的彎月形焊點(diǎn)。

焊盤的寬度應(yīng)與元件端部或引腳的寬度大致兼容。

不要在焊盤上放置過(guò)孔。否則，在回流焊接過(guò)程中，熔化的錫可能會(huì)沿著過(guò)孔流走，導(dǎo)致虛假焊接和缺錫。它可能會(huì)流到電路板的另一側(cè)，導(dǎo)致短路。

錫膏印刷

錫膏印刷技術(shù)的主要目的是解決錫膏印刷量不兼容的問(wèn)題，錫膏印刷量是指錫膏的填充量和轉(zhuǎn)移量。

據(jù)專業(yè)統(tǒng)計(jì)，60%的返工PCB是由于PCB設(shè)計(jì)得當(dāng)，焊膏印刷不良造成的。在錫膏印刷中，必須記住三個(gè)重要的“S”：

焊膏、模板和刮刀。如果選擇正確，您可以獲得出色的打印效果。

錫膏質(zhì)量

焊膏作為回流焊的必備材料，是一種與合金粉和助焊劑（包括松香、稀釋劑、穩(wěn)定劑等）均勻混合而成的焊膏，其中合金粉是形成焊點(diǎn)的關(guān)鍵元素。助焊劑是消除表面氧化、改善潤(rùn)濕和確保焊膏質(zhì)量的關(guān)鍵材料。

一般來(lái)說(shuō)，80%～90%的錫膏屬于金屬合金，占其體積的50%。錫膏質(zhì)量保證主要來(lái)自兩個(gè)方面：

儲(chǔ)存和應(yīng)用，焊膏通常儲(chǔ)存在 0 到 10°C 之間，或根據(jù)制造商的要求。

其應(yīng)用，SMT車間的溫度必須為25℃±3℃，濕度必須為50%±10%。

恢復(fù)時(shí)間必須為 4 小時(shí)或更長(zhǎng)，并且必須在使用前充分?jǐn)嚢瑁允拐扯染哂谐錾挠∷⑦m性和脫模變形性。焊膏涂抹后必須正確放置焊膏帽，涂有焊膏的電路板必須在兩小時(shí)內(nèi)回流焊接。

模板設(shè)計(jì)

模板的關(guān)鍵功能是將焊膏均勻地涂抹在 PCB 焊盤上。鋼網(wǎng)在印刷技術(shù)中必不可少，其質(zhì)量直接影響錫膏印刷的質(zhì)量。到目前為止，有三種制作模板的方法：

化學(xué)蝕刻、激光切割和電鍍。

在充分考慮并妥善解決以下方面之前，無(wú)法確保模具設(shè)計(jì)。

鋼板厚度

為了保證錫膏的數(shù)量和質(zhì)量，鋼網(wǎng)表面必須光滑平整，鋼網(wǎng)厚度的選擇應(yīng)由引腳間距最小的元件來(lái)決定。

光圈設(shè)計(jì)

開(kāi)口為梯形截面孔，開(kāi)口為喇叭形。他們的墻壁很光滑，沒(méi)有毛刺?？v橫比=孔寬/鋼網(wǎng)厚度（對(duì)于小間距QFP、IC）
面積比=孔底面積/孔壁面積（對(duì)于0201、BGA、CSP零件）

焊球加工

對(duì)0603及以上CHIP元件的鋼網(wǎng)孔進(jìn)行阻焊球處理，可以有效避免回流后出現(xiàn)錫球。對(duì)于焊盤過(guò)大的元件，建議進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以防止產(chǎn)生過(guò)多的錫。d 標(biāo)記的鋼網(wǎng)B面應(yīng)至少產(chǎn)生3個(gè)MARK點(diǎn)，鋼網(wǎng)應(yīng)與PCB上的MARK兼容。

為了提高打印精度，應(yīng)該有一對(duì)對(duì)角線距離最長(zhǎng)的MARK點(diǎn)。印刷方向也是一個(gè)關(guān)鍵的控制點(diǎn)。在打印定向的過(guò)程中，彼此間距較小的組件不應(yīng)太靠近導(dǎo)軌。否則，過(guò)多的錫會(huì)導(dǎo)致橋接。

刮板機(jī)

刮刀根據(jù)其不同的硬度材料和形狀會(huì)在一定程度上影響打印質(zhì)量。通常使用鍍鎳鋼刮刀，通常為 60° 刮刀。如果有通孔元件，建議使用45°刮刀，以增加通孔元件上的錫含量。

打印參數(shù)

印刷參數(shù)主要包括刮刀速度、刮刀壓力、鋼網(wǎng)下放速度、鋼網(wǎng)清洗方式和頻率。刮刀與鋼網(wǎng)的角度和錫膏的粘度確實(shí)有一定的限制關(guān)系，所以只有適當(dāng)控制好這些參數(shù)，才能保證錫膏的印刷質(zhì)量。

一般來(lái)說(shuō)，刮刀的低速度會(huì)導(dǎo)致相對(duì)較高的印刷質(zhì)量，并且焊膏的形狀可能會(huì)模糊。此外，極低的速度甚至?xí)档椭圃煨省Ｏ喾?，高速刮刀可能?huì)導(dǎo)致焊膏在網(wǎng)格中填充不足。

太高的刮刀壓力會(huì)導(dǎo)致錫不足，增加刮刀和模板之間的磨損，而太低的壓力會(huì)導(dǎo)致焊膏印刷不完整。

因此，在正常滾動(dòng)錫膏時(shí)，速度應(yīng)盡可能高。此外，應(yīng)調(diào)整刮刀壓力以獲得高印刷質(zhì)量。極高的向下釋放速度會(huì)導(dǎo)致糊劑凍結(jié)或成型不良，而緩慢的釋放速度會(huì)影響制造效率。

不正確的鋼網(wǎng)清洗方法和頻率會(huì)導(dǎo)致鋼網(wǎng)清洗不徹底、連續(xù)錫電沉積或鋼網(wǎng)孔中錫不足，從而導(dǎo)致產(chǎn)品空間狹窄。極高的向下釋放速度會(huì)導(dǎo)致糊劑凍結(jié)或成型不良，而緩慢的釋放速度會(huì)影響制造效率。

鋼網(wǎng)清洗方法和頻率不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致鋼網(wǎng)清洗不徹底，連續(xù)電鍍錫或鋼網(wǎng)孔錫不足會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品空間狹窄。

極高的向下釋放速度會(huì)導(dǎo)致糊劑凍結(jié)或成型不良，而緩慢的釋放速度會(huì)影響制造效率。鋼網(wǎng)清洗方法和頻率不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致鋼網(wǎng)清洗不徹底，連續(xù)錫電沉積或鋼網(wǎng)孔中錫不足會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品空間狹窄。

設(shè)備精度

在高密度、小間距印刷產(chǎn)品中，印刷的印刷精度和重復(fù)性會(huì)影響錫膏印刷的穩(wěn)定性。

印刷電路板支持

PCB支撐是錫膏印刷的重要調(diào)整內(nèi)容。如果 PCB 缺乏有效或不適當(dāng)?shù)闹危瑒t應(yīng)使用厚厚或不均勻的焊膏。PCB支架應(yīng)平整均勻，以確保模板與PCB之間的緊密性。

組件安裝

組件安裝的質(zhì)量取決于幾個(gè)因素：

選擇正確的組件

準(zhǔn)確的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。正確放置意味著坐標(biāo)必須正確貼裝，貼裝程序的準(zhǔn)確性必須保證貼裝的穩(wěn)定性和元件在焊盤上的正確貼裝。

必須注意安裝角度
以確保組件的正確方向。合適的貼裝壓力是指元件的壓制厚度，不能過(guò)小或過(guò)大。貼片壓力可以通過(guò)設(shè)置PCB厚度、元件封裝厚度、吸嘴的貼片機(jī)壓力和調(diào)整貼片機(jī)的Z軸來(lái)確定。

回流焊

焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量取決于回流曲線的正確設(shè)置。良好的回流焊接曲線要求 PCB 上所有已安裝的組件都必須經(jīng)過(guò)良好的焊接，并且焊點(diǎn)應(yīng)該既美觀又質(zhì)量高。

如果溫度上升過(guò)快，一方面會(huì)使元器件和PCB受熱，從而容易損壞元器件，使PCB變形。

另一方面，焊膏中的溶劑揮發(fā)得太快，金屬化合物會(huì)以錫球的形式濺射出來(lái)。峰值溫度通常設(shè)置為比焊膏的熔點(diǎn)高 30°C 到 40°C。如果溫度太高，回流時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)損壞耐熱元件或元件塑料。

相反，焊膏的不完全熔化會(huì)導(dǎo)致可靠的焊點(diǎn)。為了提高焊接質(zhì)量和防止元件氧化，可以應(yīng)用氮?dú)饣亓骱附印?/p>

回流曲線通常根據(jù)以下設(shè)置：

根據(jù)推薦的焊膏溫度曲線設(shè)置。焊膏的成分決定了它的活化溫度和熔點(diǎn)。

根據(jù)耐熱和有價(jià)值元件的熱性能參數(shù)，對(duì)于一些特殊元件，必須考慮最高焊接溫度。

根據(jù)PCB基板的材質(zhì)、尺寸、厚度、重量進(jìn)行設(shè)置。

根據(jù)回流爐的結(jié)構(gòu)和溫度區(qū)的長(zhǎng)度來(lái)設(shè)置，不同的回流爐應(yīng)該有不同的設(shè)置。

影響SMT焊接質(zhì)量的因素有很多：

包含組件的可焊性
PCB質(zhì)量
PCB焊盤設(shè)計(jì)
焊膏質(zhì)量
PCB制造質(zhì)量
SMT制造設(shè)備現(xiàn)狀
SMT各環(huán)節(jié)技術(shù)參數(shù)及每位工程師的技能操作

在這些要素中，元件、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)檫@些要素造成的焊接缺陷很難或不可能用技術(shù)方案解決。

因此，提高優(yōu)良焊接質(zhì)量的首要條件是對(duì)材料質(zhì)量的良好控制和出色的PCB焊盤設(shè)計(jì)，這樣可以減少影響。

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