基于电子元器件表面组装工艺技术研究

张洪飞

摘要：随着信息化的快速发展，对电子产品的制造技術要求越来越高，特别是以表面组装技术（SMT）作为新一代的电子装联技术，已经浸透到各个行业和领域。本文主要介绍表面组装技术的工序、以及表面组装工艺常见问题的原因，并提出相应的改进措施。

关键词：电子元器件；表面组装技术；工艺质量；改进措施

表面组装技术（SMT）在现代电子元器件装配工艺中已经成为主流，并且正在飞速发展，元器件变得越来越小，集成化程度越来越高，工艺设备越来越先进。由于SMT生产工序较多，很难保证不出差错，实际生产过程中，人员、机器、物料、方法、甚至环境的变化都会导致工艺质量的不稳定。

一、电子元器件表面组装技术的主要工序

SMT工艺主要包括有备料、印刷焊膏、表面贴装、回流焊接、清洗、下料检测等六个步骤，其中印刷焊膏、表面贴装和回流焊接是三个最主要的工序步骤，接下来将重点介绍这三个主要工序。

（一）印刷焊膏

焊膏是助焊剂和焊粉的膏状混合物，它是由质量百分比为8-10%助焊剂和90%左右的合金焊粉组成的。焊膏一般冷藏在冰箱中，使用前将其从冰箱中拿出后不应立即开盖，而应在使用环境下回温，待温度稳定后再开盖使用，焊膏与焊盘的覆盖率要达到75%以上。当焊膏加热回流时，焊膏内的焊粉与印制电路板上的引线焊盘发生冶金反应，形成焊点，导通电路。焊膏印刷性能不良带来的问题将直接影响到随后的SMT工艺及最终产品的质量。

（二）表面贴装

表面组装这个过程需要贴片机进行贴片，表贴机器有很多，但一般都需要经过以下几个步骤进行自动贴片：

1.将PCB进行定位装载，需要自动传输带与传感器共同完成

2.元器件拾取定心与贴放，这个需要运用吸嘴把元器件拾取起来，在通过定心对准元器件的中心，最后将元器件通过机械手转载到指定位置。

3.通过传输带把装载好的PCB板传送到卸载装置。这些过程需要智能化、高精度的软件和硬件系统共同完成，所以说这是整个表面组装技术中的关键步骤。

（三）回流焊接

从温度曲线如下图1分析回流焊的原理：当PCB进入升温区时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元件焊端与氧气隔离；PCB进入保温区时，使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件；在助焊剂活化区，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端，并清洗氧化层；当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡润湿PCB的焊盘、元件焊端，同时发生扩散、溶解、冶金结合，漫流或回流混合形成焊锡接点；PCB进入冷却区，使焊点凝固，此时完成了再流焊。

二、影响焊接质量的主要因素

基于表面组装技术就电子元器件表面组装工艺出现缺陷的原因进行分析，在众多因素中，影响表面组装工艺质量的主要原因包含以下几个方面：焊锡膏的温度与湿度、PCB设计、印刷机功能、钢网的开孔工艺、元器件的摆放高度以及焊锡膏污染。

三、提高电子元器件表面组装工艺质量的相应措施

（一）PCB焊盘设计对再流焊质量的影响

SMT的组装质量与PCB焊盘设计有直接的、十分重要的关系。如果PCB焊盘设计正确，贴装时少量的歪斜可以在回流焊时，由于熔融焊锡表面张力的作用而得到纠正（称为自定位或自校正效应）；相反，如果PCB焊盘设计不正确，即使贴装位置十分准确，再流焊后反而会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺陷。

（二）控制好焊锡膏额湿度与温度

焊锡膏印刷时最理想的温度是18到27摄氏度，相对湿度在30%到60%之间。温度太高，会使焊锡膏的黏度降低，印刷后容易产生焊锡膏“塌陷”的现象；而湿度太高，焊锡膏容易吸收水分，在回流焊的时候容易发生飞溅，这也是引起焊锡球的原因。因此，在实际生产操作过程中，我们通过安装温湿度控制器来进行控制工厂的温湿度环境以及焊锡膏印刷到回流焊的时间。

（三）元器件的置件高度

在焊锡膏印刷之后，通过贴片机将元器件组装到印制板上，贴片过程中贴装压力切记过大，否则可能就有一部分焊锡膏被挤在元件下面的阻焊层上，在回流焊时，这部分焊锡膏熔化跑到元器件的周围形成焊料球，因此，在贴装时应选择适当的贴装压力，设置合理的元器件的摆放高度，精确元器件尺寸，避免发生这类现象。

（四）改进钢网的开孔工艺和印刷机功能

一般来说，钢网是根据印制板上的焊盘来开口的。但实际操作印刷焊膏时，容易把焊膏印刷到阻焊层上，从而在回流焊时产生焊锡球。因此，我们把钢板的开口比焊盘的实际尺寸减小10%，才能确保焊接时不会产生焊锡球现象。

钢网在底面上进行焊接后难免会造成印刷线路板的污染，因此需要经常对钢网进行自动清理。钢网是通过人工收工清洗来完成的，有时员工操作不当，无法保正钢网的清洁效果，因此，在定期检查和保养设备，提高人员的技能。

四、结束语

电子元器件的表面组装工艺是一个极其复杂的过程，其实际操作过程中产生焊料球缺陷的原因很多，应当从人、机、料、法、环各5个方面进行综合考虑，不断研究改进方法，来达到减少缺陷的目的，从而不断提高电子元器件表面组装工艺的质量。

参考文献：

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[2]徐向荣.电子元器件表面组装工艺质量改进研究[D].苏州大学，2010.

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