影響SMT焊接質量的因素及改善舉措

陳賢瑜

減少SMT焊接缺陷對提升電子產品的質量至關重要。本文首先闡述了在SMT焊接過程中影響焊接質量的主要因素，并根據致因從工藝及管理方面尋求突破，著重從PCB設計，工藝控制及管理措施三種途徑探討如何改善SMT焊接質量。

【關鍵詞】電子技術 SMT焊接 影響因素 焊接質量

1 引言

隨著電子工業日新月異的變化，對電子系統微型化、多功能、高級程度、高可靠性要求也越來越高。在這種要求的催生下，SMT技術應運而生。與傳統的插裝技術不同，應用SMT技術的高密度印制板組合件，可以有效地實現電子產品“輕、薄、短、小、多功能”。

2 SMT簡介及SMT焊接質量的影響因素

表面安裝技術（Surface Mounting Techno-logy）簡稱SMT。即在印制電路板表面直接貼裝無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、點膠、貼裝元器件、固化、焊接、清洗、檢測和返修等。運用SMT技術可以有效實現電子設備微型化，具有性能可靠、成本低、自動化程度高、生產效率高等特點。良好SMT焊接其外觀應具有良好的潤濕性，元件高度適中，焊料用量適當，焊料完全覆蓋焊盤和引線的焊接部位， 焊接表面完整且平滑光亮。但由于SMT生產工序較多，所以常會出現潤濕不良、橋接、焊錫球、豎碑等缺陷。

究其原因，主要有以下幾個方面。

（1）PCB焊盤設計工藝不完善，這是導致SMT焊接缺陷的主要根源。常導致橋接、吊橋、旋轉、元件漂浮移位、立碑現象的產生。

（2）印刷工藝不當，常致使線路板印刷時出現拉尖、邊緣不齊、凹形、錯位、等現象。

（3）貼裝工藝設置不當。作為保證焊接質量的關鍵程序，常出現貼裝元器件張冠李戴，貼裝位置錯誤，貼裝壓力失當等問題。

（4）焊接操作錯誤，預熱區溫控失當，峰值溫控不合理，冷卻速度欠妥。

3 改善方法

因此，如何減少SMT焊接缺陷，提高焊接質量成為SMT生產中的關鍵因素。

3.1 PCB焊盤設計工藝

PCB焊盤設計是PCB線路設計的重中之重。它直接確定元器件在基板上的焊接位置，合理的線路設計能提高焊點的可靠性、減少的焊接缺陷、提升焊盤的可清洗性，降低檢修量。正確的焊盤設計可以通過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位置，還可以提高端口與印制板焊盤的可焊性。所以焊盤設計設計時應盡量考慮兩端焊盤對稱，保證焊錫表面張力平衡，合理控制焊盤寬度，保持恰當的焊盤間距，留足端頭或引腳與焊盤間的搭接尺寸，以便形成彎月面。具體而言，可以從以下幾個方面進行操作。

（1）阻焊膜的開口尺寸寬度和長度分別應比焊盤尺寸大0.05mm-0.25mm，防止阻焊劑污染，避免連印和連焊。

（2）阻焊膜的厚度應小于焊盤的厚度限制印制導線連通焊盤處的寬度不大于0.4mm或少于焊盤寬度的一半，與大面積導電區相連的焊盤應進行熱隔離，盡量保證印制導線從焊盤的長邊的中心處進行連接。

（3）導通孔布局應盡量在焊盤以外，無法避免時 須用阻焊劑對流失通道進行阻斷處理，在SMC/SMD下部盡量不設導通孔，以防焊料流失。

（4）對稱使用焊盤的同一個元件嚴格保持對稱性，以形成理想焊點。

（5）對多引腳元器件，引腳焊盤之間的短接處不允許直通。

（6）焊盤內不能出現字符和圖形標記，不可避免時需留足間距（>0.5mm）。

（7）插引腳通孔略大于引腳線徑0.05mm-0.3mm。

3.2印刷工藝

據資料統計， 如果PCB焊盤設計正確，元器件和印刷版質量有保證的前提下，SMT焊接問題70%源自于印刷工藝，包括拉尖、邊緣不齊、凹形、錯位、連印、少印的質量缺陷。要提高印刷質量，還得從模板、焊膏、印刷3個要素做好工藝控制。

（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、制作方法和開孔大小都關乎印刷質量。因此，必須根據焊盤圖形的中心距和形狀，合理選擇模板尺寸和材料，對細間距元器件必須使用具有較高彈性和較小摩擦系數的不銹鋼板。

（2）焊膏的選用。焊膏的作用是實現貼裝元器件和印制線路板之間的電氣和機械連接與導通。不合適的焊膏材料就可能造成再流焊或者貼放元器件時出現引腳橋接現象。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。在印刷過程中印刷速度、刮刀壓力、刮刀與網板的速度都要恰當，刮刀的速度和壓力會影響焊膏的流變特性，刮刀壓力太大，在焊接時就容易引起橋接。

3.3貼裝工藝

貼裝工藝是保證焊接質量的關鍵程序，作用是將貼裝元器件準確地貼裝到印制線路板上。在保證明細表和產品裝配圖要求、裝配位號元器件的型號、類型、標稱值的前提下，首先應該保證元件的貼裝位置準確，保證元件焊端接觸焊膏的圖形與元器件的引腳或端頭對齊；其次，貼片壓力要適中，壓力過大會引起焊膏過量嘗試橋接，過小容易造成貼片位置偏移。

3.4 焊接工藝

焊接環節較為常見焊接缺陷主要是溫度設置不當，容易產生立碑、焊球等缺陷。防止焊接缺陷的方法其實非常簡單，主要就是要把好溫度關。

（1）預熱區溫控適宜。溫升過快則溫度達到峰值時間較多，焊膏中溶劑和水分難以完全揮發，易形成焊接球，而過慢則會引起活化劑過早耗盡，通常溫升控制在3℃/s。

（2）峰值溫控合理。較為常見峰值溫度在220℃左右，過高會削弱焊點強度，造成焊點發脆；過低會產生冷焊或焊料熔融不充分的現象。

（3）合理控制冷卻溫度。冷卻溫降速度一般控制在7℃/s，速度過快會導致焊點裂紋，過慢易形成大結晶顆粒。

4 結語

綜上，影響SMT焊接質量的因素多種多樣，但事實證明許多缺陷可以通過完善工藝和強化管理完全可以避免。當然，這也需要廣大科技工作者不斷鉆研，推陳出新。希望本文在此方面可以起到拋磚引玉的作用。

參考文獻

[1]鮮飛.SMT焊接常見缺陷及解決辦法[J].印制電路信息.2004，5.

[2]楊慶江，張辛郁.SMT無鉛工藝對無鉛錫膏的幾個要求[D].首屆中國（天津）國際綠色電子制造技術與產業發展研討會，天津，2004.

[3]袁康敏.SMT生產過程中有關問題的探討[J].電子工藝技術.2006.

[4]周德儉等.SMT組裝系統[M].北京：國防工業出版社，2004.

作者單位

常熟高新園中等專業學校 江蘇省常熟市 215500endprint