影響SMT焊接質(zhì)量的因素及解決措施

摘 要：SMT焊接質(zhì)量對(duì)任何一款電子產(chǎn)品的壽命都有著極大的影響，而實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中影響SMT焊接質(zhì)量的因素很多，除了PCB模板的設(shè)計(jì)之外，還有元件的可焊性的程度、回流焊工藝、焊接過(guò)程中焊膏的質(zhì)量以及工人的技術(shù)水平等。主要簡(jiǎn)單分析了影響SMT焊接質(zhì)量的主要因素，并針對(duì)這些影響因素提出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：SMT焊接質(zhì)量；PCB模板設(shè)計(jì)；焊膏質(zhì)量

隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)電子產(chǎn)品有著更高的要求，例如，體積小、攜帶方便、功能齊全的電子產(chǎn)品更加容易獲得人們的青睞，其質(zhì)量的好壞更是直接決定了公司在產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中能否立于不敗之地。而體積小和質(zhì)量好等要素對(duì)電路的組裝技術(shù)的要求進(jìn)一步提高了。SMT技術(shù)作為電子行業(yè)最流行和應(yīng)用最廣的工藝技術(shù)，因其具備較高的組裝密度、較小的電子產(chǎn)品體積、較強(qiáng)的抗震能力和容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，已成為電子組裝行業(yè)里最重要的一種工藝和技術(shù)。

一、SMT介紹

SMT是Surface Mounted Technology的縮寫(xiě)，即表面安裝技術(shù)。即將無(wú)引線(xiàn)或短引線(xiàn)的表面組裝元器件（SMC/SMD）直接貼裝到PCB的表面上，然后通過(guò)回流焊加以焊接。SMT生產(chǎn)工藝流程是：施加焊錫膏→貼裝元器件→回流焊接→清洗PCB板上面的助焊劑→焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢測(cè)→返修。

二、影響SMT焊接質(zhì)量的主要因素

SMT技術(shù)的產(chǎn)生使電子產(chǎn)品朝著微型化、自動(dòng)化、可靠性強(qiáng)的方向發(fā)展。

良好的SMT焊接外觀具有：元件置于焊盤(pán)中央、元件兩端焊接良好、焊錫的外觀呈內(nèi)凹弧面的形狀、錫膏鋪滿(mǎn)整個(gè)焊盤(pán)等特點(diǎn)。但是在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)移位、短路、豎立、假焊、橋連、冷焊、不濕潤(rùn)、沾錫粒等現(xiàn)象。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)得出主要有以下幾個(gè)方面的原因：

1.PCB的設(shè)計(jì)工藝不完善，這是SMT焊接質(zhì)量的主要影響因素。常導(dǎo)致豎立、橋接、旋轉(zhuǎn)、元件移位現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.焊膏質(zhì)量。回流焊工藝必須用到焊膏，它是一種膏狀的焊料。它的作用是將貼片元器件和印制線(xiàn)路板連接起來(lái)。焊膏保存或使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致焊接過(guò)程中貼片元件引腳容易出現(xiàn)橋連的現(xiàn)象。

3.焊接零件吃錫面氧化出現(xiàn)拒焊現(xiàn)象。焊端氧化或被污染，致使焊接時(shí)元件端頭不濕潤(rùn)，爬錫效果差，容易造成虛焊。

4.焊接過(guò)程工藝控制不當(dāng)。

三、解決措施

針對(duì)SMT焊接質(zhì)量中存在的問(wèn)題可以采取以下措施進(jìn)行解決。

1.PCB外形設(shè)計(jì)

由于SMT設(shè)備對(duì)PCB最小貼裝尺寸有一定的要求，一般尺寸應(yīng)大于或等于50 mm×50 mm（單板尺寸小于50 mm×50 mm要設(shè)計(jì)為拼板）。為了保證PCB的固定，添加寬度為5 mm的工藝邊以便于設(shè)備夾持。

2.PCB元器件焊盤(pán)大小的設(shè)計(jì)

實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品的質(zhì)量取決于焊點(diǎn)的質(zhì)量，而焊點(diǎn)的質(zhì)量則是由焊盤(pán)的大小決定的，因此焊盤(pán)的大小設(shè)計(jì)必須合理。

具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行操作。

（1）阻焊尺寸比焊盤(pán)尺寸大0.1 mm～0.15 mm，防止阻焊劑污染，避免出現(xiàn)橋連。

（2）為了保證在熔融狀態(tài)下表面張力相同，對(duì)于片式電阻、電容等對(duì)稱(chēng)性元件，在設(shè)計(jì)焊盤(pán)的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格保證焊盤(pán)圖形的形狀和元件尺寸相符，這樣才能形成理想的焊點(diǎn)，否則容易出現(xiàn)移位、橋接、豎立等焊接缺陷。

（3）一般導(dǎo)通孔直徑應(yīng)大于0.75 mm，并且要避免在SMC/SMD下方設(shè)置導(dǎo)通孔，否則容易引起“豎立”或“焊膏不足”等缺陷。

（4）為了提高焊接的可靠性，焊盤(pán)大小應(yīng)該比引腳的尺寸稍大。

3.焊錫膏質(zhì)量

焊錫膏也叫錫膏，是焊錫粉、助焊劑等化學(xué)物質(zhì)的混合物。其中焊錫粉是形成焊點(diǎn)的主要成分，助焊劑則是去除PCB銅膜焊盤(pán)表層氧化層，使元件焊端的潤(rùn)濕性提高。

保證錫膏的質(zhì)量主要從保存和使用兩個(gè)方面著手。錫膏一般保存在0～10 ℃的環(huán)境下（4～5 ℃下最適合），避免光照。使用前，先將錫膏回溫，保證回溫時(shí)間大于4小時(shí)（小于8小時(shí)），印刷前充分?jǐn)嚢桢a膏，使其黏度具有優(yōu)良的印刷性和脫模性。為了保證焊接的可靠性，確保4～5小時(shí)內(nèi)放置零件進(jìn)入回焊爐完成著裝。

4.零件吃錫面氧化

焊接前如果零件的吃錫面氧化，則在回流焊時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多的焊接缺陷，主要表現(xiàn)為潤(rùn)濕不良和虛焊，極大地影響了產(chǎn)品的可靠性。要避免這種情況，對(duì)貼片元器件的要求有：先到先用，不要存放在潮濕的環(huán)境中，不要超過(guò)元件規(guī)定的使用日期。焊接前要統(tǒng)一對(duì)印制板進(jìn)行干燥處理。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)庫(kù)存物料、PCB及其他生產(chǎn)輔料的存儲(chǔ)環(huán)境的監(jiān)控，確保物料和PCB不受潮和氧化。

5.焊接工藝

焊接環(huán)節(jié)較為常見(jiàn)的焊接問(wèn)題主要是溫度設(shè)置不當(dāng)，容易產(chǎn)生豎碑、焊球等現(xiàn)象。

改善SMT焊接問(wèn)題的方法其實(shí)非常簡(jiǎn)單，主要就是要把好溫度關(guān)。

（1）預(yù)熱區(qū)溫控適宜。預(yù)熱區(qū)溫度過(guò)低，突然進(jìn)入焊接區(qū)，元件兩端焊膏不同時(shí)熔化，容易產(chǎn)生焊接球。一般規(guī)定最大溫升速率控制在4 ℃/s，通常溫升速率設(shè)定在1～3 ℃/s，典型的溫升速率為2 ℃/s。

（2）峰值溫控合理。峰值溫度一般設(shè)置在比焊膏熔點(diǎn)高30 ℃～40 ℃（約220 ℃）。

（3）合理控制冷卻溫度。一般冷卻溫降速率應(yīng)小于4℃/s，冷卻至75℃即可。

綜上所述，隨著SMT在各個(gè)領(lǐng)域不斷深入的應(yīng)用，其焊接的質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，SMT焊接工藝極其復(fù)雜，為了改善SMT焊接質(zhì)量，一方面應(yīng)該加強(qiáng)工人的培訓(xùn)，提高他們判斷和解決問(wèn)題的能力；另一方面加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，提高焊接人員對(duì)焊接知識(shí)的了解，最后要注意改良和創(chuàng)新，加強(qiáng)監(jiān)管，使SMT焊接質(zhì)量能夠很好地提高，只有這樣電子產(chǎn)品的質(zhì)量才能得以保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈忠中.SMT可制造性設(shè)計(jì).1版.北京：電子工業(yè)出版社，2015.

[2]張文典.SMT使用指南[J].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3]辛峰杰.常見(jiàn)的幾種SMT焊接缺陷及解決方法[J].電子質(zhì)量，2005（11）.

編輯 王亞青