SMT表面貼裝技術工藝應用實踐與趨勢分析

公安部第一研究所 范 敬

在計算機技術和微電子技術快速發展的同時，也推動了貼片元器件的應用，目前，該技術已經在電子科技領域得到了廣泛的應用，同時也使得電子組裝工藝迎來了新的機遇和挑戰。現階段，很多電子技術相對發達的國家都在不斷的對SMT技術應用領域進行拓展，并且已經逐步的將傳統通孔插裝技術所取代，使得電子產品的生產效率得到顯著提升。如今，就世界范圍而言，對SMT表面貼裝技術的認同日益普遍，并對電子設備的發展起到支撐性作用。對此，筆者將從SMT表面貼裝技術的工藝應用實踐入手展開如下探討[1]。

一、SMT表面貼裝技術工藝應用實踐

本文針對SMT表面貼裝技術工藝應用實踐的分析借助安檢探測器的PCB絲印為例展開。該產品的PCB所使用的元器件分為兩種，分別是通孔元器件和貼片元器件。在應用SMT技術的時候，首先需要檢查PCB的質量，然后對其進行預烘處理；其次是絲印錫焊膏處理并檢查絲印質量；再次是對元件進行貼裝并檢查貼裝質量；最后是回流焊接處理并檢查焊接質量。在上述操作環節中，焊接回流、元件貼裝和絲印等工序占據關鍵地位，對此，本文將針對這三部分展開深入分析。

（一）絲印

采用SMT技術進行絲印處理的時候需要借助絲印機完成，絲印機型號為BS1400，產自德國AUTODESK公司。該絲印機的視覺對位系統具有較高的精準度，同時可以利用編程軟件靈活編程，而且其刮刀為金屬材質，為產品的批量生產提供了十分便利的條件。絲印過程主要包括兩部分，分別是絲印焊錫膏和攪拌焊膏。就攪拌焊膏而言，通過對焊膏進行攪拌可以提高其均勻程度，并有助于對其粘度進行有效控制，因為印刷的性能受到焊膏粘度的直接影響，如果焊膏的粘度過大，就會影響焊膏從模板開孔處的順利通過，進而產生不完整的印刷細條。如果焊膏的粘度過小，就會有塌邊和流淌的情況發生，進而影響印刷的分辨率，使其處于較低水平，并且還會產生不完整的線條。在對焊膏進行保存的時候，環境溫度以0-5℃為宜，此時焊膏中的各個成分會很自然的分離開來。所以，在使用焊膏的時候，需要在使用前20min時將其取出，并放置于常溫環境下使其溫度自然上升，之后對其進行攪拌處理，攪拌工具為玻璃棒，攪拌的時間控制在10-20min為宜。此外，在使用焊膏的時候需要確保環境內的溫度在20-25℃左右，濕度在40%-60%左右[2]。

絲印焊錫膏主要是將已經攪拌好的錫焊膏置于PCB焊盤上，這一過程需要借助絲印機以漏印的方式完成，然后將焊接元件準備好。在STM生產線中，絲印錫焊膏是最初階段，印刷階段需要增加對刮刀的壓力進而使其在保持一定速度的情況下不斷移動，進而使錫焊膏漏印在PCB焊盤內，在進入焊盤之前需要經過絲印網板上的各個窗口，然后由這些窗口出漏出。本產品在絲印期間需要借助網板完成，這些網板則是由激光切割后進行電鍍而得，其厚度約為0.15mm，焊接質量較高，且可以達到比較飽滿的焊接效果，并有效避免了橋接情況的發生[3]。

（二）元件貼裝

元件貼裝主要是指在貼片機的作用下在PCB的固定位置處安裝SMC。在生產印制板之前的編程處理都需要借助貼片機完成，在編制程序的時候，其編寫的依據主要是送料器位置的不同和元器件封裝形式的不同。在使用該印刷版貼裝元器件的過程也需要在一定的程序下完成，這就對編制程序的準確程度提出較高要求，如果在編制程序的時候出現了錯誤，將會對印刷版的使用造成嚴重影響。在貼裝印刷元件之前需要檢查首板，同時還需要按照結構簡單先編程，結構復雜后編程的順序進行編寫，簡單來講就是先對阻容元件程序進行編寫，后對芯片類元件程序進行編寫，在編寫完每一個程序之后需要對其進行封裝處理，在編輯完當下的元件之后系統會進行自動跳轉，然后編輯下一個元件。在此過程中需要對元件的方向性進行密切關注，在放置存在方向性的元件時需要嚴格按照圖紙的標注完成。此外，針對芯片類元件進行焊接的時候，需要先檢查引腳，檢查內容主要是引腳的完好程度和平整度。當結束編程操作時即可進行貼片的生產操作，生產操作為自動化生產，在已經編制好的程序下借助貼片機完成[4]。

（三）回流焊接

在完成元器件貼片之后需要對貼片的準確定以及方向正確性和誤貼等情況進行檢查，然后在回流焊爐傳送帶上放置印制板進行回流焊接處理。就回流焊接而言，合理控制溫度是焊接的關鍵。回流焊接主要分為四部分，分別是預熱階段、保溫階段、回流階段和冷卻階段。預熱階段主要是指對PCB進行加熱處理，將其從室溫狀態下加熱到150-170℃為止，然后快速進行保溫處理。之所以進行保溫處理主要是為了確保元器件的溫度處于相對穩定的狀態，進而有效控制各元件之間的溫差，避免溫差較大的情況出現，以便使電路板的溫度達到平衡態，通常情況下，保溫區域的溫度以1802℃為宜。回流階段的加熱處理要求加熱器的溫度在245℃以內，繼而提高各元器件溫度上升的速度，使其在短時間內達到最高溫度。完成加熱處理后，在傳送帶的作用下將PCB板從爐膛內運出，并放置在室溫環境內使其可以進行自然冷卻。加熱期間將會融化焊膏中所含有的鉛錫粉末，并使其濕潤的十分充分。該狀態下的焊膏可以在PCB板表面進行焊接，然后進行自然冷卻處理，冷卻后將會有焊點出現在PCB板上，該焊點外形良好且十分明亮。回流焊接對環境的濕度具有較高要求，當濕度在75%以上時，將會有白色腐蝕物出現在金屬零件及其引腳處，所以，在進行回流焊接操作時需要嚴格控制環境濕度，確保其處于40%-60%之間，以防對焊接質量造成影響[5]。

此外，還需要在整個工藝中預防靜電的發生。芯片的實用性將會受到靜電的嚴重影響，甚至出現失效的情況，導致芯片無法正常使用，進而使產品的成功率偏低，針對這一現象，需要在實際生產的全過程中進行防靜電處理。第一，確保生產環境處于防靜電環境下，例如使用具有防靜電功能的工作臺和地板。第二，要求工作人員按照要求穿戴防靜電裝備。第三，需要在返修以及檢驗環節確保工作臺處于清潔的狀態，并監督工作人員防靜電手環的佩戴情況，且使用的鑷子需要具有防靜電的功能，或者在取料的時候借助真空吸筆完成，放置靜電在元器件于手接觸時產生，第四，定期對相關設施進行防靜電測試處理[6]。

二、SMT表面貼裝技術的發展趨勢

近年來，我國科學技術水平在社會經濟快速發展的影響下得到了迅猛發展，表面貼裝技術在此背景下也獲得了廣闊的發展空間，并將會以小型化、精細化的方向不斷發展。針對SMT表面貼裝技術的發展趨勢進行分析可以發現，在未來的發展過程中，將會大幅度縮小SDC/SMD的體積，并其而不斷擴大其生產數量，就現階段表面貼裝技術的發展現狀而言，將0603以及1005型表面貼膜式電容和電阻商品化的目的已經實現。同時，集成電路的發展方向將會是小型化和STM化，現階段，市場上已經出現了腳間距為0.3mm的IC業，其發展方向將是BGA。此外，焊接技術也將會逐漸趨于成熟階段，惰性氣體于1994年便已經被焊接設備廠家制造出來以滿足回流焊以及波峰焊的需求。與此同時免清洗工業也涌現出來并且應用十分廣泛。最后，測試設備以及貼片設備的效率將會大幅度提升，且靈活性也會不斷提高。目前，在使用SMT技術的時候，其貼片速度大約在5500片/h左右，通過使用高柔化和智能化的貼片系統使得制造商的生產成品被大幅度降低，進而促進生產效率以及精度的提升，并且豐富了貼片的功能[7]。

三、結束語

與傳統的THT而言，SMT的優勢主要表現在其性能好、組裝密度高以及體積小和可靠性強等方面，受到其上述優勢的影響，現階段電子設備以及電子產品的裝配技術均以SMT為主，并且在電子產品的生產制造領域得到廣泛應用。盡管在實際應用的時候，SMT依舊表現出一些不足之處，但是與其所發揮的正面影響對比，這些不足并不影響該技術應用價值。所以，需要加大SMT技術的宣傳力度，促進其應用可以覆蓋更多領域。與此同時，還需要加到對該技術的研究力度，對其各項工藝流程予以完善，促進其所用得到充分發揮，繼而有助于電子產品工藝制程清潔化、裝備模塊化、生產集成化和自動化的愿景早日實現，為電子行業的可持續發展提供可靠保障。

[1]楊柳.SMT表面貼裝技術工藝應用實踐[J].科研,2016(8):00079-00079.

[2]孫丹妮,周娟,耿豪凱,等.累積和與指數加權移動平均控制圖在表面貼裝技術中的應用及仿真[J].機械制造,2017,55(3):77-80.

[3]朱飛飛.談電子工業中SMT技術的工藝研究和發展趨勢[J].科研,2016(8):00286-00286.

[4]高文璇.Protel DXP技術與SMT技術在現在電子產業中的應用[J].電子世界,2014(6):95-95.

[5]王婷,方子正.SMD型表面貼裝器件外殼生產中技術難點和解決措施[J].工程技術:全文版,2016(7):00253-00253.

[6]周超.闡述SMT表面貼裝技術工藝應用與發展趨勢[J].科研,2016(12):00008-00008.

[7]李金明.電子工業中SMT技術工藝研究及發展趨勢[J].電子技術與軟件工程,2016(13):139-139.