影响SMT焊接质量的因素及解决措施

影响SMT焊接质量的因素及解决措施

何兴瑞

太原航空仪表有限公司

摘要：由于电子产品的经济和科学发展，对通用性、小尺寸、高密度、高性能和产品质量的要求也越来越高。为此，SMT行业焊接质量的优劣是产品与其他竞争性投资及芯片竞争的不可或缺的要素。本文主要探讨影响SMT焊接质量的因素和措施。

关键词：SMT；PCB；焊盘设计；锡膏印刷；钢网设计；回流焊

引言

在实际制造过程中，PCB线路板的元器件焊接质量受到很多因素决定。一般情况可以通过一些方法来提升质量，焊接后进行检测，如AOI\飞针检测；PCB焊盘的可制造性设计合理性；回流焊接过程的合理控制；钢网设计。

1、SMT质量及常用检测技术

表面装配技术(SurfaceMountingTechnology)称为SMT。主要功能是将贴片式的器件安装于PCB板的表面，如贴片电阻、贴片电容、贴片电感、BGA芯片等

1.1AOI检测

SMT焊接焊点的质量检测，也称为光学自动检测，目前在电子生产过程中得到大多数企业的认可和使用。它提供了许多好处，特别是能够提高在线测试(ICT)和功能测试(Fr)的成功率，同时降低检查难度达到节省人员时间成本，缩短新产品的制造周期等。AOI检测可以放在生产线的多个位置。在制造工艺中，在线路板SMT焊接完成以及使用酒精清洗完线路板之后设置检测点，用来保证元器件的焊点质量。AOI光学机一般是提前设置调试各种焊接的好坏的颜色对比照片存入数据库，在检测线路板时，机器会自动按照设置好的运行模式对线路板拍摄多张高清的图片，接着自动对所有器件焊点的坡度进行颜色赋予，例如红黄蓝，焊点的不同的颜色分布区域代表该处的焊接情况，来判断器件是否存在开焊、虚焊、漏焊等焊接质量问题。

1.2飞针检测技术

飞针检测技术常用于对阻容器件进行检测，一般在制造工艺中放于线路板SMT焊接及酒精清洗之后。飞针检测需要专业工作人员将PCB板数据及线路板中需要检测的阻容器件的值等提前导入进检测机器，在使用该技术时，设置好检测流程和检测点进行检测，该检测可以检测出线路板是否存在短路，阻容异常等问题，避免在线路板通电后烧毁器件造成损失，同时该检测技术在速度上比人工测量精确、用时短，因此是保证SMT焊接质量检测的良好选择。

2、PCB焊盘的可制造性设计

PCB设计质量是判断表面贴装好坏的重要指标，也是保证表面贴装质量的重要前提之一。HP的统计数据表明，70-80%的生产误差与设计直接相关。设计上如PCB封装焊盘尺寸、距离，焊孔的大小、线路板的走线合理性、组件布局合理性，光学定位Mark点、工艺边、EMC可靠性设计(电磁兼容性)、线路板的材料选用、元器件的使用条件都会影响SMT焊接质量。如果PCB的焊盘设计合理，在SMT焊接时，元器件摆放时出现了位置不正或轻微的歪斜，也会在SMT回流焊的过程中，被焊锡的表面张力纠正到正确位置，这是熔锡焊接表面张力的失真(也称为自定位或自校正效果)。另一方面，如果PCB封装焊盘设计不正确，即使贴片机贴片精准或者工人摆放操作精准，焊接错误也会有很大可能出现，如元件倒置、立碑等。因此SMT焊接设计应考虑以下几点:元器件的封装焊盘，焊盘之间的内宽距离应该比器件的引脚贴装点大0.5倍的间距，焊盘外部宽度应该比器件引脚距离总宽度大内宽的两倍；单个焊盘宽度应该大于引脚的公称最大值，保证在SMT焊接后有80%的焊接接触，合理设置焊盘封装可以避免后续很多质量问题，在设计焊盘时，不可太小，但是也不可太大，在过孔位置的焊盘过大的话，该处的焊接温度可能会出现差异，导致焊接质量差。

3、回流焊接过程

正确设定流动温度曲线可确保证SMT贴片焊接的品质。良好的回流温度焊接曲线可以让电路板上需要焊接的各种元器组件得到良好的焊接能力。焊接焊点表面不仅必须具有良好的质量，焊点内部也必须具有良好的质量。如果温度升高速度太快，可能会使元件和电路板都过热，损坏元件并使电路板变形。另一方面，防止锡膏熔化太快，产生焊接球，因此峰值温度的设置通常比锡熔点的设置高30° C～40° C。如果温度过高，回流时间过长会导致热敏感元件或元件塑料本体损坏，进而导致产生不可靠的焊接点。为了提高焊接质量，避免元件污染的问题，如有条件的话，可用氮气去除。回流曲线设定上一般主要参考几点基础，要使用的锡膏的建议温度曲线，锡膏的组成成分决定了SMT回流制造温度和熔点。还应考虑基于各零部件、特别是需要注意的零部件的温度极限(例如特定零部件的最大焊接温度)。然后根据PCB板零件、尺寸、厚度和重量确定设置不同的温度曲线。

4、钢网设计

选用合适的钢网，对焊接质量的提升有很大的帮助。钢网是SMT焊接不可或缺的一环。其主要通过自身上定制的器件孔对线路板的焊盘印刷合适的锡膏，钢网的厚度，以及孔的大小尺寸也会对焊接质量产生很大的影响。同时钢网的制造材料的选用也要选择不易锈蚀的不锈钢为佳。

结束语

对SMT焊接点质量的影响差别很大的原因还有很多，PCB设计层面的合理性、PCB板所选材料、元器件的特性、对元器件的初步筛选、锡膏的选用、印刷锡膏的质量、SMT贴片机的精准度，SMT回流温度曲线控制、贴片后的AOI检测、飞针测试、以及环境筛选、振动筛选等，这些问题引起的焊接缺陷在制造过程中很难或有时候根本无法彻底解决。因此，为了保证和保证良好的焊接质量，有必要尽可能的控制各个环节的质量，并开发出完善的成品制造工艺。

参考文献：

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