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        基于電子元器件表面組裝工藝技術(shù)研究

        2018-09-10 04:38:43張洪飛
        環(huán)球市場 2018年18期
        關(guān)鍵詞:電子元器件改進(jìn)措施

        張洪飛

        摘要:隨著信息化的快速發(fā)展,對(duì)電子產(chǎn)品的制造技術(shù)要求越來越高,特別是以表面組裝技術(shù)(SMT)作為新一代的電子裝聯(lián)技術(shù),已經(jīng)浸透到各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。本文主要介紹表面組裝技術(shù)的工序、以及表面組裝工藝常見問題的原因,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

        關(guān)鍵詞:電子元器件;表面組裝技術(shù);工藝質(zhì)量;改進(jìn)措施

        表面組裝技術(shù)(SMT)在現(xiàn)代電子元器件裝配工藝中已經(jīng)成為主流,并且正在飛速發(fā)展,元器件變得越來越小,集成化程度越來越高,工藝設(shè)備越來越先進(jìn)。由于SMT生產(chǎn)工序較多,很難保證不出差錯(cuò),實(shí)際生產(chǎn)過程中,人員、機(jī)器、物料、方法、甚至環(huán)境的變化都會(huì)導(dǎo)致工藝質(zhì)量的不穩(wěn)定。

        一、電子元器件表面組裝技術(shù)的主要工序

        SMT工藝主要包括有備料、印刷焊膏、表面貼裝、回流焊接、清洗、下料檢測等六個(gè)步驟,其中印刷焊膏、表面貼裝和回流焊接是三個(gè)最主要的工序步驟,接下來將重點(diǎn)介紹這三個(gè)主要工序。

        (一)印刷焊膏

        焊膏是助焊劑和焊粉的膏狀混合物,它是由質(zhì)量百分比為8-10%助焊劑和90%左右的合金焊粉組成的。焊膏一般冷藏在冰箱中,使用前將其從冰箱中拿出后不應(yīng)立即開蓋,而應(yīng)在使用環(huán)境下回溫,待溫度穩(wěn)定后再開蓋使用,焊膏與焊盤的覆蓋率要達(dá)到75%以上。當(dāng)焊膏加熱回流時(shí),焊膏內(nèi)的焊粉與印制電路板上的引線焊盤發(fā)生冶金反應(yīng),形成焊點(diǎn),導(dǎo)通電路。焊膏印刷性能不良帶來的問題將直接影響到隨后的SMT工藝及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

        (二)表面貼裝

        表面組裝這個(gè)過程需要貼片機(jī)進(jìn)行貼片,表貼機(jī)器有很多,但一般都需要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟進(jìn)行自動(dòng)貼片:

        1.將PCB進(jìn)行定位裝載,需要自動(dòng)傳輸帶與傳感器共同完成

        2.元器件拾取定心與貼放,這個(gè)需要運(yùn)用吸嘴把元器件拾取起來,在通過定心對(duì)準(zhǔn)元器件的中心,最后將元器件通過機(jī)械手轉(zhuǎn)載到指定位置。

        3.通過傳輸帶把裝載好的PCB板傳送到卸載裝置。這些過程需要智能化、高精度的軟件和硬件系統(tǒng)共同完成,所以說這是整個(gè)表面組裝技術(shù)中的關(guān)鍵步驟。

        (三)回流焊接

        從溫度曲線如下圖1分析回流焊的原理:當(dāng)PCB進(jìn)入升溫區(qū)時(shí),焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉,焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤,將焊盤、元件焊端與氧氣隔離;PCB進(jìn)入保溫區(qū)時(shí),使PCB和元器件得到充分的預(yù)熱,以防PCB突然進(jìn)入焊接高溫區(qū)而損壞PCB和元器件;在助焊劑活化區(qū),焊膏中的助焊劑潤濕焊盤、元件焊端,并清洗氧化層;當(dāng)PCB進(jìn)入焊接區(qū)時(shí),溫度迅速上升使焊膏達(dá)到熔化狀態(tài),液態(tài)焊錫潤濕PCB的焊盤、元件焊端,同時(shí)發(fā)生擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合,漫流或回流混合形成焊錫接點(diǎn);PCB進(jìn)入冷卻區(qū),使焊點(diǎn)凝固,此時(shí)完成了再流焊。

        二、影響焊接質(zhì)量的主要因素

        基于表面組裝技術(shù)就電子元器件表面組裝工藝出現(xiàn)缺陷的原因進(jìn)行分析,在眾多因素中,影響表面組裝工藝質(zhì)量的主要原因包含以下幾個(gè)方面:焊錫膏的溫度與濕度、PCB設(shè)計(jì)、印刷機(jī)功能、鋼網(wǎng)的開孔工藝、元器件的擺放高度以及焊錫膏污染。

        三、提高電子元器件表面組裝工藝質(zhì)量的相應(yīng)措施

        (一)PCB焊盤設(shè)計(jì)對(duì)再流焊質(zhì)量的影響

        SMT的組裝質(zhì)量與PCB焊盤設(shè)計(jì)有直接的、十分重要的關(guān)系。如果PCB焊盤設(shè)計(jì)正確,貼裝時(shí)少量的歪斜可以在回流焊時(shí),由于熔融焊錫表面張力的作用而得到糾正(稱為自定位或自校正效應(yīng));相反,如果PCB焊盤設(shè)計(jì)不正確,即使貼裝位置十分準(zhǔn)確,再流焊后反而會(huì)出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋等焊接缺陷。

        (二)控制好焊錫膏額濕度與溫度

        焊錫膏印刷時(shí)最理想的溫度是18到27攝氏度,相對(duì)濕度在30%到60%之間。溫度太高,會(huì)使焊錫膏的黏度降低,印刷后容易產(chǎn)生焊錫膏“塌陷”的現(xiàn)象;而濕度太高,焊錫膏容易吸收水分,在回流焊的時(shí)候容易發(fā)生飛濺,這也是引起焊錫球的原因。因此,在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中,我們通過安裝溫濕度控制器來進(jìn)行控制工廠的溫濕度環(huán)境以及焊錫膏印刷到回流焊的時(shí)間。

        (三)元器件的置件高度

        在焊錫膏印刷之后,通過貼片機(jī)將元器件組裝到印制板上,貼片過程中貼裝壓力切記過大,否則可能就有一部分焊錫膏被擠在元件下面的阻焊層上,在回流焊時(shí),這部分焊錫膏熔化跑到元器件的周圍形成焊料球,因此,在貼裝時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)馁N裝壓力,設(shè)置合理的元器件的擺放高度,精確元器件尺寸,避免發(fā)生這類現(xiàn)象。

        (四)改進(jìn)鋼網(wǎng)的開孔工藝和印刷機(jī)功能

        一般來說,鋼網(wǎng)是根據(jù)印制板上的焊盤來開口的。但實(shí)際操作印刷焊膏時(shí),容易把焊膏印刷到阻焊層上,從而在回流焊時(shí)產(chǎn)生焊錫球。因此,我們把鋼板的開口比焊盤的實(shí)際尺寸減小10%,才能確保焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生焊錫球現(xiàn)象。

        鋼網(wǎng)在底面上進(jìn)行焊接后難免會(huì)造成印刷線路板的污染,因此需要經(jīng)常對(duì)鋼網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)清理。鋼網(wǎng)是通過人工收工清洗來完成的,有時(shí)員工操作不當(dāng),無法保正鋼網(wǎng)的清潔效果,因此,在定期檢查和保養(yǎng)設(shè)備,提高人員的技能。

        四、結(jié)束語

        電子元器件的表面組裝工藝是一個(gè)極其復(fù)雜的過程,其實(shí)際操作過程中產(chǎn)生焊料球缺陷的原因很多,應(yīng)當(dāng)從人、機(jī)、料、法、環(huán)各5個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮,不斷研究改進(jìn)方法,來達(dá)到減少缺陷的目的,從而不斷提高電子元器件表面組裝工藝的質(zhì)量。

        參考文獻(xiàn):

        [1]唐永泉.對(duì)電子元器件表面組裝工藝質(zhì)量改進(jìn)及應(yīng)用研究[J].信息通信,2017(03):276-277.

        [2]徐向榮.電子元器件表面組裝工藝質(zhì)量改進(jìn)研究[D].蘇州大學(xué),2010.

        [3]陳華林.電子元器件組裝工藝質(zhì)量的改進(jìn)方法探析[J].硅谷,2014,16:141-142.

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