郭寧

（航空工業(yè)慶安集團有限公司，陜西西安，710077）

0 引言

表面組裝技術(shù)（SurfaceMountedTechnology，簡稱SMT）憑借自身的優(yōu)勢完成了線路板通孔插裝技術(shù)的替換，在應(yīng)用的范圍和規(guī)模上不斷擴大，目前，航空航天、交通航海、軍事、復印、計算機等各個領(lǐng)域都涉及到了表面組裝工藝。不過，表面組裝生產(chǎn)體現(xiàn)出復雜特點，其產(chǎn)品質(zhì)量受到眾多主觀和客觀因素的影響，致使產(chǎn)品質(zhì)量無法保障[1]。因此，對于表面組裝產(chǎn)品進行質(zhì)量檢驗已經(jīng)是具有必然性。統(tǒng)計過程控制（SPC）屬于表面組裝工藝的重要構(gòu)成，其在應(yīng)用中發(fā)揮著提高和改善電子元器件質(zhì)量的作用。對于統(tǒng)計過程控制的研究需要著眼于其核心的可預見功能，本文則是基于這種特性進行了不同階段的數(shù)據(jù)對比和分析，從而探究了表面組裝工藝存在的瑕疵，并完善具體的解決對策，以便有效保障電子元器件的表面組裝工藝質(zhì)量。

1 電子元器件表面組裝技術(shù)的三個主要工序

圖1為表面組裝工藝流程，根據(jù)圖中內(nèi)容可以得知其具體的步驟。主要包括送板、焊膏印刷、焊膏印刷后檢驗、貼片、爐前檢驗、回流焊接、爐后檢驗。在這幾個步驟中對于電子元器件質(zhì)量影響較為嚴重的是焊膏印刷、貼片和回流焊接三個工藝。

圖1 SMT工藝流程圖

■ 1.1 印刷

焊錫膏印刷是電子元器件印刷的主要環(huán)節(jié)，印刷的功效為引腳和焊盤的連接不過，印刷的連接效果無法保證，即便使用焊錫膏印刷也是如此。而使得焊錫膏印刷效果難以達標的原因體現(xiàn)在印刷鋼板的應(yīng)用方面，圖2為印刷鋼板結(jié)構(gòu)，通過圖中信息看可以了解到鋼板表面出現(xiàn)眾多線控，這些小孔即是焊膏留到PCB板的孔洞，焊膏也正是因為這些孔洞的存在實現(xiàn)了金屬鋼板和PCB板的連接。所以，這些孔洞的數(shù)量是影響焊接質(zhì)量的重要因素。但是，我國現(xiàn)有開孔技術(shù)存在著明顯的適應(yīng)性和優(yōu)缺點，比如說，激光切割技術(shù)精度能夠保證，但是采用激光切割進行加工，其產(chǎn)出的熔融金屬或造成鋼模的損壞。化學腐蝕是一種較為傳統(tǒng)的方式，應(yīng)用的范圍較廣，但其也會產(chǎn)生污染問題。目前，電鑄成型法是該領(lǐng)域新的技術(shù)體現(xiàn)，在防止鋼板表面損壞方面具有一定作用。

圖2 印刷鋼板結(jié)構(gòu)圖

■ 1.2 貼片

貼片工藝在電子元器件表面組裝工藝中屬于較為復雜的一項，但就整個表面組裝工藝發(fā)展而言，貼片技術(shù)處于核心位置。貼片技術(shù)是在專業(yè)貼片機的輔助下進行自動貼片，目前世界范圍內(nèi)此類供應(yīng)商較為充足，但自動貼片中仍然需要經(jīng)歷以下幾個環(huán)節(jié)：

首先，需要對PCD板進行定位在裝?？梢越佑|傳感器和自動傳送帶進行處理。其次，元器件拾取定心和貼放，在該環(huán)節(jié)需要借助吸嘴進行拾取。并且借助定定心將元器件對準坐標軸，利用機械手將元器件調(diào)整到指定位置。最后卸載PCB板，并且借助傳送帶把PCB板傳送到卸載處送出機器。在上述操作中，需要依靠精度和智能軟件完成操作，這也是保證表面組裝工藝質(zhì)量的重要一環(huán)[2]。

■1.3 回流焊接

回流焊接是對錫膏印刷的二次融化處理，主要目的為保證引腳和焊盤之間焊接的穩(wěn)定和美觀。回流焊接充分利用空氣傳熱的特性，在加熱方式上以對流加熱為主，而在回流焊接散熱過程中是需要受到風速所影響，換句話說，風速控制著回流焊接散熱的速度。但是，在風速的設(shè)置上不能過強，否則容易導致電子產(chǎn)品電器元件出現(xiàn)位移和損壞。從精度上考慮，回流焊接的精度較高，其焊接過程中不會添加任何焊接用料，焊點的質(zhì)量也可以保障。圖3為回流焊接的具體過程。

圖3 回流焊的具體過程示意圖

2 電子元器件表面組裝工藝出現(xiàn)缺陷的主要原因

上文內(nèi)容提及，焊錫膏印刷對于電子產(chǎn)品元器件表面組裝質(zhì)量有著重要影響。在焊錫膏印刷過程中尤其需要注重焊錫球的產(chǎn)生。所以，在表面組裝工藝管理系統(tǒng)中，需要充分了解到這種電子元器件組裝所暴露的缺點。電子元器件表面組裝工藝中受到影響的因素較多，主要包括鋼板開孔、焊錫膏溫濕度、印刷機功能、污染、元器件的擺放和變壓器等等。

3 提高電子元器件表面組裝工藝質(zhì)量的解決措施

■3.1 改進鋼板的開孔工藝

鋼板的開孔工藝是影響電子元器件表面組裝工藝質(zhì)量的重要因素，在此過程中尤為注重焊球產(chǎn)生。這主要是因為鋼板開孔的程度是與焊盤相同的，所以在回流焊接中產(chǎn)生了焊球。為此，需要對鋼板的開孔工藝進行修改和完善，通過研究得知，鋼板開孔需要小于焊盤。例如，焊盤的大小為0.2mm，那么在鋼板的厚度中需要保持在0.15mm—0.18mm的范圍內(nèi)，這就有效地抑制了焊錫球的產(chǎn)生，而且，還需要在鋼板的開孔寬度和厚度設(shè)置中體現(xiàn)固定比值，大約比率為1:1.5最佳[3]。如果小于這種比值，容易造成鋼板阻塞。

■3.2 控制焊錫膏的溫度和濕度

本文通過文獻資料的查閱了解到焊錫膏印刷的溫度和濕度需要保持在18℃—27℃和30%—60%之間。只有保持在這個范圍內(nèi)，焊錫膏的黏性最好。要是焊錫膏的溫度提升，這會降低焊錫膏的黏性，特別是在印刷后容易出現(xiàn)表面“塌陷”。要是濕度較高，會提高焊錫膏的吸水性，在進行回流焊接時容易出現(xiàn)飛濺，這都是造成焊錫球的主要誘發(fā)因素。

基于這種認知，必須在實際生產(chǎn)中對作業(yè)溫度和濕度進行控制，使他們保持在合理的范圍內(nèi)，還需要把握焊錫膏印刷與回流焊接的時間，這是因為焊錫膏具有吸收水分的作用，需要在這個過程在對印刷機的濕度進行檢測，如果在測量中發(fā)現(xiàn)焊錫膏所處的環(huán)境已經(jīng)超過了60%的最高上限，需要對其產(chǎn)生的原因進行分析[4]。一般情況下工作人員會利用手持溫濕儀器進行印刷機外部濕度的測量，以此研究是否在外部因素影響下印刷機出現(xiàn)濕度變化。

在進行具體生產(chǎn)時，焊錫膏的使用需要講求時間效用，再打開之后的固定時間段內(nèi)必須使用，如果超出時間只能放棄使用。所以，控制焊錫膏從印刷到回流焊的時間也是非常有必要的。在這一段時間內(nèi)，需要做的事情較多，比如說要進行首件制造，就是正常情況下的人員調(diào)動，也就是產(chǎn)品以及生產(chǎn)線的更換。這種情況需要進行重新生產(chǎn)，所以需要對首件產(chǎn)品進行檢驗，通過檢測樣品四個角和五個中心的方法進行檢測。還需要做好質(zhì)量管理。對產(chǎn)品設(shè)備參數(shù)、程序調(diào)用正確性等進行核對。因此，在印刷機溫濕度控制中需要進行有效的時間控制，在焊錫膏清理方面做好規(guī)劃。

除此之外，印刷線路板如果長時間裸露在空氣中不做任何處理，其內(nèi)部所含水分也會增加，這也是造成焊盤氧化的主要原因。如此一來，焊盤嚴重影響焊錫膏的印刷，也會造成焊錫球的產(chǎn)生。所以，需要尤為注重焊錫膏的溫度和濕度，保持在合理控制范圍內(nèi)，降低焊錫球的發(fā)生，提高表面組裝工藝質(zhì)量。

■3.3 改進印刷機功能，提高鋼板的自動清洗效率

要想有效提高電子元器件表面組裝工藝質(zhì)量，可以不斷改進印刷機功能，提高鋼板自動清洗效率。一般來講，鋼板經(jīng)過焊接會指印刷線路板造成影響，為了保證表面組裝工藝質(zhì)量，需要對鋼板進行及時清理和維護。本文通過文獻資料的查閱了解到以往此方面的清洗以人工為主，也就是固定工作人員通過清洗劑進行鋼板清洗，但這種方式清洗效率不高。也有部分工作人員對此項工作存在輕視和忽視態(tài)度，只有在工廠定期設(shè)備檢查時才會進行統(tǒng)一的鋼板清理，這就嚴重影響到電子元器件表面組裝工藝質(zhì)量[5]。因此，本研究認為可以改進打印機，以便有效提高鋼板自動清洗效率。用其它閑置的機器代替了出現(xiàn)問題的印刷機，并對其相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)進行了改進，以維持穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境。

■3.4 避免焊錫膏污染

在焊接過程在會出現(xiàn)由于焊錫膏而造成的污染，所以也要結(jié)合相關(guān)措施進行應(yīng)對，本文認為，刮刀就是一種不錯的選擇，本文接下來對其原理進行分析，具體內(nèi)容如圖4所示。

圖4 刮刀過程示意圖

對于多余的焊錫膏也需要做到及時清理。焊接過程中多以焊錫膏容易粘在印刷線路板上，而進行回流焊接時會產(chǎn)生焊錫球，為此，本文認為可以使用刮刀進行多以焊錫膏的清理。在應(yīng)用中需要將線路板和刮刀的位置進行相對擺放，錯開位置，從而避免出現(xiàn)焊錫膏的交叉污染。

■3.5 合理設(shè)定元器件的擺放高度

在完成焊錫膏印刷之后，需要對元器件進行貼片，再次程序中盡量不要產(chǎn)生過大作用力，防止出現(xiàn)多余焊錫膏擠壓在元器件上，從而預防焊錫球的產(chǎn)生，而要想在貼片過程中合理控制貼片壓力，就需要把元器件擺放在合理位置，無論是高度、還是元器件的尺寸都需要做到保證。

4 結(jié)語

通過上文論述可以了解到電子元器件的表面組裝工藝具有復雜特性，而產(chǎn)生關(guān)鍵因素—焊錫球的因素較多，所以在實際生產(chǎn)中需要結(jié)合各種因素進行分析，研制各種應(yīng)對方法和改進工藝，以達到提高質(zhì)量的需求。

Microchip宣布擴展用于空間系統(tǒng)的抗輻射Arm單片機（MCU）產(chǎn)品陣容

新產(chǎn)品采用基于Arm Cortex-M7的片上系統(tǒng)（SoC）商用現(xiàn)貨技術(shù)（COTS）以及抗輻射可擴展解決方案，并新增嵌入式模擬功能，為開發(fā)人員提供更多便利。包括行星探索、軌道飛行器任務(wù)和空間研究在內(nèi)的太空項目需要創(chuàng)新的航天器系統(tǒng)技術(shù)提供連接和處理功能。為了使系統(tǒng)設(shè)計人員更好地集成和提高性能，同時降低開發(fā)成本和縮短上市時間，商用現(xiàn)貨技術(shù)（COTS）和可擴展解決方案越來越多地應(yīng)用于空間應(yīng)用。Microchip今日宣布旗下基于Arm的SAMRH71微處理器（MPU）獲得認證，SAMRH707單片機（MCU）已開始供貨。這兩款產(chǎn)品均采用了基于Arm Cortex-M7的片上系統(tǒng)（SoC）抗輻射技術(shù)。

基于標準的Arm Cortex-M7架構(gòu)以及與汽車和工業(yè)處理器相同的外設(shè)，SAMRH71和SAMRH707可利用消費類設(shè)備的標準軟硬件工具，實現(xiàn)了系統(tǒng)開發(fā)成本和進度的優(yōu)化。

SAMRH71是Microchip的COTS汽車SoC技術(shù)的抗輻射版本，同時提供空間連接接口與高性能架構(gòu)，DMIPS超過200。SAMRH71的Arm Cortex-M7內(nèi)核專為高輻射環(huán)境、極端溫度和高可靠性而設(shè)計，并配有高帶寬通信接口，如SpaceWire、MIL-STD-1553和CANFD以及具有IEEE1588通用精確時間協(xié)議（gPTP）功能的以太網(wǎng)。在法國國家空間研究中心（CNES）的支持下，并符合MIL標準的V級和Q級高可靠性等級，使系統(tǒng)能夠滿足嚴格的合規(guī)要求。