SMT焊接

 

随着经济和科技的发展，人们对电子产品的多功能、小型化、高密度、高性能和高质量提出了越来越高的要求。因此，SMT的高焊接质量对于电子产品来说是最重要的。

然而，在实际制造中，经常会出现焊接缺陷，尤其是在回流阶段。

事实上，这个阶段出现的焊接问题并不完全是回流焊技术造成的，因为SMT焊接质量与PCB焊盘的可制造性、钢网设计、元件和PCB焊盘的可焊性密切相关，制造设备的状态，焊锡的质量。每个环节的技术参数和每个工程师的操作都有影响。

工艺的每一个环节都可能出现问题，从而影响SMT焊接的质量。

 

BOM 质量

 

作为SMT中最重要的复合材料之一，BOM的质量和性能直接关系到回流焊的质量。

具体来说，必须考虑以下几个方面：

组件包装
组件包装必须满足安装程序的自动安装要求。

零件图
零件图形必须满足自动 SMT 的要求，因为它必须具有标准形状和高尺寸精度。

 

焊接质量

元器件可焊端与PCB焊盘的焊接质量应满足回流焊要求，元器件可焊端与焊盘不得污染或氧化。

如果元件和PCB焊盘的可焊端发生氧化、污染或受潮，可能会出现一些焊接缺陷，如润湿不良、虚焊、焊珠或空洞。对于湿度传感器和 PCB 管理尤其如此。

湿度传感器在真空包装后必须存放在干燥的盒子中，并且在下一次制造前需要烘烤。

 

PCB焊盘设计

 

SMT的水平取决于PCB设计的质量，是影响表面贴装质量的首要因素。据统计，70%~80%的制造缺陷源于基板材料选择、转换元件布局、焊盘和散热焊盘设计、阻焊层设计、元件封装类型、元件方法、传输边界、定位、光学等方面的PCB设计问题。定位点、EMC 等

对于具有正确焊盘设计的PCB，即使表面贴装过程中的轻微歪斜，也可以通过熔锡的表面张力进行校正，这称为自动定位或自校正效应。

但是，如果PCB焊盘设计不正确，即使贴装位置非常准确，仍然会遇到焊接缺陷。

例如组件位置偏移和墓碑。因此，在SMT焊盘设计中必须仔细考虑以下几个方面：

焊盘的对称性。为避免回流焊后出现位置偏移和墓碑问题，对于0805及以下芯片元件，两端焊盘在焊盘尺寸和吸热散热能力方面应对称，以保持熔化表面张力的平衡。焊接 如果一端在大铜箔上，建议使用单线连接来连接大铜箔上的焊盘。

焊盘之间的空间。当焊盘之间的空间太大或太小时，往往会导致焊接缺陷，以确保组件末端之间或引脚与焊盘之间的重叠尺寸适当。

焊盘的其余尺寸必须确保元件末端或引线与焊盘之间的搭接处之间的弯月形焊点。

焊盘的宽度应与元件端部或引脚的宽度大致兼容。

不要在焊盘上放置过孔。否则，在回流焊接过程中，熔化的锡可能会沿着过孔流走，导致虚假焊接和缺锡。它可能会流到电路板的另一侧，导致短路。

 

锡膏印刷

 

锡膏印刷技术的主要目的是解决锡膏印刷量不兼容的问题，锡膏印刷量是指锡膏的填充量和转移量。

据专业统计，60%的返工PCB是由于PCB设计得当，焊膏印刷不良造成的。在锡膏印刷中，必须记住三个重要的“S”：

焊膏、模板和刮刀。如果选择正确，您可以获得出色的打印效果。

 

锡膏质量

 

焊膏作为回流焊的必备材料，是一种与合金粉和助焊剂（包括松香、稀释剂、稳定剂等）均匀混合而成的焊膏，其中合金粉是形成焊点的关键元素。助焊剂是消除表面氧化、改善润湿和确保焊膏质量的关键材料。

一般来说，80%～90%的锡膏属于金属合金，占其体积的50%。锡膏质量保证主要来自两个方面：

储存和应用，焊膏通常储存在 0 到 10°C 之间，或根据制造商的要求。

其应用，SMT车间的温度必须为25℃±3℃，湿度必须为50%±10%。

恢复时间必须为 4 小时或更长，并且必须在使用前充分搅拌，以使粘度具有出色的印刷适性和脱模变形性。焊膏涂抹后必须正确放置焊膏帽，涂有焊膏的电路板必须在两小时内回流焊接。

 

模板设计

 

模板的关键功能是将焊膏均匀地涂抹在 PCB 焊盘上。钢网在印刷技术中必不可少，其质量直接影响锡膏印刷的质量。到目前为止，有三种制作模板的方法：

化学蚀刻、激光切割和电镀。

在充分考虑并妥善解决以下方面之前，无法确保模具设计。

 

钢板厚度

 

为了保证锡膏的数量和质量，钢网表面必须光滑平整，钢网厚度的选择应由引脚间距最小的元件来决定。

 

光圈设计

 

开口为梯形截面孔，开口为喇叭形。他们的墙壁很光滑，没有毛刺。纵横比=孔宽/钢网厚度（对于小间距QFP、IC）
面积比=孔底面积/孔壁面积（对于0201、BGA、CSP零件）

 

焊球加工

 

对0603及以上CHIP元件的钢网孔进行阻焊球处理，可以有效避免回流后出现锡球。对于焊盘过大的元件，建议进行网格划分，以防止产生过多的锡。d 标记的钢网B面应至少产生3个MARK点，钢网应与PCB上的MARK兼容。

为了提高打印精度，应该有一对对角线距离最长的MARK点。印刷方向也是一个关键的控制点。在打印定向的过程中，彼此间距较小的组件不应太靠近导轨。否则，过多的锡会导致桥接。

 

刮板机

 

刮刀根据其不同的硬度材料和形状会在一定程度上影响打印质量。通常使用镀镍钢刮刀，通常为 60° 刮刀。如果有通孔元件，建议使用45°刮刀，以增加通孔元件上的锡含量。

 

打印参数

 

印刷参数主要包括刮刀速度、刮刀压力、钢网下放速度、钢网清洗方式和频率。刮刀与钢网的角度和锡膏的粘度确实有一定的限制关系，所以只有适当控制好这些参数，才能保证锡膏的印刷质量。

一般来说，刮刀的低速度会导致相对较高的印刷质量，并且焊膏的形状可能会模糊。此外，极低的速度甚至会降低制造效率。相反，高速刮刀可能会导致焊膏在网格中填充不足。

太高的刮刀压力会导致锡不足，增加刮刀和模板之间的磨损，而太低的压力会导致焊膏印刷不完整。

 

因此，在正常滚动锡膏时，速度应尽可能高。此外，应调整刮刀压力以获得高印刷质量。极高的向下释放速度会导致糊剂冻结或成型不良，而缓慢的释放速度会影响制造效率。

不正确的钢网清洗方法和频率会导致钢网清洗不彻底、连续锡电沉积或钢网孔中锡不足，从而导致产品空间狭窄。极高的向下释放速度会导致糊剂冻结或成型不良，而缓慢的释放速度会影响制造效率。

钢网清洗方法和频率不当会导致钢网清洗不彻底，连续电镀锡或钢网孔锡不足会导致产品空间狭窄。

极高的向下释放速度会导致糊剂冻结或成型不良，而缓慢的释放速度会影响制造效率。钢网清洗方法和频率不当会导致钢网清洗不彻底，连续锡电沉积或钢网孔中锡不足会导致产品空间狭窄。

 

设备精度

 

在高密度、小间距印刷产品中，印刷的印刷精度和重复性会影响锡膏印刷的稳定性。

 

印刷电路板支持

 

PCB支撑是锡膏印刷的重要调整内容。如果 PCB 缺乏有效或不适当的支撑，则应使用厚厚或不均匀的焊膏。PCB支架应平整均匀，以确保模板与PCB之间的紧密性。

 

组件安装

 

组件安装的质量取决于几个因素：

选择正确的组件

准确的放置和合适的安装压力。正确选择组件是指组件必须与 BOM 的要求兼容。正确放置意味着坐标必须正确贴装，贴装程序的准确性必须保证贴装的稳定性和元件在焊盘上的正确贴装。

必须注意安装角度
以确保组件的正确方向。合适的贴装压力是指元件的压制厚度，不能过小或过大。贴片压力可以通过设置PCB厚度、元件封装厚度、吸嘴的贴片机压力和调整贴片机的Z轴来确定。

 

回流焊

 

焊点的焊接质量取决于回流曲线的正确设置。良好的回流焊接曲线要求 PCB 上所有已安装的组件都必须经过良好的焊接，并且焊点应该既美观又质量高。

如果温度上升过快，一方面会使元器件和PCB受热，从而容易损坏元器件，使PCB变形。

另一方面，焊膏中的溶剂挥发得太快，金属化合物会以锡球的形式溅射出来。峰值温度通常设置为比焊膏的熔点高 30°C 到 40°C。如果温度太高，回流时间太长，会损坏耐热元件或元件塑料。

相反，焊膏的不完全熔化会导致可靠的焊点。为了提高焊接质量和防止元件氧化，可以应用氮气回流焊接。

 

回流曲线通常根据以下设置：

根据推荐的焊膏温度曲线设置。焊膏的成分决定了它的活化温度和熔点。

根据耐热和有价值元件的热性能参数，对于一些特殊元件，必须考虑最高焊接温度。

根据PCB基板的材质、尺寸、厚度、重量进行设置。

根据回流炉的结构和温度区的长度来设置，不同的回流炉应该有不同的设置。

 

影响SMT焊接质量的因素有很多：

包含组件的可焊性
PCB质量
PCB焊盘设计
焊膏质量
PCB制造质量
SMT制造设备现状
SMT各环节技术参数及每位工程师的技能操作

在这些要素中，元件、PCB和焊膏的质量以及PCB设计对于回流焊接质量保证至关重要，因为这些要素造成的焊接缺陷很难或不可能用技术方案解决。

因此，提高优良焊接质量的首要条件是对材料质量的良好控制和出色的PCB焊盘设计，这样可以减少影响。

 

Wonderful PCB

 

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