影响SMT焊接质量的几个工艺性设计因素

薛晓强　刘赟

摘 要：SMT工艺作为电子装配的核心工艺，其质量的优劣将直接影响产品的生产成本和整体质量，因此，减少SMT焊接缺陷已经成为SMT生产中的关键因素之一。本文中，笔者将结合自己多年从事生产实践和设计改造分析的经验，简要分析印制电路板（PCB）焊盘设计工艺、印刷工艺、贴装工艺、焊接工艺对SMT焊接质量的影响，并提出相应的预防措施。

关键词：SMT；工艺设计；印制电路板

随着印刷电路板上组装密度的增大，表面贴装（SMT）技术已经成为电子组装技术的主流，其中SMT工艺作为电子装配的核心工艺，其质量的优劣将直接影响产品的生产成本和整体质量，因此，减少SMT焊接缺陷已经成为SMT生产中的关键因素之一。目前，很多企业虽然在确保SMT焊接质量的检测、控制、工艺经验、工艺设备以及工艺材料等方面下了很大功夫，但是仍很难做到SMT焊接零缺陷，据研究PCB焊盘设计，印刷、贴装和焊接工艺，焊接金属表面的氧化程度，焊接剂质量，焊料质量，管理，设备等很多因素都会影响SMT再流焊的焊接质量。本文中，笔者将结合自己多年从事生产实践和设计改造分析的经验，简要分析影响SMT焊接质量的几个工艺性设计因素，并提出相应的预防措施。

1 印制电路板（PCB）焊盘设计工艺

PCB焊盘设计工艺性不完善和局限性是导致SMT焊接缺陷的主要根源，若是焊盘设计正确，即便元器件贴放位置存在少量偏差或者元器件端口与印制板焊盘的可焊性较差，也可以通过熔融焊锡表面张力的作用将元件拉回到近似目标位置。若是焊盘设计不正确，再流焊后容易出现桥接、吊桥、元件漂浮移位等缺陷，如元件的一对焊盘大小不对称或不同，就会出现元件立碑现象；焊盘过长，元件可能会漂移到一端；焊盘太宽，元件可能发生旋转等。

因此在PCB焊盘设计时，为保证元器件贴放位置有少量偏移时能通过自定位效应将其拉回近似目标位置，元件引脚或端头与焊盘搭接后的焊盘剩余尺寸，必须保证焊点能够形成弯月面；焊盘间距应该能确保引脚或元件端头与焊盘有恰当的搭接尺寸；焊盘宽度应该略小于或等于元件引脚或端头的宽度；两端焊盘应该对称，以保证熔融焊锡表面张力平衡。

2 印刷工艺

在印刷线路板时应避免拉尖、边缘不齐、凹形、错位、连印、少印等现象，从做好模板、焊膏、印刷三方面提高印刷质量。

⑴控制模板工艺。针对焊盘图形的不同中心距和形状，准确设计模板尺寸，选择适宜的模板材料是提高焊膏质量的前提。设计模板时，对于引脚中心距小于0.64mm的细间距元器件的印刷，必须使用具有较高弹性和较小摩擦系数的不锈钢板。对于模板表面材质若较软时，会造成流焊后引脚间产生大量的锡珠。

⑵选择焊膏工艺。不适宜的环境条件或者不合适的焊膏材料（焊膏触变性差、粘度低）就可能造成再流焊或者贴放元器件时出现引脚桥接现象。因此选择的焊膏在合成粉末颗粒、合金材料、是否清洗、黏度、活性等方面都要满足工艺要求。

⑶控制印刷工艺。在印刷过程中印刷速度、刮刀压力、刮刀与网板的速度都要恰当，刮刀的速度和压力会影响焊膏的流变特性，刮刀压力太大，在焊接时就容易引起桥接。

3 贴装工艺

贴装工艺是保证再流焊焊接质量的关键程序，在保证明细表和产品装配图要求、装配位号元器件的型号、类型、标称值的前提下，首先应该保证元件的贴装位置准确，保证元件焊端接触焊膏的图形与元器件的引脚或端头对齐；其次，贴片压力要适中，若贴片压力过大，由于焊膏挤出量过多，流焊时易产生桥接，若贴片压力过小，可能造成贴片位置偏移，因此在贴片时应保证压力合适，避免贴片位置移动造成的SMT焊接质量问题。

4 焊接工艺

通过温度曲线较好的控制外部电源加热，对获得最佳的可焊性，保证焊接质量非常重要，具体需要做到以下几点：

⑴预热区温控适宜。在焊接时典型的温升速度为3℃/s，最大温升速率控制在4℃/s。若预热区温度上升速度过慢，对于细间距元件而言，由于其漏印的焊膏量较少，焊膏中较多的活化剂将会在到达峰值温度区域前被耗尽；若预热区温度上升速度过快，就会导致到达峰值温度的时间过短，焊膏内部的溶剂、水分不能完全挥发，焊接时沸腾的溶剂和水分就可能溅射到PCB板上形成焊接球。

⑵峰值温控合理。焊接时峰值温度一般控制在220℃左右，如果峰值温度过高或回流时间过长，会影响焊点强度，焊点易发脆。若峰值温度过低或回流时间过短，可能会产生冷焊或者焊料熔融不充分的现象。因此要合理控制峰值温度。

⑶科学控制冷却温度。冷却温降速度一般控制在7℃/s，冷却速度过快易产生焊点裂纹和元件体，冷却速度过慢易形成大结晶颗粒。因此要科学控制冷却速度。

5 结束语

综上所述，印制电路板（PCB）焊盘设计工艺、.印刷工艺、贴装工艺、焊接工艺都会影响SMT焊接质量，并且通过完善的工艺管理和科学的工艺质量控制技术，还是可以保证电子产品的最终质量。

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