电子元器件表面组装工艺质量改进及应用研究

俞浩，蒋甜

（江苏省无锡交通高等职业技术学校，江苏 无锡 214000）

0 引言

随着技术的发展，电子产品表面组装技术也获得了新的进步，原本的线路板通孔插装技术已经不能满足需要，表面组装技术在很多方面都有明显的应用优势。目前，表面组装技术在交通领域、军事领域等方面应用比较广泛，实际的应用效果也比较好。就表面组装工艺来看，这一技术的生产过程是比较复杂的，其中只要出现一些因素影响，就会造成产品的质量问题，因此，需要在生产中做好质量控制，把握有效的检验环节，确保技术质量可靠性。

1 表面组装技术

1.1 表面组装技术概述

表面组装技术不需要在印制板上进行钻插装孔，直接对表面元器件进行贴、焊的技术操作，使其能够和印制电路板表面的相应位置相连的一种电气元器件组装技术。简单来说，表面组装技术是借助特定的工具，将表面元器件引脚对准预先涂覆了粘结剂以及焊膏的焊盘图形上，再将元器件贴合到没有钻孔的PCB表面，经过流焊操作，确保电子元器件和相应电路之间构建连接关系，此时的电子元器件以及焊点都在电路基本一侧[1-3]。

表面组装技术属于一种跨学科技术，它将化学、工程力学、电学、机械工程学、自动控制、计算机硬软件等技术综合起来。要想精准把握表面组装技术，必须要熟悉基础知识和相关技术，这样才能更精准的把握SMT技术。

1.2 表面组装技术工序

1.2.1 印刷

在表面组装技术中，印刷需要用到焊锡膏，锡膏具有很好的连接性，能够将电子元器件的焊盘和引脚有效连接起来，但是在使用过程中，即使焊膏选择最上乘材料，实际的连接和理想目标还是有一定差距的。要确保连接效果，最关键的是要把握好印刷钢板的设计。在金属钢板表面会有多个小孔，焊膏能够经过小孔渗透到PCB板中，实现PCB板和钢板的连接，这样可以起到很好的固定和保护作用，有利于其使用寿命的延长。因此，必须要确保小孔的制造工艺达到要求，因为不同工艺有其优势和不足。如果采取激光切割法进行开孔，这种技术工艺的优势是加工精度高，缺点是加工出来的熔融金属会对钢膜产生污染。如果采取化学腐蚀的方法，优势是技术工艺操作简单，但是控制难度高，还可能对其他部位产生影响。还有电铸成型法，这种方法应用能够降低钢板瑕疵的出现概率。在印刷机选择中，需要把握好相关参数，这对于控制表面组装质量至关重要，如下表1所示，为印刷底板厚度参考值。

表1 印刷底板厚度参考值（单位：mm）

1.2.2 回流焊接

回流焊接工艺流程的主要目的是对上述锡膏连接进行二次融化，目的是让元件引脚和焊盘之间实现有效的连接，这种技术工艺也被称为再流焊。这一工艺技术的操作原理是借助空气媒介流动来进行热能传递，其中对流传热是主要加热方式，而其中的风速大小则影响着实际的散热效率。不过，这里的风速也不是越快越好，因为风速过快的话也可能会导致元件出现位移，影响其性能和整体结构。考虑到回流焊接工序操作中无需进行焊料的添加，因此这种焊接工艺有一定的精确性，能够确保回流焊接的效果和质量可靠[4]。

1.2.3 贴片

在表面组装技术的众多工序中，贴片工序是相对复杂的部分，其整体成本也会更高，且贴片技术也是表面组装技术中的核心技术组成部分。在贴片工序操作中，还需要借助专门的贴片机械——贴片机来操作完成[5]。目前国内的贴片机生产厂家比较多，设计的相关贴片机在贴片工序中，一般都会遵照以下的贴片步骤来完成整个贴片工序：

对于PCB板进行定位装载，这一步骤要借助传感器以及自动传输带来实现。

电子元器件的拾取和贴放。在具体操作中，需要借助吸嘴来将电子元器件吸取起来，在对其进行定心后，使其保持和元器件中心的校准，再将电子元器件转载到对应位置。

借助传输带将装载完成的PCB板运输到卸载装置，相应的过程需要有一定精度和自动化性能的硬软件来配合完成。可见，贴片操作工序在整个表面组装技术中，需要的技术和工艺比较复杂，整体的技术难度大，还需要多方面软硬件以及设备机械等配合，所以这是表面组装技术中的核心部分。

2 电子元器件表面组装技术工艺出现问题的原因

在电子元器件表面组装工艺中，焊锡膏是影响组装质量的首要因素，焊锡膏印刷存在质量问题，就可能导致焊锡球出现。此外，在表面组装技术应用中，电子元器件表面组装的温湿度、印刷机性能、开孔质量控制以及元器件摆放高度等因素，都会在不同程度上影响表面组装质量[6]。

此外，相关表面组装技术操作中，目前很大一部分还是人工操作的，人为的操作失误也会导致表面组装的质量产生瑕疵，影响产品组装质量和使用性能。

3 电子元器件表面组装工艺质量保障对策

3.1 做好温湿度控制

在表面组装技术应用中，焊锡的理想温度是在18-27℃之间，而理想的湿度是在30%-60%之间。温度超过理想的范围，都会影响印刷和连接的效果，可能导致焊接不牢的问题，而湿度超出理想范围，则会导致在回流焊时产生飞溅的情况，生成焊锡球。因此，在实际的生产操作中，必须要安装温度和湿度传感器，这样可以及时把控温湿度，必要的时候可以通过人工来进行调整，确保温湿度控制在合理范围内[7]。

3.2 优化印刷机性能

对钢板底部的焊接，很容易导致印刷线路板被污染，因此，需要对于印刷线路板进行定期的清洗。以往的清洗都是由工作人员亲自来操作的，清洗中也可能因为清洗剂实效影响清洗效果，且这种影响容易被忽视，需要后续的检查来发现。对此，最好的处理方法是实现印刷机的优化设计，增加钢板自动清洗功能，通过对于印刷机空调系统进行改进，还能够实现温湿度的控制目标，一举多得。

3.3 改进开孔工艺技术

针对电子元器件的钢板开孔，以往都是结合焊盘来进行钢板制作，这样可以将钢板开口代销和焊盘进行连接，但是在回流焊的过程中，就难免会出现焊球，影响工艺质量，因此，在改进过程中，可以将钢板开孔设置得比焊盘略小一些，如果焊盘为0.02mm，此时的钢板厚度应该比0.2mm略小，可以是0.18mm，这种改进可以避免焊球的出现。另外，对钢板开孔厚度、宽度等设计中，需要对相应的厚度和宽度比值进行设置，理想的比值应该是1.5。要是比值达不到1.5，就可能出现钢板阻塞的问题[8]。

3.4 强化技术人员培训

在电子元器件的表面组装中，相关操作人员自身的技术水平对于组装连接效果和效率都有一定的影响。虽然组装连接中，对于技术人员的专业技术要求不是特别高，相关人员也需要在培训后才可以上岗。且相关连接人员需要把握电子元器件相关连接技术规范，了解表面组装的技术要求等，要通过有效的技术人员培训，确保所有人员都能够达到技术要求。工欲善其事，必先利其器，为了提高表面组装技术员的综合技能，开展电子元器件表面组装技术技能培训，借助设备年度检修工作，向表面组装技术员们进行设备结构原理及故障分析的培训很有必要。针对相关组装技术工作人员要定期组织他们开展专业表面组装数和管理能力培训，从电子元器件设备型号、外观，内部结构，隔爆等级等多方面，仔细讲解不同电子元器件及其设备的相关知识，而且还从电子元器件及其设备的设计生产、安装、连接以及各项参数、制作工艺等方面做生动的概述，让大家更全面、系统的了解相关电子元器件设备生产的全过程，通过不断提升工作人员的能力，确保他们在表面组装技术应用中，保持较高的水平。

4 总结

电子元器件的表面组装技术对于元器件设备的性能和质量有一定的影响，就表面组装技术来看，这一技术的应用有其优势，但是实际应用中，也会因为一些因素的影响，导致电子元器件产品质量缺陷出现，对此，需要把握好主要的质量影响因素，对症下药，积极采取措施来应对，通过对于相关温湿度、开孔工艺、印刷机优化设计等优化改进，将影响因素降到最低。此外，相关电子元器件企业也要加强专业技术人员的培训工作，确保电子元器件表面组装工艺达到理想水平。