近年來，新式電子外表貼裝技能SMT(Surface Mount Tech-nology)已替代傳統(tǒng)的通孔插裝技能，并分配電子設(shè)備開展，被共識為電子裝配技能的革命性革新。SMT以進步產(chǎn)品可靠性及功能，降低成本為目標，無論是在消費類電子產(chǎn)品，還是在軍事頂級電子產(chǎn)品領(lǐng)域中，都將使電子產(chǎn)品發(fā)生重大革新。

    外表貼裝技能及元器材介紹

    外表貼裝工藝，又稱外表貼裝技能(SMT)，是一種無需在印制板上鉆插裝孔，而直接將外表拼裝元器材貼焊到印制線路板的規(guī)定方位，用焊料使元器材與印制線路板之間構(gòu)成機械和電氣連接的電子拼裝技能。

    需求進行外表貼裝的電子產(chǎn)品一般由印制線路板和外表貼裝元器材組成。印制線路板PWB(Printed Wire Board)是含有線路和焊盤的單面或雙面多層材料。外表貼裝元器材包含外表貼裝元件和外表貼裝器材兩大類。其間外表貼裝元件是指各種片狀無源元件，如電阻，電容，電感等；而外表貼裝器材是選用封裝的電子器材，通常是指各種有源器材，如小外形封裝器SOP(Small Outline Package)，球柵陣列封裝器BGA(Ball Grid Array)等。有些元器材不能用于SMT，如部分接線器，變壓器，大電容等。

    外表貼裝技能流程

    外表貼裝丁藝包含中心和輔佐兩大工藝。其間中心工藝由印刷、貼片和回流焊3部分組成，任何類型產(chǎn)品的生產(chǎn)都要經(jīng)過這3道工序，各部分必不可少；輔佐工藝首要由“點膠”工藝和光學輔佐自動檢測工藝等組成，并非必需，而是依據(jù)產(chǎn)品特性以及用戶需求決議的。

    印制線路板有單雙面之分，電子產(chǎn)品也相應分為單面產(chǎn)品(印制線路板的一面需求貼裝元器材)和雙面產(chǎn)品(印制線路板的雙面均需求貼裝元器材)，圖1為單面產(chǎn)品的外表貼裝工藝流程。圖2為雙面產(chǎn)品的外表貼裝工藝流程。

    印刷工藝目的是使焊膏經(jīng)過模板和印刷設(shè)備的共同效果，精確印刷到印制線路板。印刷工藝觸及的工藝元素首要有焊膏，模板和印刷體系。焊膏是將元器材與印制線路板連接導通，完成其電氣和機械連接的重要材料。焊膏首要由合金和助焊劑組成。在焊接過程中，它們別離發(fā)揮功效完結(jié)焊接工作。模板用來將焊膏精確印到印制線路板上，模板的制作方法和開孔規(guī)劃對印刷質(zhì)量有很大影響。印刷體系首要是指印刷設(shè)備和印刷參數(shù)。印刷設(shè)備的質(zhì)量對印刷精確度影響很大，印刷設(shè)備的重復印刷精度與印刷參數(shù)設(shè)置的合理匹配，是精確印刷的重要確保。印刷參數(shù)有很多，但對印刷效果影響最大的要害參數(shù)有印刷速度、刮刀壓力、脫模速度和脫模距離等。需求設(shè)置這些要害參數(shù)并使其相互匹配。以進步印刷質(zhì)量。印刷速度一般為12．7~203．2 mm／s，具體參數(shù)取決于刮板壓力和釬料膏的物理功能。而SMT工藝要求印刷刮板壓力為4．448 222~6．672 333 N。

    貼片工藝的目的是確保所有零件精確、快速地被貼片到印制線路板。貼片工藝首要觸及貼片機及其貼片才干。貼片機的貼片才干是精確貼片的重要確保。貼片機的要害技能包含：運動，執(zhí)行及送料機構(gòu)高速。微型化技能；高速機器視覺識別及照明技能；高速，高精度智能控制技能；并行處理實時多任務技能；設(shè)備開放式柔性模塊化技能及體系集成技能。

    回流焊工藝是經(jīng)過熔化預先分配到印制線路板焊盤上的焊膏，完成外表貼裝元器材的焊接面或引腳與印制線路板焊盤之間機械和電氣連接的焊接?；亓骱缚纱_保優(yōu)異的焊接效果?；亓骱腹に嚨氖滓に囋厥腔亓骱笭t及其焊接才干，其焊接才干首要體現(xiàn)在回流焊爐的加熱體系、冷卻體系、助焊劑辦理體系及惰性氣體維護體系。其間，加熱體系與加熱效率、溫控精度、溫度均勻性以及穩(wěn)定性有關(guān)；冷卻體系的效果有：當回流焊峰值溫度較高時，假如不能快速冷卻，基板出回流焊爐口的溫度過高，簡單形成基板板彎；快速冷卻可細化組織，避免金屬間化合物增厚。進步可靠性。助焊劑在回流焊的過程中會蒸騰，假如沒有一個理想的助焊劑辦理體系及時將蒸騰的助焊劑抽走并過濾循環(huán)，助焊劑就會隨高溫氣流進入冷卻區(qū)，凝結(jié)在散熱片和爐內(nèi)，降低冷卻效果并污染設(shè)備和基板。當基板匹配運用的焊膏活性不夠好或線路板上有超細間距元件和復雜元片，再加上基板需求屢次過回流焊爐，則考慮在回流焊爐內(nèi)充人惰性氣體，降低氧化時機，進步焊接活性。一般運用的惰性氣體是氮氣?；亓骱笭t的焊接才干還需經(jīng)過修改回流焊爐的控制程序發(fā)揮。完結(jié)貼片的線路板在經(jīng)過回流焊爐時，一般經(jīng)歷：預熱階段，保溫階段，回流階段以及冷卻階段。經(jīng)過回流焊爐的控制程序管控，確保焊接質(zhì)量。

    輔佐工藝用于協(xié)助貼裝順利進行并積極防備檢測和事后檢測。輔佐工藝首要由“點貼”工藝和光學輔佐自動檢測工藝組成。“點膠”工藝是經(jīng)過將專用膠水“點貼” 到所需元件的下方或周邊，對元件進行恰當維護，以確保元器材在經(jīng)受屢次回流焊接不脫落；減少元件在貼裝過程中受到的應力沖擊；維護元件在復雜的運用環(huán)境中不受損?！包c膠”工藝的工藝元素首要包含“點膠”設(shè)備，專用膠水和“點膠”參數(shù)的設(shè)置。需求合理選擇設(shè)備，膠水并規(guī)劃好參數(shù)設(shè)置才干確保工藝效果。光學輔佐自動檢測工藝首要是：一是運用專門光學設(shè)備丈量印刷后的焊膏厚度均勻性和印刷精確度，在貼片后檢測貼片精確度，在回流焊前將有缺陷的線路板檢測出來并及時報警；二是在回流焊后運用專門的光學設(shè)備檢測焊點，將有焊點缺陷的線路板檢測出來并報警。專門的光學丈量設(shè)備首要有可見光檢測設(shè)備和X光檢測設(shè)備。前者首要是自動光學檢測設(shè)備AOI(Automatic Optional Inspection)，后者首要是三維和五維的X-ray設(shè)備。前者首要用于檢測可視焊點，而后者除了檢測可視焊點外，還可檢測不可目視的BGA類零件的焊點。是否選用輔佐工藝則是依據(jù)所需貼裝產(chǎn)品的特性來決議的。
   
    回流焊的原理及溫度曲線

    從回流焊溫度曲線(圖3)分析回流焊原理：當PCB進入預熱區(qū)時，焊錫膏的溶劑、氣體被蒸騰，一起焊錫膏的助焊劑潮濕焊盤、元器材端頭和引腳，焊錫膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤，將焊盤、元器材引腳與氧氣隔離；PCB進入保溫區(qū)時，PCB和元器材得到充沛預熱。以防PCB俄然進入再流焊區(qū)升溫過快而損壞PCB和元器材；當PCB進入再流焊區(qū)時，溫度敏捷上升使焊錫膏達到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫對 PCB的焊盤、元器材端頭和引腳潮濕、分散、漫流或回流混合構(gòu)成焊錫接點；PCB進入冷卻區(qū)，焊點凝結(jié)，完結(jié)整個回流焊。

    回流焊過程中，焊膏需經(jīng)溶劑蒸騰。焊劑清除焊件外表的氧化物，焊膏熔融、再流動以及焊膏冷卻、凝結(jié)。所以，回流焊過程中，焊接溫度首要分4個溫度區(qū)：預熱區(qū)、保溫區(qū)、再流焊區(qū)以及冷卻區(qū)。預熱區(qū)為室溫到120℃；保溫區(qū)為120℃~170℃；回流區(qū)為170℃~230℃，最高溫度為210℃~230℃；冷卻區(qū)為從210℃降到約100℃。
 

    溫度曲線是確保焊接質(zhì)量的要害，實踐溫度曲線和焊錫膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應基本一致。160℃前的升溫速度控制在1℃／s～2℃／s，假如升溫速度太快，一方面使元器材及PCB受熱太快，易損壞元件，形成PCB變形；另一方面，焊錫膏中的溶劑蒸騰速度太快。簡單濺起金屬成分，發(fā)生焊錫球。峰值溫度一般設(shè)定比焊錫膏熔化溫度高20℃～40℃(例如Sn63／Pb37焊錫膏的熔點為183℃，峰值溫度應設(shè)置在205℃～230℃)，回(再)流時刻 10～60 s，峰值溫度低或回(再)流時刻短，會使焊接不充沛，嚴重時會形成焊錫膏不熔；峰值溫度過高或回(再)流時刻長，形成金屬粉末氧化，影響焊接質(zhì)量，乃至損壞元器材和PCB。

    設(shè)置回(再)流焊溫度曲線的依據(jù)：所運用焊錫膏的溫度曲線，依據(jù)PCB的材料、厚度、是否多層板、尺寸；外表拼裝板搭載元器材的密度、元器材大小以及有無 BGA、CSP等特別元器材；設(shè)備的具體情況，比如加熱區(qū)的長度、加熱源的材料、回流焊爐的結(jié)構(gòu)和熱傳導方法等因素。

    某類印制板的實踐生產(chǎn)中因設(shè)備緣故設(shè)定溫度區(qū)域為：升溫區(qū)，保溫區(qū)，快速升溫區(qū)，回流區(qū)。焊膏為Sn63Pb37型焊膏，其熔點為183℃，焊接選用某型回流焊接爐，每種印制板組件必須規(guī)劃合適的焊接參數(shù)，做到一種印制板一個溫度曲線。圖4為規(guī)范回流焊接溫度曲線，圖5為某印制板實踐回流焊接溫度曲線。

    這是一個9溫區(qū)的回流焊接爐，實踐的溫度測驗有3個測驗點，其間圖5是實踐溫度曲線。溫區(qū)的參數(shù)設(shè)定要滿意以下要求：1)升溫區(qū)：從室溫到100℃的升溫速率不超越2℃／s；2)保溫區(qū)：從100℃～150℃堅持時刻70～120 s；3)快速升溫區(qū)：從150℃～183℃堅持時刻不要超越30s，升溫速度應該在2～3℃／s：4)回流區(qū)：最高溫度為205℃～230℃，處于液相線以上的時刻40～60 s；5)冷卻區(qū)：冷卻速度為2～4℃／s。經(jīng)圖4和圖5的理論與實踐印制板溫度曲線比照，實踐回流焊溫度區(qū)域在規(guī)范溫度范圍內(nèi)，然后得出此印制板表貼器材的焊接符合要求，確保印制板外表貼裝器材的電氣功能。需特別注意：回流焊爐必需每周測驗一次，將測驗溫度曲線與規(guī)范溫度曲線進行比照，斷定二者是否徹底吻合。首要核對參數(shù)有：升溫區(qū)升溫速率，保溫區(qū)堅持時刻，快速升溫區(qū)和回流區(qū)的升溫速度、峰值溫度、液相線以上時刻，冷卻區(qū)冷卻速率，及曲線是否存在異常波動。
5 結(jié)束語

    外表貼裝技能浸透于各個領(lǐng)域，可直接影響到電子產(chǎn)品的焊接水平，以及電子產(chǎn)品的功能與質(zhì)量。敘說外表貼裝技能整個流程，闡述焊接過程中的回流焊的原理及溫度曲線。比照實踐生產(chǎn)過程中的某印制板的規(guī)范回流焊接溫度曲線與實踐回流焊接溫度曲線，只需滿意實踐回流焊溫度區(qū)域在規(guī)范溫度范圍內(nèi)，就可以滿意貼裝元器材的功能指標。