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SMT/THT混裝生產中的工藝控制
版權所有:杭州億美實業有限公司 | TIME:2015-01-15 16:20
  SMT混裝生產在許多電子產品的生產制造中大量使用,本文就SMT混裝生產時需要考慮的一些制造工藝性問題進行了闡述,僅供SMT技術人員參考。

  關鍵詞:SMT混裝生產;PCB;波峰焊;回流焊;點膠

  在電子產品的PCB基板中,絕大多數廠家均采用SMT/THT混裝方式。SMT混裝生產技術對工藝參數的控制是相當嚴格的,焊接工藝參數選擇不當,不但影響焊接的內在質量,而且還會出現橋接、虛焊等焊接缺陷,嚴重影響焊接質量,此外,PCB電路設計也起著十分關鍵的作用。本文就SMT混裝焊接生產過程中的質量與工藝問題進行總結,提出解決辦法。

  1 PCB電路設計

  良好的PCB電路設計是實現優質SMT混裝生產的保證,它包括PCB安裝密度設計、PCB焊盤尺寸和形狀設計、PCB上組件布局形式設計、PCB加工工藝設計等。

  1.1 PCB設計的組裝形式

  在設計印制板時,設計者應考慮是否能最大限度的減少工藝流程問題,這樣,不但可以降低生產成本,而且還能提高產品質量。如雙面貼插混裝板能否設計成單面貼插混裝板,目前,常見的幾種混裝板設計方式如表1所列。

  目前,我公司的電子產品大部分都采用SMT/THT混裝Ⅰ、Ⅱ生產工藝,混裝Ⅲ應用很少。

  1.2 焊盤設計

  (1)SMD組件焊盤設計。在采用波峰焊接工藝時,設計片式組件焊盤與采用回流焊接有所不同,焊盤要加長一些,以避免產生“陰影效應”。具體可參考下表實施。

  (2)過孔組件焊盤的設計。過孔組件插引腳的通孔,一般比其引腳線徑大0.05~0.3mm為宜,其焊盤的直徑應大于孔徑的3倍。

  1.3 波峰焊接組件的方向

  所有的有極性的表面貼裝組件在可能的條件下都要以相同的方向放置。在任何第二面要用波峰焊接的印制板裝配,在該面的組件首選的方向如圖1所示。使用這個首選方向是要使裝配在退出焊錫波峰時得到的焊點質量最佳。在排列組件方向時應盡量作到:

  (1)為了盡量去除“陰影效應”,SMD的焊端或引腳應正對著錫流的方向,以利于與錫流的接觸,減少虛焊和漏焊。波峰焊時推薦采用的組件布局方向如圖1所示。

  (2)波峰焊接不適合于細間距QFP、PLCC、BGA和小間距SOP器件焊接,也就是說,在需采用波峰焊接的這一面盡量不要布置這類組件。

  (3)較小的組件不應排在較大的組件后,以免較大組件妨礙錫流與較小組件的焊盤接觸,造成漏焊。

  (4)當采用波峰焊接SOIC等多腳組件時,應于錫流方向最后兩個(每邊各1)焊腳處設置竊錫焊盤,防止連焊。

  2 SMT生產質量過程控制

  2.1 質量過程控制點的設置

  為了保證生產的正常進行,必須加強各工序的加工工件質量檢查,從而監控其運行狀態。因而需要在一些關鍵工序后設立質量控制點,這樣就可以及時發現上段工序中的質量問題并加以糾正,杜絕不合格的產品進入下道工序,將因質量引起的經濟損失降低到最低程度,質量控制點的設置與生產工藝流程有關,我們以SMT/THT混裝Ⅱ方式為例,采用先貼后插的生產工藝流程,并在生產工藝中加入以下質量控制點,如圖2所示。

  1)點膠檢測內容:

  a.點涂位置是否正確;b.膠量是否合適;c.有無漏點;d.是否污染焊盤;e.膠點形狀。

  檢查方法:

  依據檢測標準目測檢驗。

  2)絲印檢測內容:

  a.印刷是否完全;b.是否橋接;c.厚度是否均勻;d.有無塌邊;e.印刷有無偏差。

  檢查方法:

  依據檢測標準目測檢驗或借助光學檢測設備檢驗。

  3)貼片檢測內容:

  a.組件的貼裝位置情況;b.有無掉片;c.有無錯件。

  檢查方法:

  依據檢測標準目測檢驗或借助放大鏡檢驗。

  4)回流焊接檢測內容:

  a.組件的焊接情況,有無橋接、立碑、錯位、焊料球、虛焊等不良焊接現象;b.焊點的情況。

  檢查方法:

  依據檢測標準目測檢驗,必要時,可使用專用測試儀,如X射線等。

  5)波峰焊檢測內容:

  a.有無漏件;b.有無錯件;c.組件的焊接情況。

  檢查方法:

  依據檢測標準目測檢驗或使用專用測試儀,如ICT等。

  3 SMT混裝生產中的工藝過程控制

  SMT混裝生產中的工藝參數多,各工序間參數相互影響,又相互關聯,一個工藝參數的調整與變更會影響到其它參數的變化,以致導致焊接效果不同。

  3.1 點膠過程中的工藝參數控制

  點膠過程中的控制起著相當重要的作用,它與許多參數有關:點膠量的大小;點膠壓力;點膠溫度;PCB板與膠嘴間的距離;膠嘴的大小;以及貼片膠固化曲線的設計;由點膠引起的焊接故障主要有兩個:虛焊與掉片。

  3.1.1 虛焊

  虛焊主要是由于膠水污染焊盤所引起:一方面是膠量多,另一方面是膠水發生拖尾現象。由于膠量偏多而污染焊盤,可通過調節工藝參數如點涂壓力、點涂時間及溫度等,來適當減少膠量,以期達到理想的焊接效果。拖尾是貼片膠在SMT應用過程中常見的質量問題,具體解決辦法可參考3.1.3中的內容。

  3.1.2 掉片

  掉片是指在波峰焊時,由于在高溫下,已固化的貼片膠的粘接強度降低,在波峰的沖擊下,致使部分組件掉在焊料槽中。引起的主要原因是:固化強度不夠,點膠量不足,另一個原因就是氣泡,F就研究中的主要工藝問題進行分析,提出解決的辦法。

  3.1.3 點膠過程中的典型不良及解決辦法,例舉如下:

  膠量不穩定

  膠量不穩定會嚴重影響貼片質量:膠過少,會出現強度不夠,造成波峰焊時元器件脫落;相反,貼片膠量過多,特別是對微小組件,若是粘在焊盤上,會防礙電氣連接。

  原因及對策:

  a. 膠水中混有較大的團塊,堵塞了點膠嘴,或是膠水中有氣泡,出現空點。

  對策是使用去除了大顆粒、氣泡的貼片膠。

  b.貼片膠粘度不穩定就進行點涂,則涂敷量不穩定。

  對策是將貼片膠置于密封恒溫的容器內,待其溫度恒定后取出使用。判斷粘度是否合適,可采用以下方法:將膠水裝于機器上,打開吹氣氣壓,然后,觀察膠水流淌情況,若膠水連成一線快速流下,則說明膠水粘度合適;若膠水流淌速度緩慢,或成段狀流下,則說明膠水粘度不合適。

  c.點膠頭長時間放置不使用,一開始的幾次點膠肯定會出現點膠量不足的情況,所以,每一塊印制板、在開始使用每個點膠頭時,都要先試點幾次,這可以在點膠程序中進行設置。

  d.若膠量過大或過小比較普遍,可根據情況適當調整點膠壓力。

  拖尾

  所謂拖尾,就是點膠時貼片膠不能斷開,在點膠頭移動方向貼片膠呈絲狀連接的現象。拖尾較多,貼片膠覆蓋在印制板焊盤上,會引發焊接不良,特別是使用尺寸較大的膠嘴時,更易發生這種現象。貼片膠拉絲主要是受其主成分粘性的影響和點涂條件的設定。

  解決辦法:

  a.加大點膠頭行程,降低移動速度,這將會降低生產節拍。

  b.選擇低粘度、高搖溶性材料的貼片膠。

  c.將溫控器的溫度稍微設高一些。
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