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SMT/THT混装生产中的工艺控制
版权所有:杭州亿美实业有限公司 | TIME:2015-01-15 16:20
  SMT混装生产在许多电子产品的生产制造中大量使用,本文就SMT混装生产时需要考虑的一些制造工艺性问题进行了阐述,仅供SMT技术人员参考。

  关键词:SMT混装生产;PCB;波峰焊;回流焊;点胶

  在电子产品的PCB基板中,绝大多数厂家均采用SMT/THT混装方式。SMT混装生产技术对工艺参数的控制是相当严格的,焊接工艺参数选择不当,不但影响焊接的内在质量,而且还会出现桥接、虚焊等焊接缺陷,严重影响焊接质量,此外,PCB电路设计也起着十分关键的作用。本文就SMT混装焊接生产过程中的质量与工艺问题进行总结,提出解决办法。

  1 PCB电路设计

  良好的PCB电路设计是实现优质SMT混装生产的保证,它包括PCB安装密度设计、PCB焊盘尺寸和形状设计、PCB上组件布局形式设计、PCB加工工艺设计等。

  1.1 PCB设计的组装形式

  在设计印制板时,设计者应考虑是否能最大限度的减少工艺流程问题,这样,不但可以降低生产成本,而且还能提高产品质量。如双面贴插混装板能否设计成单面贴插混装板,目前,常见的几种混装板设计方式如表1所列。

  目前,我公司的电子产品大部分都采用SMT/THT混装Ⅰ、Ⅱ生产工艺,混装Ⅲ应用很少。

  1.2 焊盘设计

  (1)SMD组件焊盘设计。在采用波峰焊接工艺时,设计片式组件焊盘与采用回流焊接有所不同,焊盘要加长一些,以避免产生“阴影效应”。具体可参考下表实施。

  (2)过孔组件焊盘的设计。过孔组件插引脚的通孔,一般比其引脚线径大0.05~0.3mm为宜,其焊盘的直径应大于孔径的3倍。

  1.3 波峰焊接组件的方向

  所有的有极性的表面贴装组件在可能的条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装配,在该面的组件首选的方向如图1所示。使用这个首选方向是要使装配在退出焊锡波峰时得到的焊点质量最佳。在排列组件方向时应尽量作到:

  (1)为了尽量去除“阴影效应”,SMD的焊端或引脚应正对着锡流的方向,以利于与锡流的接触,减少虚焊和漏焊。波峰焊时推荐采用的组件布局方向如图1所示。

  (2)波峰焊接不适合于细间距QFP、PLCC、BGA和小间距SOP器件焊接,也就是说,在需采用波峰焊接的这一面尽量不要布置这类组件。

  (3)较小的组件不应排在较大的组件后,以免较大组件妨碍锡流与较小组件的焊盘接触,造成漏焊。

  (4)当采用波峰焊接SOIC等多脚组件时,应于锡流方向最后两个(每边各1)焊脚处设置窃锡焊盘,防止连焊。

  2 SMT生产质量过程控制

  2.1 质量过程控制点的设置

  为了保证生产的正常进行,必须加强各工序的加工工件质量检查,从而监控其运行状态。因而需要在一些关键工序后设立质量控制点,这样就可以及时发现上段工序中的质量问题并加以纠正,杜绝不合格的产品进入下道工序,将因质量引起的经济损失降低到最低程度,质量控制点的设置与生产工艺流程有关,我们以SMT/THT混装Ⅱ方式为例,采用先贴后插的生产工艺流程,并在生产工艺中加入以下质量控制点,如图2所示。

  1)点胶检测内容:

  a.点涂位置是否正确;b.胶量是否合适;c.有无漏点;d.是否污染焊盘;e.胶点形状。

  检查方法:

  依据检测标准目测检验。

  2)丝印检测内容:

  a.印刷是否完全;b.是否桥接;c.厚度是否均匀;d.有无塌边;e.印刷有无偏差。

  检查方法:

  依据检测标准目测检验或借助光学检测设备检验。

  3)贴片检测内容:

  a.组件的贴装位置情况;b.有无掉片;c.有无错件。

  检查方法:

  依据检测标准目测检验或借助放大镜检验。

  4)回流焊接检测内容:

  a.组件的焊接情况,有无桥接、立碑、错位、焊料球、虚焊等不良焊接现象;b.焊点的情况。

  检查方法:

  依据检测标准目测检验,必要时,可使用专用测试仪,如X射线等。

  5)波峰焊检测内容:

  a.有无漏件;b.有无错件;c.组件的焊接情况。

  检查方法:

  依据检测标准目测检验或使用专用测试仪,如ICT等。

  3 SMT混装生产中的工艺过程控制

  SMT混装生产中的工艺参数多,各工序间参数相互影响,又相互关联,一个工艺参数的调整与变更会影响到其它参数的变化,以致导致焊接效果不同。

  3.1 点胶过程中的工艺参数控制

  点胶过程中的控制起着相当重要的作用,它与许多参数有关:点胶量的大小;点胶压力;点胶温度;PCB板与胶嘴间的距离;胶嘴的大小;以及贴片胶固化曲线的设计;由点胶引起的焊接故障主要有两个:虚焊与掉片。

  3.1.1 虚焊

  虚焊主要是由于胶水污染焊盘所引起:一方面是胶量多,另一方面是胶水发生拖尾现象。由于胶量偏多而污染焊盘,可通过调节工艺参数如点涂压力、点涂时间及温度等,来适当减少胶量,以期达到理想的焊接效果。拖尾是贴片胶在SMT应用过程中常见的质量问题,具体解决办法可参考3.1.3中的内容。

  3.1.2 掉片

  掉片是指在波峰焊时,由于在高温下,已固化的贴片胶的粘接强度降低,在波峰的冲击下,致使部分组件掉在焊料槽中。引起的主要原因是:固化强度不够,点胶量不足,另一个原因就是气泡。现就研究中的主要工艺问题进行分析,提出解决的办法。

  3.1.3 点胶过程中的典型不良及解决办法,例举如下:

  胶量不稳定

  胶量不稳定会严重影响贴片质量:胶过少,会出现强度不够,造成波峰焊时元器件脱落;相反,贴片胶量过多,特别是对微小组件,若是粘在焊盘上,会防碍电气连接。

  原因及对策:

  a. 胶水中混有较大的团块,堵塞了点胶嘴,或是胶水中有气泡,出现空点。

  对策是使用去除了大颗粒、气泡的贴片胶。

  b.贴片胶粘度不稳定就进行点涂,则涂敷量不稳定。

  对策是将贴片胶置于密封恒温的容器内,待其温度恒定后取出使用。判断粘度是否合适,可采用以下方法:将胶水装于机器上,打开吹气气压,然后,观察胶水流淌情况,若胶水连成一线快速流下,则说明胶水粘度合适;若胶水流淌速度缓慢,或成段状流下,则说明胶水粘度不合适。

  c.点胶头长时间放置不使用,一开始的几次点胶肯定会出现点胶量不足的情况,所以,每一块印制板、在开始使用每个点胶头时,都要先试点几次,这可以在点胶程序中进行设置。

  d.若胶量过大或过小比较普遍,可根据情况适当调整点胶压力。

  拖尾

  所谓拖尾,就是点胶时贴片胶不能断开,在点胶头移动方向贴片胶呈丝状连接的现象。拖尾较多,贴片胶覆盖在印制板焊盘上,会引发焊接不良,特别是使用尺寸较大的胶嘴时,更易发生这种现象。贴片胶拉丝主要是受其主成分粘性的影响和点涂条件的设定。

  解决办法:

  a.加大点胶头行程,降低移动速度,这将会降低生产节拍。

  b.选择低粘度、高摇溶性材料的贴片胶。

  c.将温控器的温度稍微设高一些。
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