某双面电路板电子装联工艺设计

陈　真

（宜昌测试技术研究所，湖北 宜昌443000）

0　引言

某电路板为双面板，表面焊接元器件包括贴片式、分立式及插座类。受本所电装生产能力限制，原生产模式为先外协加工完成焊装工作，回所后进行功能调试，但调试一次通过率约为80%，随着本所电装生产能力的提升，现转为自主焊装，我所现阶段对表面贴装工艺技术缺乏系统研究，且面临表面贴装设备运行精度不高等实际问题。

本文分析了该电路板电子装联的工艺难点和工艺实施的重要控制点，并结合现有单位实际电装生产能力，经工艺实验，制定出一套合理的电子装联工艺方案，显著提升电路板焊装后调试一次通过率，为电路板批量生产提供工艺保障。

1　工艺技术分析

1.1　结构特点

某电路板结构如图1所示，该电路板元器件主要包括阻容类器件、二极管、三极管、集成电路等，具体分类统计如表1所示，贴片类元器件焊脚间距统计如表2所示。由表1可知，贴片类器件种类占70%，贴片类器件数量占83%.由表2可知，最小焊盘间距为0.35 mm，其次较小焊盘间距为0.5 mm，焊盘间距属于细间距，生产时需重点控制。

表2　某电路板贴片元器件焊脚间距统计表

1.2　工艺难点

（1）焊膏印刷质量：在SMT生产过程，第一环节即为焊膏印刷，印刷质量对整个生产过程的影响至关重要，据统计，在PCB设计正确、元器件和印制板质量有保证情况下，表面组装质量问题中有60%～70%为焊膏印刷所致。而与焊膏印刷质量有关的主要因素包括：焊膏特性、模板、印刷工艺参数、操作工艺流程等。焊膏印刷过程若控制不到位，则会影响器件焊接质量，导致调试不通过。

（2）贴片质量：贴片过程位于焊膏印刷之后，也是SMT生产过程关键一道，贴片机主要作用是将贴片元器件准确安装到PCB的焊盘位置，其主要动作是拾和放。当使用贴片机自身硬件软件条件无法改变时，则影响贴片质量的关键因素包括贴片力、贴片的速度/加速度、贴片机的贴片精度、元器件等。所以对贴片机的工艺参数设置必须严格控制，以满足贴片质量要求。

（3）回流炉使用：回流炉作为表面SMT生产的一个主要设备，它的正确使用可进一步确保焊接质量和产品质量，回流焊主要是设置温度曲线，需说明的是实际区间温度不一定就是该区的显示温度，所以实际生产时必须对炉内实际区间温度进行严格控制，以满足回流要求。

2　工艺方案设计

2.1　工艺流程

电路板双面均含有表面贴装器件，需先进行两次回流焊接，最后再进行分立器件手工焊接来完成整个电路板的焊接，鉴于反面表贴器件的体积小及重量较轻，为防止正面表贴器件回流焊接时，PCB板下面器件受热而产生位置偏移，所以先进行反面表贴器件的贴装及焊接，电路板整个电子装联工艺流程如图2所示。

图2　某电路板电子装联工艺流程

2.2　锡膏印刷

（1）焊膏选择：挑选焊膏时，应根据元器件电极镀层要求来确定焊膏合金组成[1]；根据元器件最小间隙来确定焊膏颗粒等级；根据施膏方法来确定焊膏粘度[2]。由于电路板使用元器件电极镀层均不含Ag，结合单位实际，采用手工漏板印刷的施膏方法，而元器件最小间隙为0.5 mm属于细间距器件，因此本文选择常见Sn63/Pb37（3 型），粘度为 700～1 300 Pa·s的焊膏。

（2）焊膏使用：为保证良好的印刷效果，作业现场的温度应控制在5°C～35°C，湿度低于80%，焊膏从冰箱提前取出，在室温下不打开封口进行回温，回温放置4 h以上才开使用，使用前需搅拌3～5 min，过期的锡膏禁止使用。未开封已回温的锡膏在作业环境下放置超过24 h应重新放回冷藏室存储，同一瓶锡膏的回温次数不能超过2次。开封后未用完锡膏，使用过程应及时盖上内盖并拧紧外盖，开封24 h后或表面有干结的锡膏不能再用，应报废处理。新鲜锡膏和用过（回收）的锡膏应分开存放，不放入同一个瓶子。印刷由锡膏PCB板1 h内应进行器件贴装4 h内完成回流焊接。

（3）焊膏印刷：选择不锈钢材质刮刀，采用无尘纸和无水乙醇将钢网擦拭干净，固定至丝印机上，将PCB板放入丝印机，调整钢网及PCB板位置，使钢网漏孔于焊盘完全重合，将搅拌均匀的焊膏以“少量多次”原则放置于钢网上，保持刮刀与钢网间呈45°角，压力适当，用刮刀将焊膏在钢网上按同一方向刮，停留约3 s后轻轻抬起钢网脱模。印刷10块PCB后清洗干净钢网再重复印刷。

2.3　表面贴装

（1）程序编制：根据元器件规格大小，将贴片类元器件安装至不同规格飞达，之后将飞达按照工位号安装至BOREY-S24FV型贴片机。根据元器件高度，以先贴低后贴高的顺序原则，分别完成正、反面贴装程序的吸嘴号、料架号、旋转角度、吸料高度、贴片高度等相关参数设置，其中正反面部分贴装器件参数设置如表3~表4所示。

表3　某电路板反面自动贴装部分参数设置（BOREY-S24FV型贴片机）

表4　某电路板正面自动贴装部分参数设置（BOREY-S24FV型贴片机）

（2）程序测试：参数设置完毕后，以贴片机空运行方式，检查正反面贴装程序的正确性及合理性，应运行连续无卡滞，经测试合格的程序保存至贴片机中相应程序编号内，并做好版本管理，每次重启贴片机时，调用已经编号程序进行测试。

2.4　回流焊

选择T-962C型抽屉式回流炉中预置好Sn63/Pb37温度曲线，将热电偶采用耐高温胶布粘贴至PCB电路板上，通过RX4000B型温度记录仪实时监测温度变化情况，为防止部分区域内温度过高导致损坏器件，确定如图3所示电路板摆放区域。

图3　某电路板回流焊接摆放区域

2.5　正确性检查

鉴于实际电装能力，完成所有器件焊接后，除对器件类型、型号及极性进行检查外，经识别重点对焊脚间距为0.5 mm的主控芯片PIC18F6520及焊脚间距为0.35 mm的CRN1608B4R型电阻排进行过程控制，其在20倍高清视频放大检测系统下经100%检查，确保其焊点无桥接虚焊情况。

2.6　清洗烘干

焊装完电路板用毛刷和无水乙醇对该电路板上各元器件进行清洗，清洗三遍，每遍清洗都要更换无水乙醇，清洗完毕将电路板放置于烘箱内按照50℃±5℃烘6 h，清洗烘干后电路板实物如图4所示。

图4　某电路板正反实物

3　结束语

电子装联工艺方案是否合理，直接影响器件焊装质量，某电路板采用上述工艺方案中各项工艺措施和方法，经小批量生产工艺验证，焊装后调试一次通过率为95%，为该电路板批量生产提供了工艺保障。