一種SMT貼片工藝的制作方法

本發明涉及一種電路板的貼片技術，特別涉及一種smt貼片工藝。

背景技術：

由于電子產品電路板不斷小型化的需要，出現了片狀元件，傳統的焊接方法已不能適應需要。隨著表面貼裝技術的發展，作為表面貼裝技術一部分的回流焊機也得到相應的發展，其應用日趨廣泛，幾乎在所有電子產品領域都已得到應用。回流焊機的焊接箱體內形成的焊接腔內具有加熱器，以便將焊接腔內的電路板上元件通過熔化的焊錫膏與電路板焊接在一起。

現有的貼片工藝如申請公布號為cn104694029a、申請日為2015年3月11日的中國專利公開的一種smt貼片工藝，其包括以下工藝流程：來料檢測-點貼片膠-貼片-烘干-回流焊接-清洗-檢測-返修。其中，在貼片工藝中，因為各自因素會在焊接處產生氣泡,而貼片層中氣泡的存在嚴重影響了器件的質量,可導致接觸電阻過大和散熱性能差等；還會降低器件的可靠性,如焊錫的老化、金屬間化合物的形成和分層,最終導致芯片破裂。氣泡還會使功率mos管熱阻增大,引起器件很多電學參數的漂移,如導通電阻rds增大、閾值電壓漂移,同時造成器件安全工作區嚴重縮小。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種smt貼片工藝，其具有減少貼片層中氣泡效果。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種回流焊貼片工藝，包括以下步驟：

s1、印刷錫膏，通過光學相機對電路板進行檢測無誤后，將電路板貼于鋼網板下方，通過無鉛刮刀在鋼網板上方移動的同時，將錫膏通過鋼網板上的網孔將錫膏印刷到電路板上；

s2、貼片，將完成步驟s1后的電路板送入貼片機中貼片；

s3、中間檢查，檢查元件的極性有無反向、貼裝是否偏移、有無短路、有無少件或多件、有無少錫；

s4、回流焊接，將完成s3步驟后的電路板送入回流焊爐進行回流焊接，在回流焊接的同時進行氣柱按壓和減壓逸泡；

氣柱按壓，通過向電路板上噴射豎直氣柱在電路板上元器件產生一定壓力；

減壓逸泡，在回流焊接的同時逐步降低回流焊爐內氣壓；

s5、爐后檢查，對步驟s4后的電路板進行光學影像對比檢查。

如此設置，在回流焊接的時候，進行降壓處理，可以避免在焊接過程中產生巨型氣泡形成空洞，或者巨型氣泡逃逸出來造成爆炸性排氣，帶出很多細小錫珠，通過降壓在焊接區內形成負壓，并通過噴氣對電路板元器件進行按壓，在錫膏上產生一定的壓力，使氣泡更容易逸出，結合負壓作用，使得焊接過程中的小氣泡非常容易逃逸出來，不易形成巨型氣泡、不會產生錫珠飛濺。

進一步優選為：所述步驟s4回流焊接過程的溫度變化分為預熱區、焊接區和冷卻區，所述預熱區的溫度呈遞增設置且低于200℃，所述焊接區的最高溫度低于260℃，所述冷卻區溫度呈遞減設置。

如此設置，預熱區設置在于將電路板從環境溫度升至回流焊接所需的溫活性度，錫膏內的較低熔點溶劑揮發，并降低對元器件之熱沖擊。焊接區(回流區)錫膏以高于熔點以上溫度的液相形式存在，在此溫度區間，錫膏中的金屬顆粒熔化，發生擴散、溶解、化學冶金，在液態表面張力作用下形成金屬間化合物接頭。在離開焊接區后，基板進入冷卻區，便于進行下道工序。

進一步優選為：所述預熱區包括一次升溫區、保溫區和二次升溫區，所述保溫區內的溫度區間為130-200℃，所述一次升溫區的升溫速度小于5℃/s，所述二次升溫區的升溫速度小于4℃/s；所述保溫區的區間內的時間為40-120s。

如此設置，目的在于升溫速度不能太快，溫度不能太高，否則可能會引起錫膏中焊劑成分惡化，形成錫球、橋接等缺陷，同時使元器件承受過大的熱應力而翹曲；而在一次升溫區由于從環境溫度開始升，此時溫度低，升溫速度較快產生影響可以忽略，但在能耗以及生產時間上可以加快許多。

二次升溫段使得溫度快速升至錫膏的熔點，這個階段要求升溫速率快，否則錫膏中助焊劑活性會降低，焊料合金發生高溫氧化，形成不良焊接接頭，在該階段，助焊劑清洗焊接面的氧化層，并保持一定的焊接活性，便于在焊接區形成良好的金屬間化合物接頭。

在保溫區內保持一定時間使得焊劑開始活躍，并使電路板各部分在到達回流區前潤濕均勻，錫膏中還有沒完全揮發完的溶劑進一步揮發。

進一步優選為：所述焊接區的溫度區間為180-260℃，所述焊接區內溫度呈先升后間變化且兩端溫度相同，所述焊接區內的最低溫度大于保溫區內的最高溫度；所述焊接區的區間內的時間為30-90s。

如此設置，目的在于若焊接區的峰值溫度過高、回流時間過長，可能會導致金屬間化合物晶粒過大生長，力學性能和電性能受到影響，焊點高溫氧化嚴重、顏色變暗，同時熱熔小的元器件可能受損等；若溫度太低、回焊時間短，可能會造成焊料與電路板不能完全潤濕，形成球狀焊點，影響導電性能，對具有較大熱容量的元器件來說，熱量不足，焊點連接不牢固形成虛焊。其中，焊接區的最高溫度有錫膏的材料而定。

進一步優選為：所述冷卻區的冷卻速度小于4℃/s。

在此階段，若冷卻速率太快，巨大的熱應力可能會造成焊點產生冷裂紋、led燈珠炸裂甚至造成電路板變形。若冷卻速率太慢，焊點結晶時間長，形核率低，足夠的能量會使金屬間化合物晶粒長得過于粗大，難以形成細小晶粒的金屬間化合物接頭，使焊點強度變差。

進一步優選為：所述氣柱按壓使用氣體為惰性氣體、在電路板附近產生低氧氣氛，且在該過程中電路板與豎直氣柱保持相對靜止。

如此設置，通過氣柱在需要焊接的元器件上產生一定的壓力，同時，由于使用的是惰性氣體，可以將焊接點附近的空氣排開，降低焊接點附近的含氧量，形成低氧氣氛，而回流焊接在低氧環境下在一定程度上可以優化焊接效果，減少瑕疵產生，同時削弱在焊接過程中錫膏表面的氧化，降低氧化層對氣泡的阻擋，使得氣泡更易逸出。

進一步優選為：所述氣柱按壓的過程中，當溫度至少大于150℃開始降壓。

如此設置，目的在于通過大量實驗表明大多數錫膏其氣泡大都是在150℃后產生，此時再進行減壓可以減短減壓時間。

進一步優選為：所述步驟s4回流焊接中的降壓時間為30-50s，最低氣壓降至40-2mbar。

如此設置，在較短的時間內迅速降壓，使得焊接過程中小氣泡可以很好的逃逸出，有效降低氣泡、空洞的產生以及避免錫珠飛濺的缺陷產生。

進一步優選為：在電路板進入所述步驟s1前先在烘箱中預烘4-6h，溫度為90-110℃。

如此設置，在印刷錫膏前對電路板進行烘干處理，盡可能的消除電路板中的水汽，減少在回流焊接過程中因為水汽產生的氣泡數量。

進一步優選為：所述鋼網板上網孔為倒錐形的圓孔。

如此設置，圓形孔形成的圓形錫膏表面積更大，再加上錐形設置，進一步增大表面積，使得在回流焊接時更容易使小氣泡逃逸出。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：通過預先烘干電路板減少水汽的產生，減小回流焊接是產生的氣泡量，在回流焊接過程的通過結合溫度變化和減小氣壓使得產生的氣泡變少且可以很好的逃逸出，在加上表面積的增大，使得最終在焊接過程中產生的氣泡降低到6％以下。

附圖說明

圖1是回流焊接的溫度曲線圖；

圖2是回流焊接中溫度曲線與氣壓曲線的關系圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的保護范圍內都受到專利法的保護。

實施例1-56：一種smt貼片工藝，包括以下步驟：

s0、烘干，將準備進行焊接的電路板送入烘箱中預烘4-6h，烘干溫度為90-110℃；

s1、印刷錫膏，通過光學相機對電路板進行檢測無誤后，將電路板貼于鋼網板下方，通過無鉛刮刀在鋼網板上方移動的同時，將錫膏通過鋼網板上的網孔將錫膏印刷到電路板上，錫膏為sn-ag-cu系合金焊料，其中，鋼網板上網孔為倒錐形的圓孔用以增大印刷在電路板上的錫膏的表面積；

s2、貼片，將完成步驟s1后的電路板送入貼片機中貼片；

s3、中間檢查，檢查元件的極性有無反向、貼裝是否偏移、有無短路、有無少件或多件、有無少錫，檢測無誤后進入下道工序；若檢查出有問題，對電路板進行及時人工調整，然后送入下道工序；

s4、回流焊接，將完成s3步驟后的電路板送入回流焊爐進行回流焊接，其中，回流焊過程中的回流溫度曲線如圖1所示，其分為預熱區、焊接區和冷卻區三個過程，預熱區設置在于將電路板從環境溫度升至回流焊接所需的溫活性度，錫膏內的較低熔點溶劑揮發，并降低對元器件之熱沖擊。焊接區(回流區)錫膏以高于熔點以上溫度的液相形式存在，在此溫度區間，錫膏中的金屬顆粒熔化，發生擴散、溶解、化學冶金，在液態表面張力作用下形成金屬間化合物接頭。在離開焊接區后，基板進入冷卻區，通過風冷等方式對焊接點以及電路板進行冷卻。

其中，預熱區包括一次升溫區、保溫區和二次升溫區，一次升溫區的升溫速度小于5℃/s，保溫區內的溫度區間為130-200℃，電路板在保溫區的區間內的時間為40-120s(具體溫度區間范圍和時間根據錫膏材料而定)，二次升溫區的升溫速度小于4℃/s，將溫度快速上升到焊接所需溫度。

焊接區的溫度區間為180-260℃，其最低溫度大于保溫區內的最高溫度，焊接區峰波溫度為230-260℃，如圖1所示，焊接區內溫度呈先升后間變化且兩端溫度相同，電路板位于焊接區的區間內的時間為30-90s。

冷卻區的冷卻速度小于4℃/s，在此階段，若冷卻速率太快，巨大的熱應力可能會造成焊點產生冷裂紋、led燈珠炸裂甚至造成電路板變形。若冷卻速率太慢，焊點結晶時間長，形核率低，足夠的能量會使金屬間化合物晶粒長得過于粗大，難以形成細小晶粒的金屬間化合物接頭，使焊點強度變差。

在回流焊接的同時進行氣柱按壓和減壓逸泡，其中，氣柱按壓為通過向電路板上噴射豎直氣柱在電路板上元器件產生一定壓力，氣柱按壓使用氣體為惰性氣體、在電路板附近產生低氧氣氛，且在該過程中電路板與豎直氣柱保持相對靜止；

參照圖2，減壓逸泡工序為在回流焊接的同時逐步降低回流焊爐內氣壓，形成一定時間內的負壓使得焊接過程中的小氣泡很容易逃逸出來，不易形成巨型氣泡、不會產生錫珠飛濺。其中，在氣柱按壓過程中，當溫度至少大于150℃開始降壓，降壓時間為30-50s，最低氣壓降至40-2mbar。

s5、爐后檢查，對步驟s4后的電路板進行光學影像對比檢查。

不進行氣柱按壓生產出電路板其金屬空洞率結果見下表1：

表1實施例1-56的金屬空洞率檢測結果

經過氣柱按壓生產出電路板其金屬空洞率結果見下表2：

表2實施例57-112的金屬空洞率檢測結果

其中，一次升溫區的升溫速度用符號v1表示，二次升溫區的升溫速度用符號v2表示，冷卻速度用符號v3表示；保溫區的兩端溫度分別用t1和t2表示，焊接區兩端溫度分別用t3和t4表示；在保溫區的區間內的時間用符號t1表示，在焊接區的區間內的時間用符號t2表示，降壓時間用符號t3表示；回流焊接時最低氣壓用符號p表示。