随着经济和科学技术的发展，人们对具有多功能，微型化，高密度，高性能和高质量的电子产品提出了越来越高的要求。作为新一代的电子组装技术，表面组装技术被广泛应用于电子产品组装的各个领域，可以有效地实现电子产品“轻、薄、短、小、多功能”。SMT技术涉及诸如消费者通信、计算机、医疗电子产品、汽车、电子产品或军事航空和航天领域。因此，对于SMT行业而言，减少SMT焊接缺陷对提升电子产品的质量至关重要，高焊接质量是电子产品的生命保障。

然而，在实际制造中，通常会发生焊接缺陷，特别是在回流焊阶段。实际上，此阶段出现的焊接问题并非完全由回流技术引起，因为SMT焊接质量与BOM表的准备、锡膏印刷、PCB焊盘的可制造性、钢网设计、组件和PCB焊盘的可焊性、制造设备状态、焊料质量等等密切相关。

一、SMT贴片介绍

什么是SMT？

表面安装技术(Surface Mounting Technology)简称SMT。即在印制电路板表面直接贴装无引线或短引线的表面安装元件SMC和表面安装器件SMD。其主要流程主要有安装、点胶、贴装元器件、固化、焊接、清洗、检测和返修等。运用SMT技术可以有效实现电子设备微型化，具有性能可靠、成本低、自动化程度高、生产效率高等特点。良好SMT焊接其外观应具有良好的润湿性，元件高度适中，焊料用量适当，焊料完全覆盖焊盘和引线的焊接部位，焊接表面完整且平滑光亮。

SMT贴片工序较多，如下是SMT贴片加工的简单流程。

此过程的每个环节都可能出现问题，从而影响SMT的焊接质量，比如常会出现润湿不良、桥接、焊锡球、竖碑等缺陷。究其原因，主要有以下几个方面：

(1) PCB焊盘设计工艺不完善。这是导致SMT焊接缺陷的主要根源。常导致桥接、吊桥、旋转、元件漂浮移位、立碑现象的产生。

(2) 印刷工艺不当，常致使线路板印刷时出现拉尖、边缘不齐、凹形、错位、等现象。

(3) 贴装工艺设置不当。作为保证焊接质量的关键程序，常出现贴装元器件张冠李戴，贴装位置错误，贴装压力失当等问题。

(4) 焊接操作错误，预热区温控失当，峰值温控不合理，冷却速度欠妥。

如何减少SMT焊接缺陷，提高焊接质量成为SMT生产中的关键因素。在本文中，将讨论和分析可能影响SMT焊接质量的元素，以避免在实际制造中出现类似问题。

二、BOM表-物料准备

物料作为SMT贴装的重要组成元素之一，其质量和性能直接影响回流焊接质量。具体来说，必须考虑以下方面：

a.组件包装必须满足安装规程的自动安装要求。

b.零件图形必须满足自动SMT的要求，因为它必须具有高尺寸精度的标准形状。

c.组件的可焊端和PCB焊盘的焊接质量应满足回流焊的要求，并且组件和焊盘的可焊端不得被污染或氧化。如果组件和PCB焊盘的可焊接端遭受氧化，污染或潮湿，则可能会发生一些焊接缺陷，例如润湿不良，伪焊接，焊珠或空腔。对于湿度传感器和PCB管理尤其如此。湿度传感器必须在真空包装后存储在干燥箱中，并且有必要在下一次制造之前进行烘烤。

三、PCB焊盘的可制造性设计-PCB焊盘的设计工艺

PCB焊盘设计是PCB线路设计的重中之重。它直接确定元器件在基板上的焊接位置，合理的线路设计能提高焊点的可靠性、减少的焊接缺陷、提升焊盘的可清洗性，降低检修量。正确的焊盘设计可以通过熔融焊锡表面张力的作用将存在少量贴放偏差的元件拉回近似目标位置，还可以提高端口与印制板焊盘的可焊性。所以焊盘设计设计时应尽量考虑两端焊盘对称，保证焊锡表面张力平衡，合理控制焊盘宽度，保持恰当的焊盘间距，留足端头或引脚与焊盘问的搭接尺寸，以便形成弯月面。

SMT的水平取决于PCB设计质量，并且是影响表面安装质量的第一要素。基于来自HP的统计，70％至80％的制造缺陷从派生PCB设计问题在基板材料的选择，换算元件布局，焊盘和导热焊盘设计，焊料掩模设计，组件的封装类型，组件的方法，透射边界，通过定位，光学定位点，EMC（电磁兼容性）等。

对于具有正确焊盘设计的PCB，即使在表面安装过程中发生了少许歪斜，也可以在熔融锡的表面张力的作用下对其进行校正，这称为自动定位或自校正效应。但是，如果PCB焊盘的设计不正确，即使安装位置非常准确，焊接缺陷仍然会遇到，例如元件位置偏移和立碑。因此，在SMT焊盘设计方面必须仔细考虑以下方面。

1）焊盘的对称性。对称使用焊盘的同一个元件严格保持对称性，以形成理想焊点。为了避免回流焊后的位置偏移和立碑问题，对于0805及以下的芯片组件，两端的焊盘在焊盘尺寸以及吸热和散热能力方面应保持对称，以保持熔化表面张力的平衡。锡焊如果一端在大铜箔上，建议使用单线连接来连接大铜箔上的焊盘。

2）焊盘之间的空间。为了确保组件末端或引脚与焊盘之间的搭接尺寸合适，当焊盘之间的空间太大或太小时，往往会导致焊接缺陷。

3）阻焊膜的开口尺寸宽度和长度分别应比焊盘尺寸大0.05mm．0.25mm，防止阻焊剂污染，避免连印和连焊。

4）阻焊膜的厚度应小于焊盘的厚度限制印制导线连通焊盘处的宽度不大于0.4mm或少于焊盘宽度的一半，与大面积导电区相连的焊盘应进行热隔离，尽量保证印制导线从焊盘的长边的中心处进行连接。

5）焊盘的剩余尺寸必须确保组件末端或引脚与焊盘之间搭接后的弯月形焊接点。

6）焊盘的宽度应与组件末端或引脚的宽度基本兼容。

7）请勿在焊盘上放置通孔。否则，在回流焊接过程中，熔化的锡可能会沿着通孔流走，从而导致伪焊接和锡不足。它可能会流到电路板的另一侧，从而引起短路。

8）导通孔布局应尽量在焊盘以外，无法避免时须用阻焊剂对流失通道进行阻断处理，在SMC／SMD下部尽量不设导通孔，以防焊料流失。

9）对多引脚元器件，引脚焊盘之间的短接处不允许直通。

10）焊盘内不能出现字符和图形标记，不可避免时需留足间距(>0.5mm)。

11）插引脚通孔略大于引脚线径0.05mm．0.3mm。

四、锡膏印刷

锡膏印刷技术的主要目的是解决与锡膏印刷量（锡膏的填充量和转移量）不兼容的问题。根据专业统计，在正确设计PCB的情况下，有60％的返工PCB是由于不良的锡膏印刷而导致的。在焊膏印刷中，必须记住三个重要的“S”：焊膏，钢网和刮板。如果选择正确，则可获得出色的印刷效果。

1、焊锡膏的质量

作为回流焊接的必要材料，焊膏是一种由合金粉末和焊剂（松香，稀释剂，稳定剂等）均匀混合而成的焊膏，其中合金粉末是构成焊点的关键元素。助焊剂是消除表面氧化，提高润湿性和确保焊膏质量的关键材料。就质量而言，一般而言，80％至90％的焊膏属于金属合金，而占其体积的50％。焊膏质量保障主要来自两个方面：存储和应用。焊膏通常存储在0到10℃之间，或者根据制造商的要求进行存储。对于其应用，SMT车间的温度必须为25℃±3℃，湿度必须为50％±10％。而且，它的恢复时间必须为4小时以上，并且在使用前必须进行充分搅拌，以使其粘度具有出色的适印性和脱模变形性。涂完锡膏后必须正确放置锡膏盖，涂有锡膏的电路板必须在两个小时内进行回流焊接。

2、钢网设计

钢网的关键功能在于在PCB焊盘上均匀地涂上焊膏。钢网是印刷技术中必不可少的，其质量直接影响锡膏印刷的质量。到目前为止，共有三种制造钢网的方法：化学腐蚀，激光切割和电镀。在以下方面得到充分考虑和适当处理之前，将无法确保模具设计。

1）钢板的厚度。为了保证焊膏的数量和焊接质量，钢网的表面必须光滑且平整，钢板厚度的选择应由引脚之间间距最小的组件决定。钢板的厚度与最小间距，部件的值之间的关系可总结在下表1中。

2）光圈设计。开口为梯形截面孔，开口为喇叭形。他们的墙壁光滑没有毛刺。宽厚比=孔的宽度/钢网的厚度（对于小间距QFP，IC）；面积比=孔的基本面积/孔的壁面积（对于0201，BGA，CSP零件）。

3）防焊球加工。在0603或以上CHIP组件的钢网孔上实施的防焊球处理可有效避免回流后产生焊球。对于焊盘太大的组件，建议使用网格划分以阻止过多的锡生成。

4）MARK标记。钢网B侧至少应产生3个MARK点，并且钢网应与PCB上的MARK兼容。为了增加印刷精度，应该有一对最长对角线距离的MARK点。

5）印刷方向。印刷方向也是一个关键的控制点。在确定印刷方向的过程中，彼此之间具有微小间距的组件不应太靠近导轨。否则，锡过多可能会导致桥接。

3、刮板机与刮刀

刮板基于其不同的硬度材料和形状，在某种程度上会影响印刷质量。通常，使用带有镀镍的钢刮板，通常使用60°的刮板。如果有通孔组件，建议使用45°刮刀，以增加通孔组件上的锡含量。

4、印刷工艺

据资料统计，如果PCB焊盘设计正确，元器件和印刷版质量有保证的前提下，SMT焊接问题70％源自于印刷工艺，包括拉尖、边缘不齐、凹形、错位、连印、少印的质量缺陷。要提高印刷质量，还得从模板、焊膏、印刷3个要素做好工艺控制。

(1)模板工艺。模板的功用是保证将焊膏印刷到印制线路板位置的正确性。其材质、制作方法和开孔大小都关乎印刷质量。因此，必须根据焊盘图形的中心距和形状，合理选择模板尺寸和材料，对细间距元器件必须使用具有较高弹性和较小摩擦系数的不锈钢板。

(2)焊膏的选用。焊膏的作用是实现贴装元器件和印制线路板之间的电气和机械连接与导通。不合适的焊膏材料就可能造成再流焊或者贴放元器件时出现引脚桥接现象。因此选择的焊膏在合成粉末颗粒、活性、组成、颗粒度、黏度、等方面都要满足工艺要求。

(3)控制印刷工艺。在E；P~U过程中印刷速度、刮刀压力、刮刀与网板的速度都要恰当，刮刀的速度和压力会影响焊膏的流变特性，刮刀压力太大，在焊接时就容易引起桥接。

5、印刷参数

印刷参数主要包括刮刀速度、刮刀压力、钢网脱膜速度、钢网清洗模式和频率等，刮刀与钢网的角度，以及锡膏的粘度之间存在一定制约关系，因此，只有正确控制这些参数，才能保证锡膏的印刷质量。一般而言，刮刀速度慢，可得到较好的印刷品质，但可能会导致锡膏形状模糊，速度太慢还会影响生产效率；如果刮刀速度过快，可能导致锡膏无足够的时间填入网孔，造成锡膏量不足。刮刀压力过高会导致网孔内的焊膏被拖出而造成少锡，还会加速钢网和刮刀的磨损，压力过低则导致锡膏印刷不完全。因此，许多SMT贴片加工厂在锡膏能够保持正常滚动的状态下，都会尽可能提高速度，并配合调整刮刀压力，以达到良好的印刷质量。脱膜速度过快会造成印刷锡膏拉尖或成型不良，速度太慢会影响生产效率。钢网清洗模式和频率如设置不当会造成钢网清洗不干净，窄间距产品容易连锡或钢网堵孔少锡。

6、设备精度

在高密度，小空间的印刷产品中，印刷精度和重复印刷精度会影响锡膏印刷的稳定性。

7、PCB支持

PCB支持是焊膏印刷的重要调整内容。如果PCB缺乏有效的支撑或支撑不当，则应使用厚的焊膏或不均匀的焊膏。PCB支撑件应布置得平坦且均匀，以确保钢网与PCB之间的紧密性。

五、贴装工艺-元件安装

贴装工艺是保证焊接质量的关键程序，作用是将贴装元器件准确地贴装到印制线路板上。在保证明细表和产品装配图要求、装配位号元器件的型号、类型、标称值的前提下，首先应该保证元件的贴装位置准确，保证元件焊端接触焊膏的图形与元器件的引脚或端头对齐；其次，贴片压力要适中，压力过大会引起焊膏过量尝试桥接，过小容易造成贴片位置偏移。

组件安装的质量取决于三个要素：正确选择组件，准确放置和合适的安装压力。正确选择组件是指组件必须与BOM的要求兼容的事实。正确的放置意味着必须正确安装坐标，并且安装规程的准确性必须确保安装稳定性并正确安装在焊盘上的组件。同时，必须注意安装角度，以确保组件的方向正确性。合适的安装压力是指组件的压制厚度，并且决不能太小或太大。可以通过设置PCB厚度，组件封装厚度，喷嘴的贴片机压力和调节贴片机的Z轴来确定贴装压力。

六、焊接工艺-回流焊

焊接环节较为常见焊接缺陷主要是温度设置不当，容易产生立碑、焊球等缺陷。防止焊接缺陷的方法其实非常简单，主要就是要把好温度关。

(1)预热区温控适宜。温升过快则温度达到峰值时间较多，焊膏中溶剂和水分难以完全挥发，易形成焊接球，而过慢则会引起活化剂过早耗尽，通常温升控制在3℃／s。

(2)峰值温控合理。较为常见峰值温度在220℃左右，过高会削弱焊点强度，造成焊点发脆；过低会产生冷焊或焊料熔融不充分的现象。

(3)合理控制冷却温度。冷却温降速度一般控制在7"C／s，速度过快会导致焊点裂纹，过慢易形成大结晶颗粒。

焊点的焊接质量取决于回流焊温度曲线的正确设置。良好的回流焊接曲线要求PCB上的所有安装组件都必须接受出色的焊接，并且焊接点应兼具出色的外观和高质量。如果温度升高太快，一方面，元件和PCB会受热，以至于元件容易损坏并且PCB变形。另一方面，焊膏中的溶剂挥发太快，金属复合物会溅出作为镀锡球。通常将峰值温度设置为比焊膏的熔点高30℃至40℃.如果温度过高且回流时间过长，则会损坏耐热组件或组件塑料。相反，焊锡膏不完全熔化会形成可靠的焊接点。为了提高焊接质量并阻止组件氧化，可以应用氮气回流焊接。回流曲线通常根据以下方面进行设置：

1）可以根据焊膏推荐的温度曲线进行设置。焊膏的成分决定了其活化温度和熔点。

2）根据耐热组件和贵重组件的热性能参数，对于某些特殊组件，必须考虑最高焊接温度。

3）应根据PCB基板的材料，尺寸，厚度和重量进行设置。

4）应根据回流焊炉的结构和温度区域的长度进行设置，并且不同的回流焊炉应具有不同的设置。

影响SMT焊接质量的因素很多，包括元件的可焊性，PCB质量，PCB焊盘设计，焊膏质量，PCB的制造质量，SMT制造设备状况，SMT各个环节的技术参数以及每个工人的操作技能。在这些要素中，组件，PCB和焊膏的质量以及PCB设计对于回流焊接质量保证至关重要，因为由这些要素导致的焊接缺陷很难或无法通过技术解决方案来解决。因此，提高卓越焊接质量的首要条件在于对材料质量的良好控制和出色的PCB焊盘设计。此外，焊膏印刷过程中各环节的技术参数，