PCB 组装之SMT 工艺详解：从焊膏印刷到回流焊的精准控制
来源：捷配
时间: 2025/09/28 09:23:53
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SMT 工艺详解
SMT（表面贴装技术）是当前 PCB 组装的主流工艺，占比超 80%，适用于手机、电脑、智能设备等高密度电子组件。与 THT 工艺相比，SMT 通过 “焊膏印刷 - 元件贴装 - 回流焊” 的自动化流程，实现元件的高密度集成（如 0201 元件可在 1cm² 内贴装 25 个），但对工艺参数的精度要求极高 —— 焊膏厚度偏差 5μm 会导致虚焊率从 0.1% 升至 5%，回流焊温度偏差 ±5℃会引发焊锡氧化或元件损坏。今天，我们深入解析 SMT 组装的三大核心工序（焊膏印刷、元件贴装、回流焊），聚焦参数控制、常见问题与优化策略，帮你掌握 SMT 工艺的关键技术。?
一、核心工序 1：焊膏印刷 —— 焊接质量的 “基础防线”?
焊膏印刷是 SMT 的第一步，也是最易引入缺陷的环节（约 40% 的 SMT 缺陷源于印刷问题），核心目标是 “均匀、精准地在焊盘上涂抹焊膏”，为后续焊接奠定基础。?
1. 焊膏选型与准备?
- 焊膏成分与选型：?
- 成分：焊锡粉末（占比 85%~90%，粒径 20~45μm）+ 助焊剂（10%~15%，含松香、活化剂）；?
- 选型依据：?
- 焊接温度：无铅焊膏 SAC305（Sn96.5Ag3.0Cu0.5，熔点 217℃，适配多数场景）、低温焊膏 Sn42Bi58（熔点 138℃，适配热敏元件如 LED）；?
- 元件密度：高密度元件（BGA、0201）选细粒径焊膏（20~30μm），避免堵塞钢网开口；?
- 可靠性要求：汽车电子选无卤素焊膏（符合 IEC 61249-2-21 标准），减少腐蚀风险。?
- 焊膏准备：?
- 回温：从冰箱（2~8℃）取出后，室温回温 4~8 小时，避免水汽凝结（水汽会导致焊接时出现锡珠）；?
- 搅拌：手动搅拌 5~10 分钟或机器搅拌 2~3 分钟，确保焊锡粉末与助焊剂均匀混合（搅拌不均会导致焊膏粘度波动 ±20%）；?
- 粘度测试：用粘度计（精度 ±5Pa?s）测量，标准粘度 80~120Pa?s（室温 25℃），粘度超 150Pa?s 需添加稀释剂（≤5%）。?
2. 钢网选择与安装?
- 钢网材质与厚度：?
- 材质：不锈钢（304 材质，硬度 HV 200~250），耐磨损（使用寿命≥5 万次印刷）；?
- 厚度：根据元件封装选择，0402 元件选 0.12mm 厚钢网，QFP 元件（引脚间距 0.5mm）选 0.1mm 厚钢网，BGA 元件（球径 0.4mm）选 0.1mm 厚钢网；?
- 钢网开口设计：?
- 开口原则：开口尺寸略小于焊盘尺寸（如 0402 焊盘 0.3mm×0.2mm，开口 0.28mm×0.19mm），避免焊膏过多导致桥连；?
- 特殊开口：BGA 开口为圆形（直径 = 球径 ×0.8，如 0.4mm 球径开口 0.32mm），QFP 开口为长方形（长度 = 引脚长度 - 0.2mm，宽度 = 引脚宽度 + 0.1mm）；?
- 钢网安装：?
- 定位：通过钢网定位孔与印刷机平台对齐，偏差≤±0.01mm；?
- 固定：用螺丝或磁铁固定，确保印刷时钢网无位移（位移会导致焊膏偏移）。?
3. 印刷参数控制与优化?
- 核心参数：?
- 印刷速度：20~40mm/s，速度过快（＞50mm/s）会导致焊膏填充不足，过慢（＜15mm/s）会导致焊膏溢边；?
- 印刷压力：10~20N，压力过大（＞25N）会导致焊膏过薄（厚度偏差 - 20%），过小（＜8N）会导致焊膏过厚（+20%）；?
- 焊膏厚度：30~50μm（偏差≤±10%），用激光测厚仪（精度 ±1μm）抽样检测（每 50 片 PCB 测 1 片，每片测 10 个点）；?
- 脱模速度：1~3mm/s，脱模过快（＞5mm/s）会导致焊膏拉尖，过慢（＜0.5mm/s）会导致焊膏残留钢网。?
- 常见问题与解决：?
- 焊膏缺料：原因是钢网开口堵塞或焊膏粘度高，解决方法是清理钢网开口（用超声波清洗机）或添加稀释剂；?
- 焊膏溢边：原因是印刷压力过大或开口尺寸过大，解决方法是降低压力（减少 2~3N）或缩小开口尺寸（5%~10%）；?
- 焊膏偏移：原因是钢网定位偏差，解决方法是重新校准钢网（偏差≤±0.01mm）。?
二、核心工序 2：元件贴装 —— 精准定位的 “关键环节”?
元件贴装是将 SMD 元件从包装中取出并精准贴装到 PCB 焊盘上的过程，依赖贴片机的高精度定位与视觉识别，核心目标是 “位置精准、压力适中”，避免元件偏移或损坏。?
1. 贴片机选型与配置?
- 贴片机类型：?
- 高速贴片机：如 Yamaha YSM40R，贴装速度≥30000 点 / 小时，适配 0201、0402 等小元件，精度 ±0.05mm；?
- 高精度贴片机：如 Fuji NXT III，贴装速度≥15000 点 / 小时，适配 BGA、QFP 等高精度元件，精度 ±0.02mm；?
- 混合贴片机：兼顾高速与高精度，适配多类型元件的生产线（如手机主板，含 0402、QFP、BGA）。?
- 关键配置：?
- 视觉系统：CCD 相机（分辨率≥500 万像素）+ 激光传感器，用于识别元件型号、方向与 PCB 基准点（Mark 点）；?
- 吸嘴：根据元件封装选择，0402 元件用 0.3mm 直径吸嘴，QFP 元件用定制吸嘴（匹配元件尺寸），BGA 元件用真空吸嘴（避免压伤锡球）；?
- 送料器：卷带送料器（适配 SMD 卷带包装）、托盘送料器（适配 BGA、QFP 托盘包装），送料精度 ±0.02mm。?
2. 贴装参数控制?
- 定位精度控制：?
- PCB 定位：通过 Mark 点定位（Mark 点直径 1~2mm，对比度≥80%），定位偏差≤±0.01mm；?
- 元件识别：视觉系统识别元件外形、引脚数量（如 QFP-64 识别 64 个引脚），识别准确率≥99.9%，避免错料；?
- 贴装偏移：X/Y 方向偏移≤±0.1mm（0402 元件≤±0.05mm），角度偏移≤±1°，用 AOI 检测偏移率（≤0.5%）。?
- 贴装压力与速度：?
- 贴装压力：5~20g，根据元件尺寸调整，0201 元件 5~8g（避免压碎元件），QFP 元件 15~20g（确保元件与焊膏贴合）；?
- 贴装速度：10~30mm/s，速度过快（＞40mm/s）会导致元件冲击过大，过慢（＜5mm/s）会降低效率。?
- 常见问题与解决：?
- 元件错装：原因是视觉识别错误或 BOM 信息错误，解决方法是校准视觉系统（提高对比度）或核对 BOM 清单；?
- 元件偏移：原因是贴装压力不足或送料器偏差，解决方法是增加压力（2~3g）或校准送料器（偏差≤±0.02mm）；?
- 元件损坏：原因是贴装压力过大或吸嘴尺寸不匹配，解决方法是降低压力（2~3g）或更换适配吸嘴。?
三、核心工序 3：回流焊 —— 形成可靠焊点的 “最后一步”?
回流焊是通过加热使焊膏熔融并固化，形成元件与 PCB 焊盘的可靠连接，核心目标是 “焊锡充分熔融、元件无损伤”，温度曲线的精准控制是关键。?
1. 回流焊炉结构与温度曲线?
- 炉体结构：?
- 预热区（3~4 段）：温度 80~120℃，占炉长 30%~40%，作用是去除焊膏溶剂、活化助焊剂；?
- 恒温区（1~2 段）：温度 120~150℃，占炉长 20%~30%，作用是使 PCB 与元件温度均匀，避免后续高温冲击；?
- 回流区（1~2 段）：温度 230~250℃（无铅焊膏），占炉长 20%~30%，作用是焊锡熔融（温度需高于熔点 15~30℃）；?
- 冷却区（2~3 段）：温度从 250℃降至 60℃以下，占炉长 20%~30%，作用是焊锡固化，形成金属间化合物（Cu?Sn、Cu?Sn?）。?
- 温度曲线参数（无铅焊膏 SAC305）：?
- 升温速率：1~2℃/s（预热区），避免溶剂快速逸出导致锡珠；?
- 恒温时间：60~90s（恒温区），确保助焊剂充分活化；?
- 回流时间：30~60s（温度≥217℃），确保焊锡完全熔融；?
- 峰值温度：235~245℃，避免超元件耐温（如电容耐温 260℃）；?
- 降温速率：2~3℃/s（冷却区），避免内应力导致 PCB 翘曲。?
2. 温度曲线优化与常见问题?
- 曲线优化依据：?
- PCB 厚度：厚 PCB（＞2.0mm）需延长预热与恒温时间（各增加 20%），确保内部温度均匀；?
- 元件密度：高密度 PCB（元件占比≥60%）需降低升温速率（1℃/s），避免局部过热；?
- 热敏元件：如 LED（耐温 220℃）需降低峰值温度（230~235℃），缩短回流时间（30~40s）。?
- 常见问题与解决：?
- 虚焊：原因是峰值温度不足或回流时间短，解决方法是提高峰值温度（5~10℃）或延长回流时间（10~20s）；?
- 桥连：原因是焊膏过多或升温速率快，解决方法是减少焊膏厚度（5~10μm）或降低升温速率（0.5℃/s）；?
- 元件立碑：原因是元件两端焊膏量不均，解决方法是调整钢网开口（使两端焊膏量偏差≤10%）。?
SMT 工艺的三大核心工序需 “参数协同、精准控制”，焊膏印刷确保基础质量，元件贴装保障定位精度，回流焊形成可靠焊点，三者共同决定 SMT 组装的良率与可靠性。
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