探讨SMT 焊接中影响电源芯片质量的主要因素和改善措施

一、引言

SMT 以其高精度、高可靠性、小型化和生产效率高等优点，成为现代电子组装技术的主流。电源芯片在电子产品中负责电源管理和转换，其稳定工作对整个系统至关重要。然而，在 SMT 焊接过程中，由于多种因素的影响，电源芯片可能会出现虚焊、短路、焊点开裂等质量问题，导致电子产品性能下降甚至失效。因此，研究 SMT 焊接中影响电源芯片质量的因素并提出改善措施具有重要的实际意义。

二、影响电源芯片焊接质量的主要因素

2.1.元器件质量：电源芯片本身的质量是影响焊接质量的基础。若芯片引脚存在氧化、变形、共面性不良等问题，会导致焊接时引脚与焊盘接触不良，增加虚焊、短路等焊接缺陷的发生概率。例如，引脚氧化会阻碍焊料与引脚的润湿，使得焊点强度降低。

2.2.焊料质量：焊料的成分、颗粒度、助焊剂含量等对焊接质量有显著影响。质量不佳的焊料可能会出现熔点异常、流动性差、润湿性不好等问题。如助焊剂含量不足，无法有效去除芯片引脚和 PCB 焊盘表面的氧化物，影响焊接的可靠性。

2.3. PCB 焊盘设计：焊盘的尺寸、形状、间距等设计参数不合理会直接影响焊接质量。如果焊盘尺寸过大，会导致焊料过多，容易出现桥接短路；焊盘尺寸过小，则可能造成焊料不足，产生虚焊。对于电源芯片这种引脚较多、间距较小的元器件，焊盘间距设计不当还会增加引脚之间短路的风险。

2.4. 钢网设计 （1）钢网厚度：钢网厚度决定了锡膏的印刷量。对于电源芯片，若钢网厚度选择不当，会导致锡膏量过多或过少。锡膏量过多容易引起桥接短路；锡膏量过少则可能导致虚焊、焊点强度不够。（2）钢网开口设计：钢网开口的形状、尺寸和位置应与 PCB 焊盘和电源芯片引脚精确匹配。开口尺寸过小，锡膏印刷量不足；开口尺寸过大，会使锡膏量过多，增加焊接缺陷的可能性。开口形状不合理，如存在毛刺、不光滑等，也会影响锡膏的印刷质量。

2.5. 焊接工艺参数（1）回流温度曲线：回流温度曲线是回流焊接过程中的关键参数，包括预热区、保温区、回流区和冷却区的温度和时间设置。如果预热温度过高或时间过长，会使焊膏中的助焊剂提前挥发，导致焊接时润湿性变差；回流温度过高或时间过长，会使焊点过热，出现焊点开裂、芯片损坏等问题；而回流温度过低或时间过短，则焊料无法充分熔化，造成虚焊。（2）焊接速度过快：焊料来不及充分润湿芯片引脚和 PCB 焊盘，容易产生虚焊；焊接速度过慢，会使焊点在高温下停留时间过长，增加焊点氧化和芯片损坏的风险。

2.6.设备精度（1）贴片机精度：贴片机的贴片精度直接影响电源芯片的贴装位置。如果贴片机的定位精度不足，导致芯片贴装偏移，会使引脚与焊盘不能良好对准，增加焊接缺陷的发生概率。例如，芯片引脚与焊盘部分重叠或错位，容易造成虚焊、短路等问题。（2）印刷机精度：印刷机的印刷精度影响锡膏印刷的位置和量的准确性。印刷机的重复定位精度差，会导致锡膏印刷位置偏差，使得芯片引脚与锡膏不能正确对应，影响焊接质量。

三、改善措施

3.1 材料质量控制：在采购电源芯片等元器件时，应选择质量可靠的供应商，并加强进货检验。通过外观检查、引脚共面性检测、可焊性测试等手段，确保元器件质量符合要求。对于不合格的元器件，坚决予以退回，避免其进入生产环节。

3.2 焊料的正确选择与储存：根据焊接工艺要求和电源芯片的特点，选择合适成分和性能的焊料。同时，要注意焊料的储存条件，按照规定的温度和湿度要求进行存放，避免焊料受潮、氧化等，确保其在使用时性能稳定。

3.3 优化 PCB 设计，合理设计焊盘：根据电源芯片的数据手册和焊接工艺要求，精确设计焊盘的尺寸、形状和间距。确保焊盘尺寸与芯片引脚匹配，以保证焊接时焊料的适量分布，避免出现焊料过多或过少的情况。

3.4 优化钢网设计，精确计算钢网厚度：根据电源芯片引脚的尺寸、间距以及焊接工艺要求，通过计算的方法，精确确定钢网的厚度。确保锡膏印刷量既能满足焊接要求，又不会过多或过少。对于不同类型和尺寸的电源芯片，可以采用定制化的钢网，以提高焊接质量。同时，钢网开口的形状应尽量与 PCB 焊盘和芯片引脚形状一致，且保证开口边缘光滑、无毛刺。

3.5 优化焊接工艺参数：针对不同类型的电源芯片和焊料，通过试验和分析，优化回流温度曲线，控制焊接速度，确定合适的预热区、保温区、回流区和冷却区的温度和时间参数，使焊膏在回流焊接过程中能够充分熔化、润湿和扩散，形成良好的焊点。同时，要定期对回流温度曲线进行检测和调整，确保其稳定性和一致性。

3.6 设备维护与精度校准

定期维护贴片机：制定严格的贴片机维护计划，定期对贴片机进行清洁、润滑、检查和保养。及时更换磨损的部件，如吸嘴、送料器等，确保贴片机的机械性能和电气性能良好。同时，定期对贴片机进行精度校准，保证芯片的贴装位置准确无误。

校准印刷机精度：定期对印刷机进行精度检测和校准，确保印刷机的刮刀压力、印刷速度、脱模速度等参数稳定可靠。检查钢网与印刷机的配合精度，保证锡膏印刷的位置和量的准确性。通过定期维护和校准设备，提高设备的稳定性和可靠性，从而保证焊接质量。

四、结论

在 SMT 焊接过程中，影响电源芯片质量的因素是多方面的，包括材料质量、PCB 设计、钢网设计、焊接工艺参数以及设备精度等。通过对这些因素的深入分析，并采取相应的改善措施，如严格控制材料质量、优化 PCB设计和钢网设计、优化焊接工艺参数以及加强设备维护与精度校准等，可以有效提高 SMT 焊接中电源芯片的质量，减少焊接缺陷的发生，提升电子产品的性能和可靠性。在实际生产过程中，应不断总结经验，持续改进工艺和管理，以适应不断发展的电子制造技术的需求。

参考文献：1.周得俭 《SMT 组装质量检测与控制》北京：国防工业出版社.2007

2 佚名《浅谈 SMT 焊接质量影响因素及控制方法》 豆丁网.2014

3.杨虹蓁，曹白杨，曹新宇 《芯片尺寸封装焊点的可靠性分析与测试》电子元件与材料 2011,(8):63-66