目前在我国电子及通信行业，有大量研究所和中小型企业长年承接一些研发类项目，该类项目的产品有别于大批量以及多品种小批量的生产模式，对生产加工提出了不同的需求。
为解决研发类产品在SMT制程中较难控制的工艺问题，如：焊膏快速回温，剩余焊膏处理、QFN和BGA芯片的贴装成功率、空板回流焊温度曲线设置等，文章总结了一些在生产过程中的实际操作方法和注意事项，可指导研发类产品的SMT生产。

　　关键词：研发；产品；SMT；生产
　　当今社会，电子产品的更新换代日新月异，在我国有大量研究所和中小型企业长期从事电子产品的技术研发创新。
在这些研发创新中有相当大比例的产品，在其生命周期内年产量仅有十几套甚至几套，不会转入批量生产阶段。
对于这种研发类产品的SMT生产，自动化程度较高的SMT生产线是基本不能适应的。
文章将要讨论的是，如何针对研发类产品的特点，解决在其SMT生产中较难控制的一系列工艺问题。

　　研发类产品的SMT工艺流程和批量产品基本是一致的，一般按以下步骤进行：生产准备-丝印焊膏-元器件贴片-回流焊接-检修[1]。
下面就研发类产品每个工序的具体操作及注意事项加以说明。

　　1 生产准备
　　生产准备可分为环境条件准备和物资准备。
在此工序，我们将要介绍如何结合环境温度选择焊膏，如何控制环境湿度，如何进行焊膏回温，对剩余焊膏如何处理。

　　在环境条件方面，研发类产品和批量产品的要求是一致的，主要是温度、湿度和防静电三个方面，而目前部分中小企业受限于资金，用于研发类产品生产的车间面积一般较小，在以上三个方面不能做到完全按标准实施。
比如：在温度方面，行业内一般执行的标准是25±3℃，要求较严时会执行25±1℃[2]，采用此温度的原因是绝大多数焊膏在印刷时的推荐使用温度为23～25℃。
如环境条件达不到，建议可选用的宽温范围焊膏，如ALPHA OM5100，此类焊膏可以使用于18～28℃的环境条件下。
湿度方面，在开启空调的情况下室内一般都比较干燥，空调开启2小时后湿度可降低至20%～30%。
考虑到安装工业加湿器投入较大，在实际工作中可使用家用加湿器，一般加湿量为540ml/h的家用加湿器其覆盖范围为40～50m2，在房间的四个角分别放置1台，即可满足200m2房间的湿度要求。

　　在物资方面，相对较难解决的是焊膏回温和剩余焊膏的处理。

　　从实际使用情况来看焊膏的回温时间一般为2～3小时[3]，回温条件是处于室温下。
需要特别说明的是室温这个概念，比如在未开启空调的情况下，夏季和冬季室温是完全不一样的，我们应该把这里所指的室温理解为焊膏的推荐使用温度25±3℃。
上述焊膏回温要求在批量产品生产时容易满足，但在研发类产品生产时具体情况就发生了变化；批量产品可以24小时不间断生产，车间温度长年保持在25±3℃，而研发类产品的生产加工时间不集中，生产场地不可能24小时保持恒温，特别是在冬季室温接近0℃时，早上上班开启空调升温到25℃就需要将近1小时，这样的话一个工作日内共有8～12小时的工作时间，仅焊膏回温就占去了3～4小时，剩下的时间很可能就不足以完成生产任务了。
通过实际操作，我们发现可以在开启空调的同时取出焊膏，让室温上升和焊膏回温同时进行，当焊膏取出1～2小时后再使用自动焊膏搅拌机搅拌1～1.5分钟，其流动性就能基本接近在室温下回温4小时的效果[4]。

　　在用量方面，目前市面上锡膏的较小包装量主要以500克罐装为主，按使用要求一般焊膏开封后24小时内要全部用完。
而对于研发类产品，每次施加到PCB板上的用量远小于500克，存在剩余焊膏如何处置的问题。
在实际生产中应注意以下方面：（1）每次尽可能准确的预估用量，焊膏一旦从罐中取出，不管是否用完都不要再放回原罐中。
（2）已取出焊膏如果有剩余直接作报废处理，不要留存到下一次与新焊膏混合使用，混合使用会极大的降低焊膏的粘稠度，影响印刷和焊接质量。
（3）一罐焊膏开封后，不管是否用完，最多从开封之日起使用不超过7天[5]；从实际使用中发现，超过7天之后不但焊膏在印刷时流动性不好，回流焊接后的焊点不良率也会增加较多。
（4）间隔开封时间越长，焊膏使用前所需的回温时间也需相应适当延长半个至一个小时以保证焊膏的流动性和粘稠度。

　　2 焊膏印刷
　　焊膏印刷在SMT广东深圳专业动态平板多功能胃肠系统产品设计公司剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用生产中可以说是最重要的一环，据统计，因焊膏印刷不良引发的质量问题约占总数的60%～70%[6]。
在此工序，我们将要讨论研发类产品的焊膏印刷方式。

　　目前焊膏印刷设备有手动焊膏印刷台、半自动焊膏印刷机、全自动焊膏印刷机。
对于研发类产品，最适宜的选择是手动焊膏印刷台，原因如下：
　　首先在对位精度方面，考虑到对板、脱模等因素，目前半自动、全自动印刷机实际能达到的精度效果为0.1mm，该精度人工操作也完全能够达到。

　　其次从实际使用角度来看，半自动、全自动印刷机优势在于能大幅度提高印刷效率和产能，但研发类产品没有产能需求，半自动、全自动印刷机反而在对位累积误差的问题上会凸显得更加明显。
使用半自动、全自动印刷机每印刷一块PCB板，钢网都会偏离标准点一定距离，使焊膏印刷质量越来越差。
一般说来印刷10块PCB板就需要重新校正定位；而手动印刷每次都需要重新确认对位是否对正，所以基本不存在累积误差，每块PCB板的印刷质量会优于半自动、全自动印刷机。

　　3 元器件贴片
　　元器件贴片是指将片式元器件放置到印刷好焊膏的PCB板焊盘上。
在此工序，我们将要讨论研发类产品的元器件贴片方式，并介绍如何保证QFN和BGA的贴装成功率。

　　目前元器件贴片工序可选用手工贴片和全自动设备贴片。
对于研发类产品全自动贴片机是不太适用的，建议采用手工贴片，原因如下：
　　首先，手工贴装方式能满足研发类产品生产的需要。
一般来说有半年以上操作经验的熟练工，在保证质量和进度的情况下，可以手工贴装0402阻容元件、引脚间距为0.3的QFN以及球间距为0.8的BGA。
当然手工贴装QFN和BGA有一定的技巧，下文会加以说明。
　　其次，全自动贴片机能适应小批量产品生产的需求[7]，但不能适合研发类产品，主要问题是PCB板样品数量少，如果参数设置不当会导致设备视觉系统识别不良，不易使程序调试到稳定状态[8]，会出现一系列的贴装不良问题。
同时，研发类产品的芯片大多都是散件，广东深圳专业医用仪器研发工业产品设计医疗信息化发展趋势不管是以料管还是托盘送料，都存在贴一种芯片就得换一次料的问题，换一次料一般需要3～5分钟，这样会大大延长贴装时间。
从实际使用角度来看，焊膏印刷后应在6小时内过炉回流[9]，时间一长焊膏会逐渐变干，进而会影响焊接质量。
而手工贴装芯片时，一般每块芯片的操作时间可控制在10秒之内，大大少于全自动贴片机使用料管或托盘换件时所需时间。

　　采用手工贴片要想保证QFN和BGA的贴装成功率，必须采用辅助定位方法。

　　目前一般是采用MARK点或丝印框来辅助定位，但在实际操作中成功率不稳定，定位效果时好时坏，分析原因是PCB板广东深圳专业医疗设备开发公司工广东深圳专业医用产品外形工业产品设计互联网时代的工业设计特征分析业产品设计工业设计专业工作室教育模式探索在制造过程中的累积加工误差造成的[10]。

　　PCB板生产是先做敷铜层，再做阻焊层，最后做丝印层，这样三次做下来就会因为图形的位置偏差形成累积加工误差[11]，也就是说相对于焊盘，丝印位置会偏移预定位置。
而手工贴QFN和BGA时看不见焊盘是否对正，只能以丝印位置作为参考，丝印位置有累积误差，整个芯片相对于焊盘就贴偏了。
在这种情况下，可以把用作定位的MARK点或丝印框设计到敷铜层上，因为焊盘定位就是在做敷铜层时确定的，这样做MARK点或丝印框和焊盘之间就不存在累积加工误差的问题了。

　　4 回流焊接
　　影响回流焊接效果最重要的因素是温度曲线的设置，研发类产品因为物资有限，不便于使用焊好元器件的PCB板实物进行温度曲线的测试。
在此工序，我们将要介绍针对研发类产品的PCB板，其温度曲线如何测试设置。

　　在实际生产过程中我们注意到，PCB板状态是空板时和贴好元器件后，其吸热量是不一样的[12]。
从实际测得的数据来看，将贴满元器件后的PCB板，使用空板时测试出的温度曲线过回流焊炉，PCB板面温度会比空板时下降2～5℃。
所以针对研发类产品，推荐在实际生产中可采用空板测曲线，然后将空板状态下测试出的曲线温度略微上调2～5℃，作为实际回流焊接时施加的温度曲线。
根据PCB板上元器件布局密度的差异，需上调广东深圳专业医用器械工业产品设计日本政府首次批准机器人为医疗器械的温度有所区别；如元器件布局较疏散、板上元器件较少，可上调2～3℃；如元器件布局较紧密，板上元器件较多，则需要上调4～5℃。

　　5 检查返修
　　在检查返修工序，目前常用的设备有AOI、X-ray、BGA返修台。
对于研发类产品，AOI的使用效果不如批量产品那么好，因为AOI涉及到程序编制和调试的问题。
从实际使用来看，AOI程序调试稳定一般需要10块以上的PCB板作验证，而研发类产品量太少。
X-ray、BGA返修台设备的操作是针对单块PCB板单次操作的，故适合研发类产品的生产。

　　6 结束语
　　在研发类产品特有的生产模式下，其产品数量在其生命周期内，年产量仅为十几套甚至几套。
所以，适合批量生产的全自动SMT生产设备以及工艺控制方法，不能直广东深圳专业医用仪器外壳工业产品设计立体车库结构设计接套用在研发类产品的SMT生产过程中，我们必须结合产品的实际特点，找出一些适用的设备以及对应工艺控制方法，来满足研发类产品的SMT生产。

　　文章是基于生产实践而总结的，提供了一些方法和注意事项。
由于不同产品各自特点有所不同，文章提到的一些方法不见得能直接套用，根据实践来看，PCB板尺寸在250×350mm范围内，单板单面元器件数量在1000以内的，文章中提到的工艺方法都是适用的，可以达到较好的生产效果。

　　参考文献
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　　[10]吉亮.PCB制作系统解决双面板翻板对位精度不准的方案[J].机械管理开发，2010：25（3）：199-200.
　　[11]陈德山.PCB等丝网印刷中产生位置偏差的原因探讨[J].广东印刷，2007，29（6）：39.
　　[12]索小琳，余心宏.元件布局对PCB回流焊温度场的影响[J].电子工艺技术，2012，33（3）：139-141.
　　作者简介：徐璞（1984-），男，毕业于西南科技大学，主要从事SMT工艺研究、生产实践及质量控制工作。