一、电子组装工艺管控

国内外成熟的技术也需要自己在实际应用中实践和掌握，形成自己的电子组装工艺规范，不断完善、改进提高，这不仅是技术能力的体现，也是核心竞争力的体现。

1、电子组装工艺管控的理论基础

IPC标准是全球电子制造业的“通用语言”。IPC标准与印刷电路板生产和组装的每一步都息息相关，从设计到采购到组装再到最终验收，IPC都有相应的标准来保证PCBA的电子元器件拥有良好的品质、可靠性和一致性。

工艺管控要求工艺工程师必须对质量分级判定标准目标条件、可接受条件、缺陷条件、制程警告条件有深刻的理解，才能正确掌握PCBA组装的工艺质量。

2、PCBA组装工艺管控关键点

PCBA组装工艺是将各种电子元器件、机电元器件和结构件按照印刷电路板元器件的组成顺序组装在印刷电路板的指定位置上，从而形成具有一定功能的印刷电路板元器件的工艺。PCBA基本分为三种组装类型，即全表面组装、单面混装、双面混装。不同的组装类型具有不同的组装特征。要保证PCBA品质，组装成本最小化、组装工艺最优化多方面综合评估，就要找到一个成本/收益平衡点，形成具体的装配工艺。

给出了完整的PCBA组装制造工艺设计，可根据各公司实际情况进行调整。工艺管控的关键点是SPI、AOI、AXI、ICT、FCT，通过对这些监测测量数据的统计分析，不断优化焊膏印刷、贴片、回流焊、波峰焊、手工焊等工艺细节参数，从而提高生产制造效率、流水直通率，实现更好的品质。

3、注意焊接质量

根据中国赛宝实验室可靠性研究分析中心提供的PCBA电装设备质量问题分析统计，主要的组装失效模式的故障率由高到低依次为：焊接不良、爆板(分层或起泡)、漏电15%、孔铜断裂(导通孔不良)、腐蚀(氧化变色)。

可见，电子组装的质量问题大多是由焊点故障引起的，随着PCBA的小型化和高密度，很难检测和定位PCBA的焊点缺陷、可视性和可维护性较差，甚至无法修复。焊接工艺看似简单，本质上却是关键，因此需要加强焊接工艺的控制，从焊接材料的成分、焊接步骤、焊接设备工艺参数设置等方面明确规定。所有焊接都要用x射线检测仪进行无损检测，这样才能彻底消除焊接不良的问题。

4、组装工艺管控中需要考虑的主要因素

无论哪种组装工艺，都要注意生产制造过程中的防静电ESD、防污染，热应力、机械应力问题。

（1）防静电ESD

由于静电危害形式多样且不规则，有时是具有隐患的软损伤，损伤后元器件的失效很难分析。尤其是静电敏感器件内部电路极其精细，使人误以为静电损伤失效是其他故障，从而不自觉地掩盖了故障的真正原因。因此，防静电措施的有效实施实际上已经成为电子组装过程的基础。

首先，要努力构建完善组装生产防静电工作区的EPA配置和关键管理控制。EPA通常由防静电安全工作台和防静电桌垫、防静电地垫、防静电区域警示牌、防静电元器件盒(袋)、防静电周转车、PCB机架、物流小车、周转箱、防静电包装带、防静电腕带、防静电烙铁及工具和设备以及其它保护设备等组成。EPA区域建设，包括表面组装和后端插件生产线(制造、检验、分板、检验、点胶等)，不良产品维修区、品控检验区域、仓库和物料配送区等人员活动频繁的场所，可局部或整体指定为静电防护工作区(EPA)。

其次，应定期检查和实施防静电措施的有效性。工人每天进入防静电区域，需要放电。每次感应操作前必须进行静电防护安全检查，检查合格后才能进行生产。每天定期检查防静电手环(腕带)或脚踝的有效性，电烙铁的接地有效性，制造现场的接地有效性。

（2）污染防治

防污染是提高组装质量的一个措施，其明显的表现就是清洁度指标。一般工厂很少对清洁度指标进行定量测试，主要通过目测或放大镜观察，具有一定的主观性。有点胶问题、不良助焊剂、不良清洗剂造成清洗或不清洗的污染，板材吸潮时发生产品泄漏，影响电气性能指标。

（3）防止热应力

热应力也是典型的组装失效模式，严重影响焊接工艺的可靠性。手工焊接或波峰焊/回流焊过程中冷热变化快，会对电子元器件造成暂时性温差，使元器件承受热机械应力，给加工制造过程带来诸多潜在问题。例如，当温差过大时，元件的陶瓷和玻璃部分会出现应力裂纹；它可能会导致PCB产生翘曲现象，并对PCB上的元器件造成机械应力，如果PCB严重翘曲，会损坏上面的元器件，还可能导致基板脱层、产生白斑或起泡、变色。特别要注意手工焊接的温度控制，焊接点的温度要保持在240 ~ 250℃，不能太高；

PCB的金属化孔焊接应采用单面焊接，焊料应在孔中充分润湿，并从印刷电路板的一侧流向另一侧，禁止双面焊接，以防金属化孔焊接不良。

预热是将PCBA加热到低于焊料熔点的温度，这可以大大降低对PCB及其组件的热冲击风险。否则，快速加热会增加PCBA的温度梯度，产生热冲击，组件内部所产生的大的温度梯度会形成热——机械应力，造成PCBA低热膨胀率的元器件材料的脆化、产生破裂和损伤。微电子器件的焊接界面是由Si、SiO2、BeO、Al2O3、WCu等不同性质的材料组成的。这些材料的线性热膨胀系数是不同的，例如，通常用作基底的WCu的膨胀系数几乎是Si晶体的四倍。当它们结合在一起时，不同材料的界面之间会产生压缩或拉伸应力。微波功率器件在工作过程中经常经历热循环，由于芯片和封装之间的热膨胀系数不同，在热循环过程中，焊接表面之间会产生周期性的剪切应力，这些应力很可能会聚集在空腔位置，导致焊料出现裂纹，甚至硅片出现裂纹，最终导致器件因热疲劳而失效。

（4）机械应力预防

机械应力可能导致焊点的失效、元器件的裂纹、PCB内层线路断裂等问题。在PCBA组装制造过程中，特别是高密度组装板的内层线路、焊点和元器件通常较为脆弱，客户不时反馈元器件失效(损坏)，显微镜下观察到许多损坏的元器件，并且存在裂纹。往往表现为潜在故障，在发送给客户或使用一段时间后才出现，对客户和制造工厂造成不良影响。

组装制造过程中的机械应力主要包括以下几个方面：

1. 工装设备等操作对PCBA的作用力，象贴片机吸嘴、分板、ICT、FCT； 

2. PCBA不当拿取冲击、坠落等对机械冲击的承受力；

3. 机械装配不当对PCBA造成的损坏或应力；

4. PCBA包装防护不当，可承受运输过程中的振动。

然而，这种机械应力往往很难通过目测来量化，是否会对PCBA造成应力危害还要看数据。