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摘要：随着现代工业快速发展，POP技术即封装体叠层技术已经发展的相当成熟，其工艺涉及引线键合、倒转焊等技术，但在板级电路组装过程中器件的立体叠装通常还采用手工焊接工艺，全自动化生产模式受阻，直接影响生产效率，本文主要讲述焊膏喷涂技术在板级电路立体叠装方面的实际应用情况。
关键词：喷涂、立体叠装
引言
目前，电子产品小型化、高密度化设计，在PCB基板上元器件与元器件之间呈现立体化堆叠装配现状，传统的网板印刷技术已不能满足其组装需求，因此，另一种新的无钢网印刷技术，即焊膏喷涂技术，它为电子装联领域的高密度板级电路组装提供了一种全新的印刷方式，大幅度提高板级电路的全自动化组装实施方案，同时有效地提升了产品的质量。
工艺流程
电路组件器件立体叠装设计具备节省设计空间、减小阻抗等优点，但对表面组装技术全自动化实施提出了新的挑战，无形的增加了制造成本，器件立体化堆叠组装工艺流程如下图：
优缺点分析
目前，焊膏喷涂技术按照形式可分为螺杆伐或和喷射伐式两种。螺杆伐喷涂技术即点焊膏技术，该技术因喷嘴细小，应用灵活，不受四周器件干涉影响，适合集成于贴片机，但因焊膏粘性问题导致喷涂效果不良，影响小型化器件立体叠装工艺推进。喷射伐喷涂技术即喷印技术已经发展的相对成熟，在喷印速度和精度上非常优越，适用于常规PCB板喷涂，但因喷射头体积较大，且与喷涂位置保持正常距离较小等条件，在立体叠装技术方面受到制约。通常在高频电路板组件中微波器件封装尺寸较大，高度为3～5mm，喷涂位置受已贴装器件干涉，喷涂方案难以实施。由于喷射伐喷涂设备价格昂贵，暂无与贴片设备进行集成。
解决方案
在SMT生产线体内，要完成立体叠装自动化工艺方案，首先应按照正常SMT工艺在PCB上喷涂焊膏（见上图所示），前端贴片机S1贴装底部器件D1，再实施对元器件D1焊端进行喷涂焊膏，以确保器件进行电气及机械连接的焊料，后端贴片机S2贴装顶部叠装器件D2后进入焊接设备进行一次整体焊接。
装配顶部叠装器件D2时，应考虑其焊端喷涂位置是否受四周器件干涉、喷涂设备性能等因素。如受干涉情况，应调整前、后端贴片机程序，将干涉器件调整至后端贴片机进行贴装，注意前后贴片机贴片数量应兼顾线体设备作业平衡。后端贴片机在制程时，PCB设定高度：H=H1+H2（即H1为PCB厚度，H2位叠装底部器件高度），以防止在贴装叠装器件时，被吸嘴吸取的叠装器件D2与底部器件D1产生撞击，而出现飞料、同时会损伤吸嘴。一般情况下，不设定叠装器件D2高度为h=h1+h2（即h1为叠装器件D2高度，h2位底部器件D1高度），原因为：当今贴片机在图像或激光识别器件性能增加，会导致吸取后因高度偏离而出现大量抛料现象。
喷涂设备和喷印焊料选取。目前螺杆伐或和喷射伐设备价格相差较大，三四万至两三百万价格不等，同时焊料4号粉与6号粉价格低几倍，选取设备和焊料应结合贴片机性能及叠装器件封装尺寸综合考虑，通常器件立体叠装遵循“先平后高、先小后大”装配的基本顺序，如受四周器件干涉，并叠装小型片式器件情况下：
喷涂设备选取螺杆伐点焊膏喷涂方式，原因主要为点胶嘴细长可避开干涉器件影响。其设备应包含点胶头单元、可视图像识别系统、高度传感器、机械臂及工作平台及相关系统软件功能。点胶头单元是最核心部件，点胶伐压力及时间上应可调，通过搭载3D校正、仿真功能，对工件的倾斜及形变进行有效补偿，对歪斜和弯曲保持一定的间隙仿形，实现稳定涂敷。
焊膏类型选取成分为62Sn36Pb2Ag的焊料，即含锡62%、含铅36%、含银2%，粘度：180Pa?S，颗粒度：20～45um，焊料的熔点为179℃，它有较好的物理特性和良好的焊接性能且不具腐蚀性，能提高焊接的机械强度，且价格适中。
在点胶制程方面上，因焊料存在粘度问题，其点胶伐性能直接影响焊膏喷涂效果，点胶压力及时间参数可根据点胶机性能设定：
设置点胶头直径选取：0.21～0.50mm（满足：8*焊料颗粒度直径≤点胶头直径）
点胶嘴距离器件焊端高度：0.1～0.2mm（防止点胶吸嘴对器件的撞击产生偏移、损失或涂胶不良）
点胶方式：点喷（根据实际焊端大小采用单点或多点喷涂，多点时应具备对称性，防止润湿过程表面张力而产生立碑、开路现象）
喷印完毕进行叠装器件焊接，待印制板完全贴装合格后方可进入焊接设备进行焊接。
在焊接过程中，小型器件叠装对焊接设备各温区温度影响较小，但大型器件精密SSOP及BGA类封装形式，应注意大型器件吸、散热情况，对各温区温度进行合理补偿，同时在点胶量上应注意控制精确，以防因焊点焊料量不均匀而产生焊点质量问題。
结束语
本文主要以焊膏喷涂技术为对策，来解决高密度板级电路器件堆叠组装方法，为现代SMT生产线特殊产品的全自动化生产提供了最佳工艺方案。
参考文献
[1] 樊融融. 现代电子装联技术[M]. 北京：电子工业出版社，2008.10.
[2] 张冬梅. 焊膏喷印技术探讨[J]. 中国科技信息，2018，592（20）（5）：100～101.
关键词：喷涂、立体叠装
引言
目前，电子产品小型化、高密度化设计，在PCB基板上元器件与元器件之间呈现立体化堆叠装配现状，传统的网板印刷技术已不能满足其组装需求，因此，另一种新的无钢网印刷技术，即焊膏喷涂技术，它为电子装联领域的高密度板级电路组装提供了一种全新的印刷方式，大幅度提高板级电路的全自动化组装实施方案，同时有效地提升了产品的质量。
工艺流程
电路组件器件立体叠装设计具备节省设计空间、减小阻抗等优点，但对表面组装技术全自动化实施提出了新的挑战，无形的增加了制造成本，器件立体化堆叠组装工艺流程如下图：
优缺点分析
目前，焊膏喷涂技术按照形式可分为螺杆伐或和喷射伐式两种。螺杆伐喷涂技术即点焊膏技术，该技术因喷嘴细小，应用灵活，不受四周器件干涉影响，适合集成于贴片机，但因焊膏粘性问题导致喷涂效果不良，影响小型化器件立体叠装工艺推进。喷射伐喷涂技术即喷印技术已经发展的相对成熟，在喷印速度和精度上非常优越，适用于常规PCB板喷涂，但因喷射头体积较大，且与喷涂位置保持正常距离较小等条件，在立体叠装技术方面受到制约。通常在高频电路板组件中微波器件封装尺寸较大，高度为3～5mm，喷涂位置受已贴装器件干涉，喷涂方案难以实施。由于喷射伐喷涂设备价格昂贵，暂无与贴片设备进行集成。
解决方案
在SMT生产线体内，要完成立体叠装自动化工艺方案，首先应按照正常SMT工艺在PCB上喷涂焊膏（见上图所示），前端贴片机S1贴装底部器件D1，再实施对元器件D1焊端进行喷涂焊膏，以确保器件进行电气及机械连接的焊料，后端贴片机S2贴装顶部叠装器件D2后进入焊接设备进行一次整体焊接。
装配顶部叠装器件D2时，应考虑其焊端喷涂位置是否受四周器件干涉、喷涂设备性能等因素。如受干涉情况，应调整前、后端贴片机程序，将干涉器件调整至后端贴片机进行贴装，注意前后贴片机贴片数量应兼顾线体设备作业平衡。后端贴片机在制程时，PCB设定高度：H=H1+H2（即H1为PCB厚度，H2位叠装底部器件高度），以防止在贴装叠装器件时，被吸嘴吸取的叠装器件D2与底部器件D1产生撞击，而出现飞料、同时会损伤吸嘴。一般情况下，不设定叠装器件D2高度为h=h1+h2（即h1为叠装器件D2高度，h2位底部器件D1高度），原因为：当今贴片机在图像或激光识别器件性能增加，会导致吸取后因高度偏离而出现大量抛料现象。
喷涂设备和喷印焊料选取。目前螺杆伐或和喷射伐设备价格相差较大，三四万至两三百万价格不等，同时焊料4号粉与6号粉价格低几倍，选取设备和焊料应结合贴片机性能及叠装器件封装尺寸综合考虑，通常器件立体叠装遵循“先平后高、先小后大”装配的基本顺序，如受四周器件干涉，并叠装小型片式器件情况下：
喷涂设备选取螺杆伐点焊膏喷涂方式，原因主要为点胶嘴细长可避开干涉器件影响。其设备应包含点胶头单元、可视图像识别系统、高度传感器、机械臂及工作平台及相关系统软件功能。点胶头单元是最核心部件，点胶伐压力及时间上应可调，通过搭载3D校正、仿真功能，对工件的倾斜及形变进行有效补偿，对歪斜和弯曲保持一定的间隙仿形，实现稳定涂敷。
焊膏类型选取成分为62Sn36Pb2Ag的焊料，即含锡62%、含铅36%、含银2%，粘度：180Pa?S，颗粒度：20～45um，焊料的熔点为179℃，它有较好的物理特性和良好的焊接性能且不具腐蚀性，能提高焊接的机械强度，且价格适中。
在点胶制程方面上，因焊料存在粘度问题，其点胶伐性能直接影响焊膏喷涂效果，点胶压力及时间参数可根据点胶机性能设定：
设置点胶头直径选取：0.21～0.50mm（满足：8*焊料颗粒度直径≤点胶头直径）
点胶嘴距离器件焊端高度：0.1～0.2mm（防止点胶吸嘴对器件的撞击产生偏移、损失或涂胶不良）
点胶方式：点喷（根据实际焊端大小采用单点或多点喷涂，多点时应具备对称性，防止润湿过程表面张力而产生立碑、开路现象）
喷印完毕进行叠装器件焊接，待印制板完全贴装合格后方可进入焊接设备进行焊接。
在焊接过程中，小型器件叠装对焊接设备各温区温度影响较小，但大型器件精密SSOP及BGA类封装形式，应注意大型器件吸、散热情况，对各温区温度进行合理补偿，同时在点胶量上应注意控制精确，以防因焊点焊料量不均匀而产生焊点质量问題。
结束语
本文主要以焊膏喷涂技术为对策，来解决高密度板级电路器件堆叠组装方法，为现代SMT生产线特殊产品的全自动化生产提供了最佳工艺方案。
参考文献
[1] 樊融融. 现代电子装联技术[M]. 北京：电子工业出版社，2008.10.
[2] 张冬梅. 焊膏喷印技术探讨[J]. 中国科技信息，2018，592（20）（5）：100～101.