SMT貼(tiē)片(piàn)加工常用(yòng)基礎(chǔ)知(zhī)識(shí)
第(dì)一(yī)步驟：製(zhì)程設(shè)計(jì)
SMT貼片(piàn)加工表麵(miàn)黏(nián)著組裝製(zhì)程(chéng)，特別是針(zhēn)對微(wēi)小間距(jù)組件，需要不斷的(dí)監視製(zhì)程(chéng)，及(jí)有係(xì)統(tǒng)的(dí)檢(jiǎn)視。舉(jǔ)個(gè)例(lì)子(zǐ)，目前(qián)在(zài)美國，錫焊(hàn)接點品質標(biāo)準是依(yī)據(jù)IPC-A-620及國(guó)家錫(xī)焊(hàn)標準(zhǔn)ANSI/J-STD-001。了(liǎo)解(jiě)這(zhè)些(xiē)準(zhǔn)則(zé)和(hé)規(guī)格(gé)，設計師可以開(kāi)發(fā)符合(hé)工業(yè)標準要求(qiú)的產(chǎn)品(pǐn)。
量(liáng)產設(shè)計(jì)
量(liáng)產(chǎn)設(shè)計(jì)包(bāo)含了所有(yǒu)大量生產的(dí)製程(chéng)，組(zǔ)裝，可測(cè)性(xìng)及(jí)可靠性，而且是以(yǐ)書(shū)麵(miàn)文(wén)件需求為起點(diǎn)。
一份(fèn)完整(zhěng)且清晰(xī)的(dí)組裝(zhuāng)文(wén)件(jiàn)，對從(cóng)設計(jì)到(dào)製造一(yī)係列(liè)轉換(huàn)而言(yán)，是絕(jué)對必要(yào)的(dí)也是成功(gōng)的(dí)保(bǎo)證。其相關文件(jiàn)及CAD數據(jù)清(qīng)單包括材料清單(dān)(BOM)，合格(gé)廠商名(míng)單(dān)，組裝(zhuāng)細節，特(tè)殊組裝指引(yǐn)，PC板製造細(xì)節及磁盤內含Gerber資(zī)料或(huò)是IPC-D-350程序。
在(zài)磁(cí)盤(pán)上(shàng)的CAD資(zī)料(liào)對開發測試(shì)及(jí)製程冶具，及編寫(xiě)自動化組裝設備程序(xù)等(děng)有極大(dà)的幫(bāng)助。其(qí)中包含(hán)了X-Y軸(zhóu)坐(zuò)標位(wèi)置(zhì)，測試(shì)需求(qiú)，概要圖形(xíng)，綫(xiàn)路圖及(jí)測試點(diǎn)的X-Y坐標(biāo)。
PCB板品質
從(cóng)每(měi)一(yī)批貨中(zhōng)或(huò)某(mǒu)特定的(dí)批號(hào)中(zhōng)，抽取一樣品來測(cè)試其錫(xī)焊(hàn)性。這PC板將(jiāng)先(xiān)與製造(zào)廠(chǎng)所提供的產品(pǐn)資(zī)料及(jí)IPC上標(biāo)定(dìng)的(dí)品(pǐn)質(zhì)規(guī)範(fàn)相比(bǐ)對。接(jiē)下來就(jiù)是(shì)將錫膏印到焊墊(diàn)上(shàng)回焊(hàn)，如果是使(shǐ)用有(yǒu)機(jī)的助(zhù)焊(hàn)劑，則需要(yào)再(zài)加(jiā)以清洗(xǐ)以去除殘留物。在評(píng)估焊點(diǎn)的(dí)品質的同時，也要一(yī)起評估(gū)PC板在(zài)經歷回焊後外觀(guān)及尺寸(cùn)的反應(yīng)。同(tóng)樣(yàng)的檢驗方式也(yě)可(kě)應用在波峰(fēng)焊錫的製程上。
組(zǔ)裝製程發展(zhǎn)
這一步(bù)驟包含(hán)了(liǎo)對(duì)每(měi)一機械動作(zuò)，以(yǐ)肉眼(yǎn)及自(zì)動(dòng)化(huà)視覺(jué)裝(zhuāng)置(zhì)進(jìn)行不(bù)間斷(duàn)的監(jiān)控。舉個例子，建議(yì)使(shǐ)用雷(léi)射來掃描每一PC板麵上所(suǒ)印的(dí)錫膏(gāo)體(tǐ)積(jī)。
在將(jiāng)樣(yàng)本放(fàng)上(shàng)表麵黏(nián)著(zhuó)組(zǔ)件(SMD)並經過(guò)回(huí)焊(hàn)後，品管及(jí)工(gōng)程(chéng)人員需(xū)一一(yī)檢視每組件(jiàn)接(jiē)腳(jiǎo)上(shàng)的(dí)吃錫狀況，每(měi)一成(chéng)員都需要(yào)詳(xiáng)細(xì)紀錄被(bèi)動組件及多腳(jiǎo)數組件的對位(wèi)狀況。在經過波峰焊錫製程後(hòu)，也需(xū)要在仔細檢(jiǎn)視錫焊(hàn)的均匀性及(jí)判斷出(chū)由(yóu)於腳距(jù)或(huò)組(zǔ)件(jiàn)相距太近而(ér)有可(kě)能會使焊(hàn)點產生缺陷(xiàn)的潛(qián)在位(wèi)置(zhì)。
細微腳(jiǎo)距技(jì)術
細微(wēi)腳距組(zǔ)裝是一先進的(dí)構裝及(jí)製造概念。組件密(mì)度及復(fù)雜度都(dū)遠(yuǎn)大於(yú)目(mù)前市場(cháng)主流產品，若是(shì)要(yào)進入量產階(jiē)段，必須再(zài)修正一(yī)些參(cān)數(shù)後方(fāng)可投入生產(chǎn)綫。
舉個(gè)例(lì)子，細(xì)微(wēi)腳距組件的(dí)腳(jiǎo)距為(wéi)0.025“或(huò)是更小(xiǎo)，可(kě)適用於標(biāo)準(zhǔn)型(xíng)及ASIC組件上(shàng)。對(duì)這些(xiē)組(zǔ)件而言(yán)其(qí)工(gōng)業(yè)標準有(yǒu)非常(cháng)寬的容(róng)許(xǔ)誤差(chà)，就(jiù)(如圖(tú)一)所(suǒ)示。正因(yīn)為(wéi)組件供貨(huò)商彼此間的(dí)容許誤(wù)差(chà)各有不同(tóng)，所以焊墊尺寸(cùn)必須要(yào)為(wéi)此(cǐ)組(zǔ)件(jiàn)量身(shēn)定製(zhì)，或是(shì)進(jìn)行(háng)再(zài)修(xiū)改(gǎi)才(cái)能真正提高組(zǔ)裝(zhuāng)良率。
焊(hàn)墊外型尺(chǐ)寸及間(jiān)距一般是(shì)遵循(xún) IPC-SM-782A的(dí)規(guī)範。然(rán)而(ér)，為(wéi)了達到製程(chéng)上(shàng)的(dí)需求，有(yǒu)些(xiē)焊(hàn)墊(diàn)的形(xíng)狀(zhuàng)及尺(chǐ)寸會和這規範有些(xiē)許的出入。對(duì)波峰焊錫而(ér)言其焊墊尺(chǐ)寸通(tōng)常(cháng)會稍微(wēi)大一些，為的是能有比較多(duō)的助焊(hàn)劑(jì)及焊錫。對(duì)於(yú)一些(xiē)通常都保(bǎo)持(chí)在(zài)製(zhì)程(chéng)容許誤(wù)差上下(xià)限(xiàn)附近的(dí)組件(jiàn)而(ér)言(yán)，適度的調整焊墊尺寸是(shì)有(yǒu)其(qí)必(bì)要的。
表麵黏著(zhuó)組件放置方位(wèi)的一(yī)致(zhì)性
盡管將所有組(zǔ)件(jiàn)的(dí)放置(zhì)方位(wèi)，設計(jì)成一(yī)樣不(bù)是完全必(bì)要的，但是(shì)對同(tóng)一類(lèi)型(xíng)組(zǔ)件(jiàn)而言，其一致性將(jiāng)有助(zhù)於提高(gāo)組裝(zhuāng)及檢(jiǎn)視效(xiào)率(shuài)。對一(yī)復雜的(dí)板(bǎn)子而言(yán)有接(jiē)腳(jiǎo)的(dí)組(zǔ)件(jiàn)，通常都(dū)有(yǒu)相(xiāng)同的(dí)放置方位以(yǐ)節省(shěng)時(shí)間。原因(yīn)是因(yīn)為放(fàng)置(zhì)組件(jiàn)的抓(zhuā)頭通常(cháng)都(dū)是固(gù)定一(yī)個(gè)方向的，必(bì)須要旋轉板(bǎn)子才(cái)能改(gǎi)變放置(zhì)方(fāng)位。致於一般表麵黏著(zhuó)組件(jiàn)則因為放(fàng)置(zhì)機的抓頭能自(zì)由旋轉，所以沒有(yǒu)這方麵(miàn)的(dí)問題。但(dàn)若是要(yào)過(guò)波峰(fēng)焊錫爐，那組(zǔ)件就(jiù)必須(xū)統一(yī)其方位以減少(shǎo)其暴露在(zài)錫(xī)流的時(shí)間。
一些(xiē)有極(jí)性(xìng)的(dí)組件(jiàn)的(dí)極(jí)性(xìng)，其(qí)放置方(fāng)向是(shì)早(zǎo)在(zài)整(zhěng)個(gè)綫路(lù)設計時(shí)就已決定(dìng)，製程工程師在了解其(qí)綫(xiàn)路(lù)功能(néng)後，決(jué)定(dìng)放(fàng)置組(zǔ)件的先(xiān)後次序(xù)可以提(tí)高組裝(zhuāng)效(xiào)率(shuài)，但是(shì)有一(yī)致的(dí)方(fāng)向性或是(shì)相似的組(zǔ)件(jiàn)都是可以增進其(qí)效率的。若是能統(tǒng)一(yī)其(qí)放置方位，不僅在(zài)撰寫(xiě)放置組件程(chéng)序的速度可以縮短，也同時可(kě)以減少錯(cuò)誤的發生(shēng)。
一(yī)致(和(hé)足夠)的組件距離
全(quán)自動的(dí)表麵黏著組件(jiàn)放(fàng)置機一(yī)般而言是相當精確的，但設計者在嘗(cháng)試著(zhuó)提(tí)高(gāo)組(zǔ)件密(mì)度的(dí)同(tóng)時，往往(wǎng)會(huì)忽略掉(diào)量(liáng)產時復(fù)雜性(xìng)的問題。舉(jǔ)例說(shuō)明(míng)，當(dāng)高(gāo)的組件太(tài)靠近一微細腳(jiǎo)距的組件時，不僅會阻擋了檢視(shì)接腳(jiǎo)焊點(diǎn)的視(shì)綫也(yě)同時阻礙了重工或(huò)重(zhòng)工時所(suǒ)使(shǐ)用(yòng)的工(gōng)具。
波(bō)峰(fēng)焊(hàn)錫(xī)一般使用在比較低，矮(ǎi)的組(zǔ)件如二(èr)極(jí)管及晶體管(guǎn)等。小型組件(jiàn)如SOIC等也(yě)可使用(yòng)在波峰焊錫上(shàng)，但是要(yào)注意的(dí)是有(yǒu)些(xiē)組(zǔ)件無法(fǎ)承受(shòu)直接暴露(lòu)在錫爐的高熱下。
為了確保(bǎo)組(zǔ)裝品質的一致(zhì)性，組件間的距(jù)離(lí)一定要(yào)大到足(zú)夠(gòu)且均(jūn)匀的暴露(lòu)在錫爐中(zhōng)。為(wéi)保(bǎo)證焊錫(xī)能(néng)接觸到(dào)每(měi)一(yī)個(gè)接(jiē)點(diǎn)，高的(dí)組件要和(hé)低(dī)，矮的(dí)組件(jiàn)，保(bǎo)持(chí)一定的(dí)距(jù)離以(yǐ)避(bì)免(miǎn)遮(zhē)蔽(bì)效(xiào)應。若是距(jù)離不足，也(yě)會妨(fáng)礙到組件(jiàn)的檢(jiǎn)視(shì)和(hé)重工等工作。
工(gōng)業界已發展出一套標準應(yīng)用在(zài)表麵黏著組件(jiàn)。如果(guǒ)有(yǒu)可能(néng)，盡可能使(shǐ)用(yòng)符合(hé)標準(zhǔn)的組(zǔ)件，如此(cǐ)可使設計(jì)者能建立(lì)一(yī)套標準(zhǔn)焊(hàn)墊尺寸的(dí)數據(jù)庫，使(shǐ)工程(chéng)師也更(gēng)能(néng)掌(zhǎng)握製程上(shàng)的(dí)問題。設(shè)計(jì)者可發(fā)現(xiàn)已有些國家建(jiàn)立(lì)了(liǎo)類似(sì)的標準(zhǔn)，組件的外(wài)觀或許相似(sì)，但是(shì)其組件(jiàn)之引腳角度卻因(yīn)生產(chǎn)國家之(zhī)不(bù)同而(ér)有所差(chà)異。舉(jǔ)例說明(míng)， SOIC組(zǔ)件(jiàn)供應者(zhě)來(lái)自(zì)北美及歐(ōu)洲者都能符合EIZ標(biāo)準(zhǔn)，而日本產(chǎn)品則是以EIAJ為其外觀設計準(zhǔn)則(zé)。要注(zhù)意(yì)的是(shì)就算(suàn)是(shì)符(fú)合EIAJ標準(zhǔn)，不同(tóng)公司生(shēng)產的(dí)組件(jiàn)其外(wài)觀上(shàng)也不完全相同。
為提高(gāo)生產效率(shuài)而設計
組裝(zhuāng)板子(zǐ)可以(yǐ)是(shì)相(xiāng)當(dāng)簡單，也可(kě)是(shì)非常(cháng)復雜，全視(shì)組件(jiàn)的(dí)形(xíng)態及密度來(lái)決(jué)定。一復雜(zá)的(dí)設計(jì)可(kě)以(yǐ)做成有效(xiào)率的(dí)生(shēng)產且減(jiǎn)少(shǎo)困(kùn)難(nán)度(dù)，但若是設(shè)計(jì)者(zhě)沒注(zhù)意(yì)到製程細節(jié)的話，也會(huì)變得(dé)非常的(dí)困難(nán)的。組(zǔ)裝(zhuāng)計劃(huá)必(bì)須一開始(shǐ)在設計的時候就考慮(lǜ)到。通常(cháng)隻(zhī)要(yào)調整組件的位(wèi)置(zhì)及置放方位(wèi)，就可以增(zēng)加其量產(chǎn)性。若是一PC板尺寸(cùn)很小，具(jù)不規(guī)則(zé)外(wài)形(xíng)或有(yǒu)組(zǔ)件很靠近(jìn)板(bǎn)邊(biān)時(shí)，可以考慮以連板的(dí)形式來進行(háng)量產。
測試及(jí)修補
通常(cháng)使(shǐ)用桌上(shàng)小型(xíng)測試工(gōng)具來(lái)偵(zhēn)測(cè)組(zǔ)件(jiàn)或(huò)製程缺(quē)失(shī)是(shì)相當不準確且(qiě)費(fèi)時的，測試方(fāng)式必須在設計(jì)時(shí)就加以考慮(lǜ)進(jìn)去(qù)。例如(rú)，如(rú)要使用ICT測試時(shí)就要考慮(lǜ)在綫路上，設計一些探針能接(jiē)觸的測試(shì)點(diǎn)。測(cè)試係統內有事(shì)先寫好(hǎo)的程(chéng)序，可對每一組(zǔ)件(jiàn)的(dí)功(gōng)能(néng)加以測試，可指出(chū)那一(yī)組(zǔ)件(jiàn)是(shì)故(gù)障或是放置(zhì)錯誤，並(bìng)可判別(bié)焊錫接點是(shì)否良好(hǎo)。在偵(zhēn)測錯誤(wù)上還應包含組(zǔ)件接(jiē)點(diǎn)間的短路，及接(jiē)腳(jiǎo)和焊墊之間的空焊等現象。
若(ruò)是(shì)測試探針(zhēn)無(wú)法接觸到綫路上每(měi)一(yī)共通的(dí)接點(common junction)時(shí)，則(zé)要(yào)個別(bié)量(liáng)測每一組件是(shì)無(wú)法辦到的(dí)。特別是針(zhēn)對(duì)微(wēi)細腳距的(dí)組裝，更(gēng)需要依(yī)賴自(zì)動(dòng)化測試設備(bèi)的(dí)探針，來量(liáng)測所有(yǒu)綫(xiàn)路上(shàng)相(xiāng)通(tōng)的點或組(zǔ)件(jiàn)間(jiān)相聯(lián)的綫(xiàn)。若是無法(fǎ)這(zhè)樣做，那退而求其次(cì)致(zhì)少(shǎo)也要通(tōng)過功能測(cè)試才可以，不(bù)然(rán)隻有等(děng)出貨(huò)後(hòu)顧(gù)客用(yòng)壞了(liǎo)再說(shuō)。
ICT測試(shì)是(shì)依不用產(chǎn)品(pǐn)製(zhì)作不(bù)同的冶(yě)具及測試程(chéng)序，若(ruò)在設計(jì)時(shí)就考慮(lǜ)到測(cè)試(shì)的話(huà)，那產(chǎn)品將可以很容易的檢測(cè)每一(yī)組件及(jí)接點(diǎn)的品(pǐn)質(zhì)。(圖二(èr))所示為可(kě)以(yǐ)目視看到的(dí)焊錫(xī)接點(diǎn)不(bù)良。然而(ér)，錫量(liáng)不足及非常小的短路(lù)則隻有依賴(lài)電性測試來(lái)檢(jiǎn)查。
SMT貼片(piàn)加工表(biǎo)麵黏著組裝(zhuāng)製程(chéng)，特別是(shì)針對微(wēi)小(xiǎo)間(jiān)距組件，需(xū)要(yào)不(bù)斷的監視製程，及有係統的檢(jiǎn)視。舉(jǔ)例(lì)說明，在美(měi)國(guó)，焊(hàn)錫(xī)接點品質(zhì)標準是(shì)依據(jù) IPC-A-620及國(guó)家焊錫(xī)標(biāo)準(zhǔn) ANSI / J-STD-001。了(liǎo)解(jiě)這些(xiē)準則及規範後(hòu)，設(shè)計者才能研發(fā)出(chū)符合工(gōng)業標(biāo)準需(xū)求(qiú)的產(chǎn)品。