SMT貼片加工常用基礎(chǔ)知識(shí)
第一步驟：制程設(shè)計(jì)
SMT貼片加工表面黏著組裝制程，特別是針對(duì)微小間距組件，需要不斷的監(jiān)視制程，及有系統(tǒng)的檢視。舉個(gè)例子，目前在美國(guó)，錫焊接點(diǎn)品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)IPC-A-620及國(guó)家錫焊標(biāo)準(zhǔn)ANSI/J-STD-001。了解這些準(zhǔn)則和規(guī)格，設(shè)計(jì)師可以開(kāi)發(fā)符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品。
量產(chǎn)設(shè)計(jì)
量產(chǎn)設(shè)計(jì)包含了所有大量生產(chǎn)的制程、組裝、可測(cè)性及可靠性，而且是以書(shū)面文件需求為起點(diǎn)。
一份完整且清晰的組裝文件，對(duì)從設(shè)計(jì)到制造一系列轉(zhuǎn)換而言，是絕對(duì)必要的也是成功的保證。其相關(guān)文件及CAD數(shù)據(jù)清單包括材料清單(BOM)、合格廠商名單、組裝細(xì)節(jié)、特殊組裝指引、PC板制造細(xì)節(jié)及磁盤(pán)內(nèi)含Gerber資料或是IPC-D-350程序。
在磁盤(pán)上的CAD資料對(duì)開(kāi)發(fā)測(cè)試及制程冶具，及編寫(xiě)自動(dòng)化組裝設(shè)備程序等有極大的幫助。其中包含了X-Y軸坐標(biāo)位置、測(cè)試需求、概要圖形、線路圖及測(cè)試點(diǎn)的X-Y坐標(biāo)。
PCB板品質(zhì)
從每一批貨中或某特定的批號(hào)中，抽取一樣品來(lái)測(cè)試其錫焊性。這PC板將先與制造廠所提供的產(chǎn)品資料及IPC上標(biāo)定的品質(zhì)規(guī)范相比對(duì)。接下來(lái)就是將錫膏印到焊墊上回焊，如果是使用有機(jī)的助焊劑，則需要再加以清洗以去除殘留物。在評(píng)估焊點(diǎn)的品質(zhì)的同時(shí)，也要一起評(píng)估PC板在經(jīng)歷回焊后外觀及尺寸的反應(yīng)。同樣的檢驗(yàn)方式也可應(yīng)用在波峰焊錫的制程上。
組裝制程發(fā)展
這一步驟包含了對(duì)每一機(jī)械動(dòng)作，以肉眼及自動(dòng)化視覺(jué)裝置進(jìn)行不間斷的監(jiān)控。舉個(gè)例子，建議使用雷射來(lái)掃描每一PC板面上所印的錫膏體積。
在將樣本放上表面黏著組件(SMD)并經(jīng)過(guò)回焊后，品管及工程人員需一一檢視每組件接腳上的吃錫狀況，每一成員都需要詳細(xì)紀(jì)錄被動(dòng)組件及多腳數(shù)組件的對(duì)位狀況。在經(jīng)過(guò)波峰焊錫制程后，也需要在仔細(xì)檢視錫焊的均勻性及判斷出由于腳距或組件相距太近而有可能會(huì)使焊點(diǎn)產(chǎn)生缺陷的潛在位置。
細(xì)微腳距技術(shù)
細(xì)微腳距組裝是一先進(jìn)的構(gòu)裝及制造概念。組件密度及復(fù)雜度都遠(yuǎn)大于目前市場(chǎng)主流產(chǎn)品，若是要進(jìn)入量產(chǎn)階段，必須再修正一些參數(shù)后方可投入生產(chǎn)線。
舉個(gè)例子，細(xì)微腳距組件的腳距為0.025“或是更小，可適用于標(biāo)準(zhǔn)型及ASIC組件上。對(duì)這些組件而言其工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有非常寬的容許誤差，就(如圖一)所示。正因?yàn)榻M件供貨商彼此間的容許誤差各有不同，所以焊墊尺寸必須要為此組件量身定制，或是進(jìn)行再修改才能真正提高組裝良率。
焊墊外型尺寸及間距一般是遵循 IPC-SM-782A的規(guī)范。然而，為了達(dá)到制程上的需求，有些焊墊的形狀及尺寸會(huì)和這規(guī)范有些許的出入。對(duì)波峰焊錫而言其焊墊尺寸通常會(huì)稍微大一些，為的是能有比較多的助焊劑及焊錫。對(duì)于一些通常都保持在制程容許誤差上下限附近的組件而言，適度的調(diào)整焊墊尺寸是有其必要的。
表面黏著組件放置方位的一致性
盡管將所有組件的放置方位，設(shè)計(jì)成一樣不是完全必要的，但是對(duì)同一類(lèi)型組件而言，其一致性將有助于提高組裝及檢視效率。對(duì)一復(fù)雜的板子而言有接腳的組件，通常都有相同的放置方位以節(jié)省時(shí)間。原因是因?yàn)榉胖媒M件的抓頭通常都是固定一個(gè)方向的，必須要旋轉(zhuǎn)板子才能改變放置方位。致于一般表面黏著組件則因?yàn)榉胖脵C(jī)的抓頭能自由旋轉(zhuǎn)，所以沒(méi)有這方面的問(wèn)題。但若是要過(guò)波峰焊錫爐，那組件就必須統(tǒng)一其方位以減少其暴露在錫流的時(shí)間。
一些有極性的組件的極性，其放置方向是早在整個(gè)線路設(shè)計(jì)時(shí)就已決定，制程工程師在了解其線路功能后，決定放置組件的先后次序可以提高組裝效率，但是有一致的方向性或是相似的組件都是可以增進(jìn)其效率的。若是能統(tǒng)一其放置方位，不僅在撰寫(xiě)放置組件程序的速度可以縮短，也同時(shí)可以減少錯(cuò)誤的發(fā)生。
一致(和足夠)的組件距離
全自動(dòng)的表面黏著組件放置機(jī)一般而言是相當(dāng)精確的，但設(shè)計(jì)者在嘗試著提高組件密度的同時(shí)，往往會(huì)忽略掉量產(chǎn)時(shí)復(fù)雜性的問(wèn)題。舉例說(shuō)明，當(dāng)高的組件太靠近一微細(xì)腳距的組件時(shí)，不僅會(huì)阻擋了檢視接腳焊點(diǎn)的視線也同時(shí)阻礙了重工或重工時(shí)所使用的工具。
波峰焊錫一般使用在比較低、矮的組件如二極管及晶體管等。小型組件如SOIC等也可使用在波峰焊錫上，但是要注意的是有些組件無(wú)法承受直接暴露在錫爐的高熱下。
為了確保組裝品質(zhì)的一致性，組件間的距離一定要大到足夠且均勻的暴露在錫爐中。為保證焊錫能接觸到每一個(gè)接點(diǎn)，高的組件要和低、矮的組件，保持一定的距離以避免遮蔽效應(yīng)。若是距離不足，也會(huì)妨礙到組件的檢視和重工等工作。
工業(yè)界已發(fā)展出一套標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在表面黏著組件。如果有可能，盡可能使用符合標(biāo)準(zhǔn)的組件，如此可使設(shè)計(jì)者能建立一套標(biāo)準(zhǔn)焊墊尺寸的數(shù)據(jù)庫(kù)，使工程師也更能掌握制程上的問(wèn)題。設(shè)計(jì)者可發(fā)現(xiàn)已有些國(guó)家建立了類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)，組件的外觀或許相似，但是其組件之引腳角度卻因生產(chǎn)國(guó)家之不同而有所差異。舉例說(shuō)明， SOIC組件供應(yīng)者來(lái)自北美及歐洲者都能符合EIZ標(biāo)準(zhǔn)，而日本產(chǎn)品則是以EIAJ為其外觀設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。要注意的是就算是符合EIAJ標(biāo)準(zhǔn)，不同公司生產(chǎn)的組件其外觀上也不完全相同。
為提高生產(chǎn)效率而設(shè)計(jì)
組裝板子可以是相當(dāng)簡(jiǎn)單，也可是非常復(fù)雜，全視組件的形態(tài)及密度來(lái)決定。一復(fù)雜的設(shè)計(jì)可以做成有效率的生產(chǎn)且減少困難度，但若是設(shè)計(jì)者沒(méi)注意到制程細(xì)節(jié)的話，也會(huì)變得非常的困難的。組裝計(jì)劃必須一開(kāi)始在設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮到。通常只要調(diào)整組件的位置及置放方位，就可以增加其量產(chǎn)性。若是一PC板尺寸很小，具不規(guī)則外形或有組件很靠近板邊時(shí)，可以考慮以連板的形式來(lái)進(jìn)行量產(chǎn)。
測(cè)試及修補(bǔ)
通常使用桌上小型測(cè)試工具來(lái)偵測(cè)組件或制程缺失是相當(dāng)不準(zhǔn)確且費(fèi)時(shí)的，測(cè)試方式必須在設(shè)計(jì)時(shí)就加以考慮進(jìn)去。例如，如要使用ICT測(cè)試時(shí)就要考慮在線路上，設(shè)計(jì)一些探針能接觸的測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)有事先寫(xiě)好的程序，可對(duì)每一組件的功能加以測(cè)試，可指出那一組件是故障或是放置錯(cuò)誤，并可判別焊錫接點(diǎn)是否良好。在偵測(cè)錯(cuò)誤上還應(yīng)包含組件接點(diǎn)間的短路，及接腳和焊墊之間的空焊等現(xiàn)象。
若是測(cè)試探針無(wú)法接觸到線路上每一共通的接點(diǎn)(common junction)時(shí)，則要個(gè)別量測(cè)每一組件是無(wú)法辦到的。特別是針對(duì)微細(xì)腳距的組裝，更需要依賴(lài)自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備的探針，來(lái)量測(cè)所有線路上相通的點(diǎn)或組件間相聯(lián)的線。若是無(wú)法這樣做，那退而求其次致少也要通過(guò)功能測(cè)試才可以，不然只有等出貨后顧客用壞了再說(shuō)。
ICT測(cè)試是依不用產(chǎn)品制作不同的冶具及測(cè)試程序，若在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到測(cè)試的話，那產(chǎn)品將可以很容易的檢測(cè)每一組件及接點(diǎn)的品質(zhì)。(圖二)所示為可以目視看到的焊錫接點(diǎn)不良。然而，錫量不足及非常小的短路則只有依賴(lài)電性測(cè)試來(lái)檢查。
SMT貼片加工表面黏著組裝制程，特別是針對(duì)微小間距組件，需要不斷的監(jiān)視制程，及有系統(tǒng)的檢視。舉例說(shuō)明，在美國(guó)，焊錫接點(diǎn)品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù) IPC-A-620及國(guó)家焊錫標(biāo)準(zhǔn) ANSI / J-STD-001。了解這些準(zhǔn)則及規(guī)范后，設(shè)計(jì)者才能研發(fā)出符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需求的產(chǎn)品。
