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SMT贴片加工包含哪些制程与注意事项

发布时间:2022/7/5


1、 空板载入(Bare Board Loading)
电路板组装的第一步当然是要将空板(bare board)载入到SMT的流水线上。目前最常见的技术是将空板整齐重迭排列后,放置于料架上,然后类似印表机的纸张运送一样由机构装置从最上面的板子一片片送入SMT生产线的输送带中,不过这种运作在推送的过程中有时候会对某些板子造成表面刮伤的问题,所以有时候也会将空版放置于分料架(magazine)中,这样在机器堆送时就不会有刮伤的问题,只是多了一个放进分料架的动作。

2、 印刷锡膏(Solder paste printing)
印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)」进入SMT流水产线的第一个作业为「印刷锡膏(solder paste)」,说真的这有点类似女生在脸上涂抹面膜。这个步骤会把锡膏透过钢板(stencil)印刷在PCB需要焊接零件的焊垫/焊盘(pad)上面,锡膏的位置与体积会影响到后续的焊接品质,这些锡膏会在后续SMT制程流经「回焊炉(Reflow Oven)」高温区时融化并在重新凝固的过程中将电子零件焊接在电路板上面。

3、锡膏检查机(solder paste inspector, SPI)

锡膏印刷的优劣会直接影响到后续零件焊接的良秀好坏,所以现在大部份较领先的EMS工厂为求品质稳定,都会先在锡膏印刷之后额外多设置一台光学仪器,用来检查锡膏印刷的品质,这台仪器就被称之为「锡膏检查机(Solder Paste Inspector, SPI)」,或是采用修理的方式移除多馀的锡膏。

4、 快速打件机 (Chip Placement, Pick and Place speed machine)

电路板上的电子零件一般分为主动元件(IC类零件)与被动元件(Inductors, Capacitors, Resistors等零件),而这类SMD被动元件(如小电阻、电容、电感)又称「Small Chip」的体积通常比较小,而且一般只有两个端点需要被焊接,所以在将这类小零件摆放在电路板上时相对的位置精度要求也比较低,所以就设计出了快速/高速打件贴片机(Chip Placement machine),这种置件机一般会有好几个吸嘴头,而且速度非常地快,快得像转轮机关枪一样,一秒钟可以打好几颗零件。

5、 泛用型打件机 (Pick and Place general machine)

这种泛用型打件贴片机一般又称为「慢速机」。它几乎可以适用于所有SMD零件的贴片打件需求,但因为其诉求的不是速度,而是打件的精准度,所以慢速机一般拿来打一些体积比较大或是比较重或是多脚位的电子零件,然后调整零件的位置与角度后才会置件(placement),所以整体速度上来说就相对的慢了许多。

6、 手摆零件或目视检查 (hand place component or visual inspection)或炉前AOI

当所有的零件都打上电路板在要进入高温回焊炉(reflow)前,通常还会设置一个检查点,用来挑出打件偏移或掉件…等的缺点,因为过了高温炉后如果再发现有焊接问题就必须要动烙铁(iron),这会影响到产品的品质,也会有额外的花费;也会在这里用人工的方式手摆零件。

7、 回焊 (Reflow)

回焊(reflow)的目的是将锡膏熔融并形成非金属共化物(IMC)于零件脚与电路板之间,也就是将电子零件焊接于电路板之上,其温度的上升与下降的曲线(temperature profile)往往影响到整个电路板的焊接品质,根据焊锡的特性,一般的回焊炉会设定预热区(pre-heat)、浸润区(soak)、回焊区(reflow)、冷却区(cool)来达到最佳的焊锡效果。

8、 光学检查銲锡性 (AOI, Auto Optical Inspection) Option

虽然「炉后AOI」几乎已经成现今SMT的标准配置,但并不一定每条SMT的产线都会配置有「光学检查机(AOI)」,设置「炉后AOI」的目的之一是因为有些密度太高的电路板无法有效的进行后续的开短路电路测试(ICT),所以用AOI来取代,但由于AOI为光学判读,有其先天上的盲点,比如说零件底下的焊锡无法被检查,邻近高零件的位置会有阴影效应无法有效检查,而且目前AOI仅能针对看得到的零件检查有否墓碑(tombstone)、侧立、缺件、位移、极性方向、锡桥、空焊等,但无法判断假焊、BGA焊性、电阻值、电容值、电感值等零件品质,有些AOI连QFN或城堡形端子(Castellated terminations)的侧边焊锡都无法检查。

9、 收板 (unloading)

当板子组装完成后会在收回到分料架(magazine)内,这些分料架已经被设计成可以让SMT机台自动取放板子而不会影响到其品质,但操作时还是得注意不同板子的上下间距以避免电子零件撞件问题。

10、 成品目检 (Visual Inspection)

不论有没有设立AOI站别,一般的SMT线都还是会设立一个PCBA组装板的目视检查区,信心度还是不足啊!目的在检查电路板组装完成后有无任何的不良,如果是设置有AOI站别者则可以减少目检人员的数量,因为还是要检查一些AOI无法判读到的地方,或复检AOI判退打下来的不良。目前的技术,AOI还是有一定的误判率的。

11、零件后复 (Touch up)或波焊零件

如果有些零件没有办法用SMT来贴片打件,就需要后复(touch-up)的手焊零件或利用「波焊(wave soldering)」或「选焊」来焊接传统通孔零件,这个步骤通常会放在SMT的成品检查之后,目的是用以区别缺点是来自SMT还是SMT后的制程。
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