SMT十步驟(電子檔).doc

1、 1SMT 十大步骤第 一 步 骤 ： 制 程 设 计表 面 粘 着 组 装 制 程 ， 特 别是 针 对 微 小 间 距 组 件 ， 需 要不 断 的 监 视 制 程 ， 及 有 系 统的 检 视 。 举 例 说 明 ， 在 美 国 ，焊 锡 接 点 品 质 标 准 是 依 据 IPC-A-620 及 国 家 焊 锡 标 准 ANSI / J-STD-001。 了 解 这些 准 则 及 规 范 后 ， 设 计 者 才能 研 发 出 符 合 工 业 标 准 需 求的 产 品 。量 产 设 计量 产 设 计 包 含 了 所 有 大 量生 产 的 制 程 、 组 装 、 可 测 性及 可 靠 性

2、， 而 且 是 以 书 面 文件 需 求 为 起 点 。一 份 完 整 且 清 晰 的 组 装 文件 ， 对 从 设 计 到 制 造 一 系 列转 换 而 言 ， 是 绝 对 必 要 的 也是 成 功 的 保 证 。 其 相 关 文 件及 CAD 数 据 清 单 包 括 材 料 清单 (BOM)、 合 格 厂 商 名 单 、组 装 细 节 、 特 殊 组 装 指 引 、PC 板 制 造 细 节 及 磁 盘 内 含 Gerber 资 料 或 是 IPC-D-350程 序 。在 磁 盘 上 的 CAD 资 料 对开 发 测 试 及 制 程 冶 具 ， 及 编写 自 动 化 组 装 设 备 程 序

3、等 有极 大 的 帮 助 。 其 中 包 含 了X-Y 轴 坐 标 位 置 、 测 试 需 求 、概 要 图 形 、 线 路 图 及 测 试 点的 X-Y 坐 标 。PC 板 品 质从 每 一 批 货 中 或 某 特 定 的批 号 中 ， 抽 取 一 样 品 来 测 试其 焊 锡 性 。 这 PC 板 将 先 与制 造 厂 所 提 供 的 产 品 资 料 及IPC 上 标 定 的 品 质 规 范 相 比对 。 接 下 来 就 是 将 锡 膏 印 到焊 垫 上 回 焊 ， 如 果 是 使 用 有2SMT 十大步骤机 的 助 焊 剂 ， 则 需 要 再 加 以清 洗 以 去 除 残 留 物 。 在

4、 评 估焊 点 的 品 质 的 同 时 ， 也 要 一起 评 估 PC 板 在 经 历 回 焊 后外 观 及 尺 寸 的 反 应 。 同 样 的检 验 方 式 也 可 应 用 在 波 峰 焊锡 的 制 程 上 。组 装 制 程 发 展这 一 步 骤 包 含 了 对 每 一 机械 动 作 ， 以 肉 眼 及 自 动 化 视觉 装 置 进 行 不 间 断 的 监 控 。举 例 说 明 ， 建 议 使 用 雷 射 来扫 描 每 一 PC 板 面 上 所 印 的锡 膏 体 积 。在 将 样 本 放 上 表 面 粘 着 组件 (SMD) 并 经 过 回 焊 后 ， 品管 及 工 程 人 员 需 一 一

5、检 视 每组 件 接 脚 上 的 吃 锡 状 况 ， 每一 成 员 都 需 要 详 细 纪 录 被 动组 件 及 多 脚 数 组 件 的 对 位 状况 。 在 经 过 波 峰 焊 锡 制 程 后 ，也 需 要 在 仔 细 检 视 焊 锡 的 均匀 性 及 判 断 出 由 于 脚 距 或 组件 相 距 太 近 而 有 可 能 会 使 焊点 产 生 缺 陷 的 潜 在 位 置 。细 微 脚 距 技 术细 微 脚 距 组 装 是 一 先 进 的构 装 及 制 造 概 念 。 组 件 密 度及 复 杂 度 都 远 大 于 目 前 市 场主 流 产 品 ， 若 是 要 进 入 量 产阶 段 ， 必 须

6、再 修 正 一 些 参 数后 方 可 投 入 生 产 线 。举 例 说 明 ， 细 微 脚 距 组 件的 脚 距 为 0.025“或 是 更 小 ，可 适 用 于 标 准 型 及 ASIC 组件 上 。 对 这 些 组 件 而 言 其 工业 标 准 有 非 常 宽 的 容 许 误 差 ，就 (如 图 一 )所 示 。 正 因 为 组件 供 货 商 彼 此 间 的 容 许 误 差各 有 不 同 ， 所 以 焊 垫 尺 寸 必须 要 为 此 组 件 量 身 定 制 ， 或是 进 行 再 修 改 才 能 真 正 提 高组 装 良 率 。3SMT 十大步骤图 一 、 微 细 脚 距 组 件 之 焊 垫

7、应 有 最 小 及 最 大 之 误 差 容 许值焊 垫 外 型 尺 寸 及 间 距 一 般是 遵 循 IPC-SM-782A 的 规范 。 然 而 ， 为 了 达 到 制 程 上的 需 求 ， 有 些 焊 垫 的 形 状 及尺 寸 会 和 这 规 范 有 些 许 的 出入 。 对 波 峰 焊 锡 而 言 其 焊 垫尺 寸 通 常 会 稍 微 大 一 些 ， 为的 是 能 有 比 较 多 的 助 焊 剂 及焊 锡 。 对 于 一 些 通 常 都 保 持在 制 程 容 许 误 差 上 下 限 附 近的 组 件 而 言 ， 适 度 的 调 整 焊垫 尺 寸 是 有 其 必 要 的 。表面粘着组件放置

8、方位的一致性尽 管 将 所 有 组 件 的 放 置 方位 ， 设 计 成 一 样 不 是 完 全 必要 的 ， 但 是 对 同 一 类 型 组 件而 言 ， 其 一 致 性 将 有 助 于 提高 组 装 及 检 视 效 率 。 对 一 复杂 的 板 子 而 言 有 接 脚 的 组 件 ，通 常 都 有 相 同 的 放 置 方 位 以节 省 时 间 。 原 因 是 因 为 放 置组 件 的 抓 头 通 常 都 是 固 定 一个 方 向 的 ， 必 须 要 旋 转 板 子才 能 改 变 放 置 方 位 。 致 于 一般 表 面 粘 着 组 件 则 因 为 放 置机 的 抓 头 能 自 由 旋 转

9、， 所 以没 有 这 方 面 的 问 题 。 但 若 是要 过 波 峰 焊 锡 炉 ， 那 组 件 就必 须 统 一 其 方 位 以 减 少 其 暴露 在 锡 流 的 时 间 。一 些 有 极 性 的 组 件 的 极 性 ，其 放 置 方 向 是 早 在 整 个 线 路设 计 时 就 已 决 定 ， 制 程 工 程4SMT 十大步骤师 在 了 解 其 线 路 功 能 后 ， 决定 放 置 组 件 的 先 后 次 序 可 以提 高 组 装 效 率 ， 但 是 有 一 致的 方 向 性 或 是 相 似 的 组 件 都是 可 以 增 进 其 效 率 的 。 若 是能 统 一 其 放 置 方 位 ，

10、不 仅 在撰 写 放 置 组 件 程 序 的 速 度 可以 缩 短 ， 也 同 时 可 以 减 少 错误 的 发 生 。一 致 (和 足 够 )的 组 件 距 离全 自 动 的 表 面 粘 着 组 件 放置 机 一 般 而 言 是 相 当 精 确 的 ，但 设 计 者 在 尝 试 着 提 高 组 件密 度 的 同 时 ， 往 往 会 忽 略 掉量 产 时 复 杂 性 的 问 题 。 举 例说 明 ， 当 高 的 组 件 太 靠 近 一微 细 脚 距 的 组 件 时 ， 不 仅 会阻 挡 了 检 视 接 脚 焊 点 的 视 线也 同 时 阻 碍 了 重 工 或 重 工 时所 使 用 的 工 具

11、。波 峰 焊 锡 一 般 使 用 在 比 较低 、 矮 的 组 件 如 二 极 管 及 晶体 管 等 。 小 型 组 件 如 SOIC等 也 可 使 用 在 波 峰 焊 锡 上 ，但 是 要 注 意 的 是 有 些 组 件 无法 承 受 直 接 暴 露 在 锡 炉 的 高热 下 。为 了 确 保 组 装 品 质 的 一 致性 ， 组 件 间 的 距 离 一 定 要 大到 足 够 且 均 匀 的 暴 露 在 锡 炉中 。 为 保 证 焊 锡 能 接 触 到 每一 个 接 点 ， 高 的 组 件 要 和 低 、矮 的 组 件 ， 保 持 一 定 的 距 离以 避 免 遮 蔽 效 应 。 若 是 距

12、 离不 足 ， 也 会 妨 碍 到 组 件 的 检视 和 重 工 等 工 作 。工 业 界 已 发 展 出 一 套 标 准应 用 在 表 面 粘 着 组 件 。 如 果有 可 能 ， 尽 可 能 使 用 符 合 标准 的 组 件 ， 如 此 可 使 设 计 者能 建 立 一 套 标 准 焊 垫 尺 寸 的数 据 库 ， 使 工 程 师 也 更 能 掌握 制 程 上 的 问 题 。 设 计 者 可发 现 已 有 些 国 家 建 立 了 类 似5SMT 十大步骤的 标 准 ， 组 件 的 外 观 或 许 相似 ， 但 是 其 组 件 之 引 脚 角 度却 因 生 产 国 家 之 不 同 而 有 所

13、差 异 。 举 例 说 明 ， SOIC 组件 供 应 者 来 自 北 美 及 欧 洲 者都 能 符 合 EIZ 标 准 ， 而 日 本产 品 则 是 以 EIAJ 为 其 外 观设 计 准 则 。 要 注 意 的 是 就 算是 符 合 EIAJ 标 准 ， 不 同 公司 生 产 的 组 件 其 外 观 上 也 不完 全 相 同 。为 提 高 生 产 效 率 而 设 计组 装 板 子 可 以 是 相 当 简 单 ，也 可 是 非 常 复 杂 ， 全 视 组 件的 形 态 及 密 度 来 决 定 。 一 复杂 的 设 计 可 以 做 成 有 效 率 的生 产 且 减 少 困 难 度 ， 但 若

14、是设 计 者 没 注 意 到 制 程 细 节 的话 ， 也 会 变 得 非 常 的 困 难 的 。组 装 计 划 必 须 一 开 始 在 设 计的 时 候 就 考 虑 到 。 通 常 只 要调 整 组 件 的 位 置 及 置 放 方 位 ，就 可 以 增 加 其 量 产 性 。 若 是一 PC 板 尺 寸 很 小 ， 具 不 规则 外 形 或 有 组 件 很 靠 近 板 边时 ， 可 以 考 虑 以 连 板 的 形 式来 进 行 量 产 。测 试 及 修 补通 常 使 用 桌 上 小 型 测 试 工具 来 侦 测 组 件 或 制 程 缺 失 是相 当 不 准 确 且 费 时 的 ， 测 试方

15、式 必 须 在 设 计 时 就 加 以 考虑 进 去 。 例 如 ， 如 要 使 用ICT 测 试 时 就 要 考 虑 在 线 路上 ， 设 计 一 些 探 针 能 接 触 的测 试 点 。 测 试 系 统 内 有 事 先写 好 的 程 序 ， 可 对 每 一 组 件的 功 能 加 以 测 试 ， 可 指 出 那一 组 件 是 故 障 或 是 放 置 错 误 ，并 可 判 别 焊 锡 接 点 是 否 良 好 。在 侦 测 错 误 上 还 应 包 含 组 件接 点 间 的 短 路 ， 及 接 脚 和 焊垫 之 间 的 空 焊 等 现 象 。若 是 测 试 探 针 无 法 接 触 到6SMT 十大

16、步骤线 路 上 每 一 共 通 的 接 点(common junction)时 ， 则 要个 别 量 测 每 一 组 件 是 无 法 办到 的 。 特 别 是 针 对 微 细 脚 距的 组 装 ， 更 需 要 依 赖 自 动 化测 试 设 备 的 探 针 ， 来 量 测 所有 线 路 上 相 通 的 点 或 组 件 间相 联 的 线 。 若 是 无 法 这 样 做 ，那 退 而 求 其 次 致 少 也 要 通 过功 能 测 试 才 可 以 ， 不 然 只 有等 出 货 后 顾 客 用 坏 了 再 说 。ICT 测 试 是 依 不 用 产 品 制作 不 同 的 冶 具 及 测 试 程 序 ，若

17、在 设 计 时 就 考 虑 到 测 试 的话 ， 那 产 品 将 可 以 很 容 易 的检 测 每 一 组 件 及 接 点 的 品 质 。(图 二 )所 示 为 可 以 目 视 看 到 的焊 锡 接 点 不 良 。 然 而 ， 锡 量不 足 及 非 常 小 的 短 路 则 只 有依 赖 电 性 测 试 来 检 查 。图 二 、 焊 点 缺 陷 ， 以 目 视 检测 ， 包 括 因 接 脚 共 平 面 问 题所 造 成 的 空 焊 及 短 路 ， 自 动测 试 机 在 发 现 肉 眼 无 法 检 测出 的 缺 陷 时 ， 是 有 其 存 在 的必 要 的 。由 于 第 一 面 及 第 二 面 的

18、 组件 密 度 可 能 完 全 相 同 ， 所 以传 统 所 使 用 的 测 试 方 式 可 能无 法 侦 测 全 部 错 误 。 尽 管 在高 密 度 微 细 脚 距 的 PC 板 上有 小 的 导 通 孔 (via)垫 可 供 探针 接 触 ， 但 一 般 仍 会 希 望 加大 此 导 通 孔 垫 以 供 使 用 。决 定 最 有 效 率 之 组 装对 所 有 的 产 品 都 提 供 相 同的 组 装 程 序 是 不 切 实 际 的 。7SMT 十大步骤对 于 不 同 组 件 、 不 同 密 度 及复 杂 性 的 产 品 组 装 ， 至 少 会使 用 二 种 以 上 的 组 装 过 程 。

19、至 于 更 困 难 的 微 细 脚 距 组 件组 装 ， 则 需 要 使 用 不 同 的 组装 方 式 以 确 保 效 率 及 良 率 。整 个 产 品 上 组 件 密 度 的 升高 及 高 比 率 使 用 微 细 脚 距 组件 都 将 使 得 组 装 (测 试 及 检 视 )的困 难 度 大 幅 提 高 。 有 些 方 式可 供 选 择 ： 表 面 粘 着 组 件 在单 面 或 双 面 、 表 面 粘 着 组 件及 微 细 脚 距 组 件 在 单 面 或 双面 。当 制 程 复 杂 度 升 高 时 ， 费用 也 随 之 上 升 。 举 例 说 明 ，在 设 计 微 细 脚 距 组 件 于 一

20、 面或 双 面 之 前 ， 设 计 者 必 须 了解 到 此 一 制 程 的 困 难 度 及 所需 费 用 。 另 一 件 则 是 混 载 制程 。 PC 板 通 常 都 是 采 用 混 载制 程 ， 也 就 是 包 含 了 穿 孔 组件 在 板 子 上 。 在 一 自 动 化 生产 线 上 ， 表 面 粘 着 组 件 是 以回 焊 为 主 要 方 式 ， 而 有 接 脚的 组 件 则 是 以 波 峰 焊 锡 法 为主 。 在 这 时 有 接 脚 的 组 件 ，就 必 须 等 回 焊 组 件 都 上 完 后再 进 行 组 装 。回 焊 焊 接回 焊 焊 接 是 使 用 锡 、 铅 合金 为 成

21、 份 的 锡 膏 。 这 锡 膏 再以 非 接 触 的 加 热 方 式 如 红 外线 、 热 风 等 ， 将 其 加 热 液 化 。波 峰 焊 锡 法 可 用 来 焊 接 有 接脚 组 件 及 部 份 表 面 粘 着 组 件 ，但 要 注 意 的 是 ， 这 些 组 件 必须 先 以 环 氧 树 脂 固 定 ， 才 能暴 露 在 熔 融 的 锡 炉 里 。 以 下几 种 联 机 生 产 方 式 可 供 参 考 ：回 焊 焊 接 、 双 面 回 焊 焊 接 、回 焊 /波 峰 焊 锡 、 双 面 回 焊 /波 峰 焊 锡 、 双 面 回 焊 /选 择 性波 峰 焊 锡 等 方 式 。 8SMT

22、十大步骤回 焊 /波 峰 焊 锡 及 双 面 回焊 /波 峰 焊 锡 ， 需 要 先 用 环 氧树 脂 将 第 二 面 的 表 面 粘 着 组件 全 部 固 定 起 来 (组 件 会 暴 露在 熔 融 的 锡 中 )。 设 计 者 在 使用 主 动 组 件 于 波 峰 焊 锡 中 要特 别 的 注 意 。选 择 性 波 峰 焊 锡 法 ， 是 先用 简 单 的 冶 具 将 先 前 以 回 焊方 式 装 上 的 组 件 遮 蔽 起 来 ，再 去 过 锡 炉 。 这 种 方 式 可 以把 组 件 以 冶 具 保 护 起 来 ， 只露 出 部 份 选 择 性 区 域 来 通 过熔 融 的 锡 。 这

23、 方 法 还 需 要 考虑 到 两 种 不 同 的 组 件 (表 面粘 着 组 件 及 插 件 式 组 件 )之间 的 距 离 ， 是 否 能 确 保 足 够的 流 锡 能 不 受 限 制 的 流 到 焊点 。 较 高 的 组 件 (高 于 3mm)最 好 是 放 到 第 一 面 ， 以 免 增加 冶 具 的 厚 度 (如 图 三 所 示 )。图 三 、 在 双 面 回 焊 后 使 用 选择 性 波 峰 焊 锡 时 ， 表 面 粘 着组 件 和 插 件 式 组 件 接 脚 要 保持 一 定 的 距 离 ， 以 确 保 锡 流能 顺 利 流 过 这 些 焊 点 。鲁 柏 特 方 式 (Ruppe

24、rt process)提 供 制 程 工 程 师 ， 一次 就 将 回 焊 组 件 及 插 件 式 组件 焊 接 好 的 方 式 。 将 一 计 算过 的 锡 膏 量 放 置 到 每 一 穿 孔焊 垫 的 四 周 。 当 锡 膏 熔 化 时会 自 动 流 入 穿 孔 内 ， 填 满孔 穴 并 完 成 焊 接 接 点 。 当 使用 这 种 方 式 时 组 件 必 须 要 能承 受 回 焊 时 的 高 温 。冶 具 开 发 文 件开 发 PC 板 组 装 用 冶 具 需要 详 细 如 CAD 等 的 资 料 。9SMT 十大步骤Gerber file 或 IPC-D-350 用来 制 作 板 子

25、的 资 料 也 常 在 撰写 机 器 程 序 ， 开 印 刷 钢 版 及制 造 测 试 冶 具 时 被 用 到 。 尽管 每 一 部 份 所 使 用 的 程 序 兼容 性 都 不 同 ， 但 全 自 动 的 机械 设 备 ， 通 常 都 会 有 自 动 转换 或 翻 译 的 软 件 来 把 CAD资 料 转 成 可 辨 视 的 格 式 。 使用 资 料 的 单 位 包 括 组 装 机 器的 程 序 、 印 刷 钢 版 制 作 、 真空 冶 具 制 作 及 测 试 冶 具 等 。结 论工 程 师 可 能 会 使 用 数 种 不同 的 成 熟 制 程 方 式 ， 来 焊 接许 多 种 类 的 组

26、件 到 基 板 上 面 。有 着 完 整 的 计 划 及 一 清 晰 易懂 的 组 装 流 程 步 骤 及 需 求 ，设 计 者 可 以 更 容 易 准 备 出 一符 合 生 产 线 生 产 的 产 品 。 提供 一 好 的 PC 板 设 计 及 完 整且 清 晰 的 文 件 ， 可 以 确 保 组装 品 质 、 功 能 及 可 靠 度 都 能在 一 定 预 算 下 顺 利 达 到 目 地 。第 二 步 骤 ： 测 试 设 计在 市 面 上 有 无 数 的 测 试 技术 及 设 备 来 供 测 试 工 程 师 选用 ， 以 达 到 利 用 最 少 花 费 完成 最 多 样 的 测 试 。 然

27、而 ， 一“理 想 ”的 测 试 则 需 包 含 以 下各 项 ： 基 板 产 量 、 复 杂 度 及尺 寸 、 技 术 之 应 用(RF、 CPU 或 模 拟 式 )， 测 试预 算 及 不 论 是 否 要 用 上 的 为测 试 而 设 计 的 理 念 。在 设 计 一 测 试 流 程 时 ， 工程 师 有 许 多 选 择 ， 从 单 一 测试 机 台 到 一 整 个 测 试 工 厂 都有 。 有 许 多 型 态 的 ATE 机 台可 选 择 ， 无 论 是 直 接 购 买 或是 专 门 设 计 都 有 。 然 而 其 测10SMT 十大步骤试 的 两 个 主 要 目 地 是 不 变 的 ：

28、首 先 必 须 能 很 迅 速 的 判 断 板子 是 好 是 坏 ， 其 次 能 立 即 判断 是 那 一 组 件 毁 坏 亦 或 是 其它 原 因 。 即 然 在 测 试 市 场 上早 已 有 现 成 的 测 试 机 台 可 以符 合 需 求 ， 我 们 只 要 选 择 合适 的 来 使 用 即 可 。ICT 测 试在 一 针 床 冶 具 上 测 试 板 子 ，一 次 测 一 个 组 件 。 这 冶 具 会和 板 子 、 焊 锡 面 上 所 有 的 节点 接 触 ， 虽 然 它 可 以 和 板 子正 反 两 面 都 做 接 触 ， 不 过 一般 而 言 那 是 很 昂 贵 的 。 这 些针

29、底 部 是 以 弹 簧 为 材 料 ， 用来 和 板 子 上 组 件 的 接 脚 或 是测 试 点 接 触 。 当 和 板 上 所 有的 点 接 触 可 侦 测 到 板 上 所 有模 拟 或 数 字 组 件 ， 并 迅 速 孤立 出 有 问 题 的 组 件 。 短 路 测试 通 常 是 第 一 个 执 行 的 ， 以确 定 是 否 有 空 焊 或 其 它 的 短路 。其 结 论 很 简 单 ， 就 是 说 只要 板 子 没 有 空 焊 、 短 路 、 组件 放 置 错 误 及 使 用 错 组 件 ，这 块 PC 板 通 常 就 是 无 缺 陷 的 。这 方 法 可 以 避 免 因 发 生 错 误而 影 响 到 周 围 其 它 的 组 件 。量 产 缺 失 分 析 (MDA)MDA 通 常 是 ICT 测 试 中的 一 个 分 项 ， 然 而 它 并 没 有加 电 流 到 板 子 上 去 。 一 般 而言 ， MDA 并 不 能 测 试 数 字 组件 的 真 正 功 能 ， 所 以 还 要 有其 它 的 方 法 。 MDA 是 一 非 常好 的 模 拟 组 件 测 试 器 ， 然 而尽 管 和 ICT 一 样 能 有 效 测 出短 路 及 空 焊 ， 它 最 大 的 好 处是 容 易 撰 写 程 序 ， 较 短 的 测试 时 间 及 较 低 的 费 用 。