这是网友询问SMT制程中关于钢板(Stencil)、打件面顺序如何决定、以及DFM与DFX的一些问题跟术语的说明,相信这也是许多在电子公司当PM(Project Management)、NPI(New Product Introduction)或是採购人员心中的疑惑。
因为有时候跟工程师们开会总会听到这些专有名词,可是又不是很清楚人家到底在谈些什么,不用担心,188金宝搏苹果下载 现在就借此一角,试着用较浅显的文字来帮你解说这些工程名词,如果日后有其他相关的问题也会再更新上 来。
Q1、请问「钢板 (Stencil)」是什么?常听工程师说「开钢板」是什么意思?钢板的用途是什么?另外钢板是在SMT制程的哪一个阶段会用到?
A1、所谓的钢板(Stencil)就是一片很薄的钢片,钢板的尺寸大小通常是固定的,用以配合锡膏印刷机的尺寸,但钢板的厚度从0.08mm, 0.10mm, 0.12mm, 0.15mm, 0.18mm等视需要都有人使用。
钢板的目的是为了让锡膏(solder paste)可以印刷于电路板上而设计的,所以钢板上面会刻有许多的开孔(aperture),印刷锡膏的时候,要涂抹锡膏在钢板的上方,而电路板则会放在钢板的下方,然后用一支刮刀(通常是刮刀,因为锡膏就类似牙膏状的黏稠物)刷过放有锡膏的钢板上面,锡膏受到刮刀的挤压就会从钢板的开孔流下来并黏在电路板的上面,移开钢板后就会发现锡膏已经被印刷于电路板上了。简单的说,钢板就像在喷漆时,要准备的罩子,而锡膏就相当于漆,罩子上面刻有你想要的图形,把漆喷在罩子上就会出现想要的图形。
既然「钢板」是为了把锡膏印刷于电路板上,所以第一个步骤除了要把电路板放到SMT产线之外,接着就马上要用到钢板来印刷锡膏了。
锡膏的目的通常是为了要将零件焊接于电路板上,所以只要电路板上面需要焊接零件的位置有所变动,就必须重开一片新的钢板。
Q2、看过您另外一篇文章,请问现在无论是较小(电阻、电容等)与较大(connector等)的电子零件都是走SMT制程了吗?DIP/THD手插件是完成在泛用型打件机的阶段吗?那大型的CPU与南桥等的晶片又是在哪个阶段完成的呢?
A2.、现在绝大部分的电子零件几乎都是採用SMT打件完成的了,就算是DIP/THD零件也可以採用PIH(Paste-In-Hole,通孔回流焊)的方式当SMD来打件,通常一条SMT产线上会有快速机、慢速泛用机,有些会再加一台异形零件打件机,小零件就用快速机,大型零件如BGA、CPU、连接器一般用慢速泛用机,所以一般的CPU与南桥晶片都会使用泛用机来打件,大部分的SMT产线都会视实际需要配置多台的打件机,目的是希望每一台打件机都可以得到充分的利用,互相做到生产平衡 (Line Balance)的效率。
有兴趣做进一步了解的朋友可以参考一下电子制造工厂如何产出一片电路板这篇文章。
另外,并不是所有的DIP/THD零件都可以当成SMD来打件过回焊炉的,因为有耐温的需求,还必须符合SMT机器打件的包装需求,建议可以参考把SMD零件改成通孔锡膏(Paste-In-Hole)制程有何差别及影响? 这篇文章。
Q3、如果电路板需要双面(side1、side2或A面、B面)贴片打件,是哪一面先打?先打的哪面是如何决定的?取决点是什么?
A3、这个问题比较复杂一点,一般来说产品在设计之初就应该根据DFM(Design For Manufacturing)设计规范决定好哪些零件应该摆放在第一面与第二面。只是有时事与愿违,工厂可能没能提出任何的DFM建议,或是设计工程师受限于空间及其他需求而故意忽视DFM要求。
好了,我们可以先想看看,当板子的第一面打好零件,接着要打第二面的零件时,原来已经在第一面的零件就会被翻过来放到了底下,等到第二面打好件后就会跟着一起再过一次高温回焊炉,这时候如果有比较重的零件在底面(第一面),当板子过第二次回焊炉时就会因为重力及锡膏重新熔融的可能而掉落下来。
所以一般要求放有较重零件的那一面会放在第二面才来打件。其次,当有BGA或LGA零件时,因为担心二次过炉影响掉件及焊锡回流问题,所以会建议放在第二面打件,只过一次回焊炉就好,不过也有人有不看法,最好依实际状况而定。其他如果有细间脚(fine pitch)零件,因为需要比较精细的对位,一般情况下,如果可以在第一面就先打件,会比放在第二面打件来得好,因为电路板过完一次回焊炉后,板子就容易因温度的影响而弯曲变形,变形后的板子会造成锡膏印刷偏移,而且锡膏量也比较不容易控制得好。
当然,这些只是原则,常常有例外,就因为双面制程有些先天上的限制,所以就是选一个对制程影响最小,品质可以得到最佳化的步骤而已。
相关文章:
Q4、那如果两面都有比较重的零件时该如何避免回焊时掉件呢?
A4、如果第一面有比较重的零件,可以採用下列的方法来克服过第二次回焊炉时掉件的问题:
点红胶。(后续说明) 使用过炉治具。使用治具从下面将可能掉落的零件支撑住,这些过炉治具可以重复使用,但是需要人工装治具、拆治具、运送治具,耗时、费力、额外工时。
相关文章:合成石过炉托盘(Reflow carrier)
Q5、有时候会听到工程师在讨论说因为板子设计的关系零件要额外点「红胶」增加制程,可是又听说点「红胶」是为了要让板子可以过波焊用的,可是我们的板子又没有波焊制程,这是为什么?
A5、早期波焊(Wave Soldering)还很流行的时候的确要在电路板的一面(通常是第二面)点上红胶,然后将SMD零件放置在上面,再经过回焊炉的高温将红胶固化以达到黏住零件的目的,最后才会将板子拿去走波焊,因为波焊的锡炉就像是一洼池子般装满了液体锡液,当电路板从锡炉的锡池表面滑过时,电子零件其实是整个泡在锡池之中的,这时候红胶会起到黏住零件的目的,不让零件掉落到锡池中。
相关文章:何谓SMT「红胶」制程?什么时候该用红胶呢?有何限制呢?
所以重点来了,既然红胶可以黏住零件使其不至于掉落到波焊锡炉之中,那如果双面SMT制程的第一面有过重零件时,是否也可以用红胶将零件黏住,让已经翻转到底面的零件不会在第二次过回焊炉时掉落?答案当然是肯定的,所以你听到工程师们谈论的就是要用红胶黏住这些可能在第二次过回焊炉时可能掉落的零件,因为这样子会多增加一道制程,增加生产成本并增加出错的机会,所以会被提出来讨论。
Q6、常听到工程师与工厂的制程工程师谈到DFX与DFM,但不是很懂这专有名词的意思,是否有空可以帮忙解答疑问呢?
A6、DFM 是 Design For Manufacturability 的字母缩写;而DFX的X字,则代表无限可能,可以是DFT(Design For Testability), DFA(Design For Assembly)…当然也包括 DFM。相信在制造工厂内谈论DFX与DFM大概是指相同的东西,也就是设计上应该要怎么改善才能更符合工厂生产的品质与效率。
更多关于DFX及DFM的说明可以参考这篇文章:
你知道什么是DFX?什么又是DFM?它们的全称是啥?
延伸阅读:
浸金及电镀金在电路板焊接中所扮演的角色
波焊(Wave soldering)时零件摆放的设计规范
SPI(Solder Paste Inspection)锡膏检查机可以做什么?
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欧付宝
你好:
想请教,ZENER DIODE 原来尺寸是1206 TYPE,是近来市面上
SOD-123的TYPE.(很少有1206的TYPE)
如果这颗ZENER要从1206换从SOD-123然后要SMT,会不会有问题?
(之前有开钢板但是是FOR 1206)
谢谢!!
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林骏华,
这个问题我没有办法直接回答你。你应该要找来你的原本1206的zener diode与新的SOD-123封装的规格尺寸去做焊垫的比对。如果可以的话,最好找来一个实际的SOD-123与PCB,实际放看看有无问题。如果尺寸上差异不大,可看有无问题,然后再跑大量追踪。跑大量追踪。
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感谢大大的教导
想询问一下
钢板已经开好
重新洗版时若版边距离不一样 会引响刷锡膏吗?
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Wayne,
如果板边距离不是很大,一般是不会影响的,会影响的应该是定位点,如果定位点跑了,可能就会出问题,但如果板子内的定位点足够,应该还是可以的。
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熊大您好,最近刚进入品保部门工作,许多知识以及经验都是拜读您的文章学习而来,真的很感谢您。
想请教您:
近期因为板子上有两处固定的二极体容易有歪斜或者浮件的问题,代工厂回覆说是因为 PAD 大于零件导致锡量过多,过回焊炉后多余的锡跑到零件下方导致歪斜与浮件。
改善作法为重开钢板,将开孔缩小减少锡量或者修改 PCB PAD Layout。
由于刚到业界,许多尝试还在累积或学习,烦请您指导。
1. 请问在业界一般会优选选择 PCB PAD Relayout 还是重开钢板呢?
2. 厂商所谓重开钢板的意思真的是“重新”制作一片钢板吗?还是修改钢板上方的开孔?
3. 若不是因为钢板原因,修改后的钢板还能回复原样吗?
4. 一般代工厂是否会针对重开钢板收费呢?
有些观念问题在您的网站或网路上实在找不到明确的讯息,询问厂商又不太恰当
请您多多担待。
Learner
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Learner,
你的问题在于不了解何谓「钢板」,建议你亲自去看一次「钢板」长什么样,上面的开孔实际上是什么。
锡膏太多,造成零件浮高后旋转或移动对于小零件是非常可能发生的,就像把一艘船放在池塘内可以浮起来是类似的道理,零件就是船,而融熔的锡液就是水,池塘则是焊垫的大小,池塘变小或把池塘的水变少,船就浮不起来了,但是焊垫小了或焊锡少了都可能会影响到焊锡强度。
1. 一般可以更改钢板解决的问题就不太会去变更PCB,因为PCB有库存去化的问题,除非还在研发阶段。另外,变更PCB一般无法马上用到SMT上,因为一般PCB的交期大概两个月。
2. 钢板上已经开好的孔,是没有办法缩小的,或许有办法,但一定比重开一片钢板贵。就像一张纸已经剪了一个洞,想要完全无损的把孔缩小补起来是不可能的,或者应该说花费的精力时间,比重新拿一张只剪一个比较小的洞来的容易。
3. 同问题2。
4. 这个要看贵公司跟对方的合约如何签,另外,要看这个问题是代工厂的问题还是自己的问题。
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