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如何局部增加SMT制程中的錫膏或焊錫量

發(fā)布時(shí)間 :2016-06-08 14:58 閱讀 : 來(lái)源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA部
今天的電子工業(yè)真的是越來(lái)越發(fā)達(dá),隨著電子零件越作越小,產(chǎn)品也跟著越來(lái)越薄,就像一開(kāi)始的大哥大手機(jī),到如今可以放在手腕上的微型手機(jī),這些都是拜SMD電子零件極小化之賜,什么0402、0201、甚至01005的尺寸都已經(jīng)有人在嘗試了,就連一般的IC(積體電路)零件腳距也都縮到了0.5mm (fine pitch,微腳距),甚至0.3mm都有人做出來(lái),這對(duì)SMT制程來(lái)說(shuō)著實(shí)是一大挑戰(zhàn)。但更大的挑戰(zhàn)是電路板上并非只有這些小零件及小焊點(diǎn),在制程上比較容易出問(wèn)題的反而是同一片板子上同時(shí)需要打上很大及很小的零件。
要如何讓這些細(xì)小的電子零件完好的焊接于電路板上,還不可以發(fā)生空焊及短路的缺點(diǎn),已經(jīng)就夠讓SMT工程師傷透腦筋了。更大的挑戰(zhàn)是電路板上并非只有這些小零件需要焊接,很不幸的由于技術(shù)或是成本上的限制及考慮,有些零件到現(xiàn)在還無(wú)法極小化(如大部分連結(jié)器、電池、線圈、大電容…等),于是就會(huì)出現(xiàn)大大小小電子零件同擠在一塊電路板上的問(wèn)題。
因?yàn)榇罅慵枰^多的焊錫印刷于焊腳上,這樣才能確保其焊錫的牢靠度;小零件則需要較精淮且微小的錫膏量控制,否則容易造成焊錫短路或空焊的問(wèn)題。而錫膏量(體積)的控制一般由鋼板(stencil)的厚度(thickness)及開(kāi)口(aperture)來(lái)決定,可是同一片鋼板的厚度基本上是一致的,適合小零件的鋼板厚度就不適合大零件,剩下的只能控制鋼板的開(kāi)口,只是開(kāi)口也無(wú)法解決這樣的問(wèn)題,這似乎是魚與熊掌的問(wèn)題。
 
目前在電子工業(yè)界的普遍作法都是先讓鋼板屈就小零件的錫膏量要求,然后再使用不同的工法來(lái)局部增加錫膏量,因?yàn)楸容^起來(lái)小錫量比大錫量難控制多了。這里深圳宏力捷整理了四種較常見(jiàn)的局部增加錫量的方法供大家參考,其實(shí)大部分這些工法在之前的文章中都已經(jīng)有介紹過(guò)了,這里只是稍加整理而已。
1. 人工手動(dòng)點(diǎn)錫膏
手動(dòng)點(diǎn)錫膏
使用半自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī),在鋼板印刷錫膏后或進(jìn)入回流焊前,將錫膏局部加在需要增加錫膏的地方。這個(gè)方法的好處是機(jī)動(dòng)性高。
不過(guò)手動(dòng)點(diǎn)錫膏的缺點(diǎn)就一大堆了:
需要增加一個(gè)人力。 
如果這個(gè)人力可以共用其他人力就比較沒(méi)關(guān)系,比如說(shuō)爐前的目檢,或是爐前的人工置件?;旧弦?jì)算人力的配置。
品質(zhì)較難控制。 
人工點(diǎn)錫膏的錫膏量及位置都無(wú)法精確控制,比較適合那些需要較大錫膏量的零件。
容易作業(yè)失忽。 
人工加點(diǎn)錫膏有可能會(huì)因?yàn)槲饎?dòng)作而接觸到其他已經(jīng)印刷好錫膏的地方,造成錫膏的形狀破壞,進(jìn)而引起短路或空焊。也可能移動(dòng)到其他已經(jīng)置好的零件,造成零件偏移。
2. 導(dǎo)入自動(dòng)點(diǎn)錫膏機(jī)
早期的SMT產(chǎn)線配置,都配有一臺(tái)點(diǎn)自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)的,這臺(tái)點(diǎn)膠機(jī)的目的是將紅膠點(diǎn)在SMD零件的下面,將零件黏在PCB上面,避免后面過(guò)波峰焊(Wave Soldering)時(shí)零件掉落于錫爐之中。這臺(tái)點(diǎn)膠機(jī)其實(shí)也可以用來(lái)點(diǎn)錫膏,只要將錫膏加到針筒中就可以將錫膏點(diǎn)在需要局部增加錫膏的地方來(lái)增加銲錫量。
自動(dòng)錫膏機(jī)的缺點(diǎn): 
因?yàn)楝F(xiàn)在的制程已經(jīng)很少使用波峰焊了,所以大部分的SMT產(chǎn)線都已經(jīng)不再配備點(diǎn)膠機(jī),所以這個(gè)方法有可能需要再新增加一臺(tái)機(jī)器。
3. 使用階梯式鋼板(step-down stencil)
「階梯式鋼板」又分為【STEP-UP (局部增厚)】及【STEP-DOWN (局部打薄)】?jī)煞N,這種特殊鋼板藉由局部增加鋼板厚度(step-up)來(lái)增加錫膏印刷量,或是局部降低鋼板厚度(step-down)來(lái)減少錫膏量。這種 STEP-UP 鋼板也可以克服一些零件腳位不夠平整(COPOLANARITY)的問(wèn)題,STEP-DOWN 則可以有效控制 FINE PICTH 零件腳短路的問(wèn)題。
使用階梯式鋼板(step-down stencil)
階梯式鋼板(step-down stencil)
階梯式鋼板的缺點(diǎn):
鋼板的價(jià)錢比一般正常的鋼板可能貴上10%~20%左右。 
因?yàn)榉N特殊鋼板必須使用較厚的鋼板,然后利用雷射的方式去除掉需要變薄的部份,所以 STEP-DOWN 應(yīng)該會(huì)比 STEP-UP 來(lái)得容易制作,但幾乎沒(méi)見(jiàn)過(guò) STEP-DOWN 的板子。
錫膏量增加有所限制。 
這種鋼板的厚度無(wú)法局部增加太厚,通常0.1mm的鋼板,最多只能增加到0.15mm,而且大部分都只能增加到0.12mm左右而已。這是因?yàn)殇摪搴穸缺容^厚與正常厚度的地方一定會(huì)有個(gè)斜坡緩衝,如果局部增加厚度太厚,緩衝區(qū)必須加長(zhǎng),相對(duì)的就會(huì)對(duì)附近的小零件增加錫量。
詳細(xì)內(nèi)容可以參考: 
step-up & step-down stencil 階梯式鋼板局部加厚/打薄
4. 使用預(yù)成型錫塊(Pre-forms)
這種「預(yù)成型錫塊(solder preforms)」基本上就是把錫膏變成固體并壓制成小塊狀,它可以被設(shè)計(jì)成各種式樣形狀來(lái)符合實(shí)際的需求,也可以用來(lái)補(bǔ)足因鋼板印刷限制所造成的錫膏量不足,而且這種「預(yù)成型錫片」一般都會(huì)作成卷帶包裝(tape and reel),就跟電阻電容這種小零件一樣,可以利用SMT機(jī)器來(lái)貼件以節(jié)省人力,并避免人員操作的失誤。
預(yù)成型錫塊
SMT預(yù)成型錫塊
預(yù)成型錫塊(preforms)的缺點(diǎn):
這種「預(yù)成型錫塊(solder preforms)」一定要打在有錫膏印刷到的地方。 
這樣才能避免PCB振動(dòng)時(shí)移動(dòng),并且在錫膏融化時(shí)與原來(lái)的焊錫融合在一起。
增加成本。 
目前這種「預(yù)成型錫塊(solder preforms)」的價(jià)錢不便宜,可能比一般沒(méi)有阻值的小電阻還要還得貴上許多。以后隨著大量生產(chǎn),價(jià)錢應(yīng)該會(huì)越來(lái)越低才對(duì)。
詳細(xì)內(nèi)容可以參考: 
增加焊錫量的另一選擇 ─ Solder preforms (預(yù)成型錫片)


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