深圳市宏力捷電子有限公司專業(yè)提供整體PCBA電子制造服務(wù)，包含上游電子元器件采購到PCB生產(chǎn)加工、SMT貼片、DIP插件、PCBA測試、成品組裝等一站式服務(wù)。接下來為大家介紹SMT貼片加工流程中有哪些制程與注意事項。
不得不說，SMT應(yīng)該是現(xiàn)代電子組裝工業(yè)中自動化程度最高的一環(huán)，一整條產(chǎn)線大概只需要5-7個作業(yè)員就可以維持一條生產(chǎn)線的運(yùn)作，而且大約每30～60秒就可以產(chǎn)出一片PCBA組裝板。
1. 印刷生產(chǎn)序號(Shop Floor tracking number)
SMT產(chǎn)線的前置作業(yè)必須要在裸版(bare PCB)上先印上生產(chǎn)序號，這組序號最主要在追蹤中其生產(chǎn)履歷，如果紀(jì)錄運(yùn)用得當(dāng)，它可以追蹤板子上面打了哪些Date-code的電子料與來自哪個MPN，它也可以讓我們追蹤整個生產(chǎn)過程中有沒有什么異常狀況或是不良修理。當(dāng)然這些都是有前提的，想要有什么收獲就必須有付出。
電路板的生產(chǎn)序號印刷目前大約有4種方案，目前走在比較前面的公司會建議采用「鐳雕」技術(shù)，副作用比較少，而且美觀。
另外，有些跟不上腳步的公司不一定會在空版的階段就印刷序號，而是等到分板完成后才會制作序號，序號導(dǎo)入在制程越前端，可以追蹤到的生產(chǎn)履歷就越完整。
2. 空板載入(Bare Board Loading)
電路板組裝的第一步當(dāng)然是要將空板(bare board)載入到SMT的流水線上。目前最常見的技術(shù)是將空板整齊重迭排列后，放置于料架上，然后類似印表機(jī)的紙張運(yùn)送一樣由機(jī)構(gòu)裝置從最上面的板子一片片送入SMT生產(chǎn)線的輸送帶中，不過這種運(yùn)作在推送的過程中有時候會對某些板子造成表面刮傷的問題，所以有時候也會將空版放置于分料架(magazine)中，這樣在機(jī)器堆送時就不會有刮傷的問題，只是多了一個放進(jìn)分料架的動作。
這些過程都會有感應(yīng)器(Sensor)作為眼睛傳送到電腦中，然后判斷何時該推送板子，并下指令何時停止板子前進(jìn)。
3. 印刷錫膏(Solder paste printing)
印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)」進(jìn)入SMT流水產(chǎn)線的第一個作業(yè)為「印刷錫膏(solder paste)」，說真的這有點類似女生在臉上涂抹面膜。
這個步驟會把錫膏透過鋼板(stencil)印刷在PCB需要焊接零件的焊墊/焊盤(pad)上面，錫膏的位置與體積會影響到后續(xù)的焊接品質(zhì)，這些錫膏會在后續(xù)SMT制程流經(jīng)「回焊爐(Reflow Oven)」高溫區(qū)時融化并在重新凝固的過程中將電子零件焊接在電路板上面。
之所以要使用「錫膏」來作為電子零件與PCB結(jié)合的最主要目的有二：
1）焊錫完成前將電子零件黏貼固定在電路板，使其不至于因為PCB的移動或振動而偏移。這就是為何要為膏狀。
2）經(jīng)過回焊高溫后將電子零件焊接固定于PCB上，使其在終端用戶使用的過程中不至于掉落，并達(dá)到電子訊號傳遞的目的。
另外，在新產(chǎn)品試機(jī)時有些人會使用膠膜板/膠紙板來代替錫膏，可以增加SMT調(diào)機(jī)的效率并減少浪費。
4. 錫膏檢查機(jī)(solder paste inspector, SPI)
錫膏印刷的優(yōu)劣會直接影響到后續(xù)零件焊接的良秀好壞，所以現(xiàn)在大部份較領(lǐng)先的EMS工廠為求品質(zhì)穩(wěn)定，都會先在錫膏印刷之后額外多設(shè)置一臺光學(xué)儀器，用來檢查錫膏印刷的品質(zhì)，這臺儀器就被稱之為「錫膏檢查機(jī)(Solder Paste Inspector, SPI）」，其原理與AOI（Auto Optical Inspection）類似，檢查后如果發(fā)現(xiàn)有錫膏印刷不良的板子就可以先挑出來，洗掉上面的錫膏在重新印刷錫膏就可以了，或是采用修理的方式移除多馀的錫膏。
這個SPI之所以重要是因為錫膏如果經(jīng)過回焊后就固化了，錫膏固化后才發(fā)現(xiàn)零件有焊接問題就必須動用烙鐵重工，或是報廢，如果可以在早期固化前就發(fā)現(xiàn)錫膏印刷問題并加以改善或解決，就可以大幅降低生產(chǎn)不良率并降低修理的成本。
5. 快速打件機(jī) (Chip Placement, Pick and Place speed machine)
電路板上的電子零件一般分為主動元件（IC類零件）與被動元件（Inductors, Capacitors, Resistors等零件），而這類SMD被動元件（如小電阻、電容、電感）又稱「Small Chip」的體積通常比較小，而且一般只有兩個端點需要被焊接，所以在將這類小零件擺放在電路板上時相對的位置精度要求也比較低，所以就設(shè)計出了快速/高速打件貼片機(jī)（Chip Placement machine），這種置件機(jī)一般會有好幾個吸嘴頭，而且速度非常地快，快得像轉(zhuǎn)輪機(jī)關(guān)槍一樣，一秒鐘可以打好幾顆零件。
這個時候錫膏的膏狀優(yōu)點就顯現(xiàn)出來了，因為打件的時候通常吸嘴頭只會上下動作動，而零件的對位就得靠板子的精準(zhǔn)移動了，這些已經(jīng)被打在電路板上的電子零件則會被剛剛印刷于電路板上的錫膏黏?。ㄟ@也是為何錫膏要做成膏狀的原因之一），所以既使打件的速度非常的快（板子移動的速度方?？欤?，板子上面的零件也還不至于被甩開飛散，但大型零件或是有一定重量的零件就不適宜用快速打件機(jī)來處理，一來會拖累原本打得飛快的小零件速度，二來怕零件會因為板子快速移動而偏移了原來的位置。
視電路板上的小零件數(shù)量多寡，一條SMT產(chǎn)線一般會有1～4臺快速打件置件機(jī)。
6. 泛用型打件機(jī) (Pick and Place general machine)
這種泛用型打件貼片機(jī)一般又稱為「慢速機(jī)」。它幾乎可以適用于所有SMD零件的貼片打件需求，但因為其訴求的不是速度，而是打件的精準(zhǔn)度，所以慢速機(jī)一般拿來打一些體積比較大或是比較重或是多腳位的電子零件，如BGA積體電路、連接器(connector)、讀卡機(jī)、屏蔽框/罩…等，因為這些零件需要比較準(zhǔn)確的位置，所以其對位及角度調(diào)整的能力就變得非常重要，取件(pick)后會先用照相機(jī)照一下零件的外觀，然后調(diào)整零件的位置與角度后才會置件(placement)，所以整體速度上來說就相對的慢了許多。
這里的電子零件因為尺寸的關(guān)係，不一定都會有捲帶包裝(tape-on-reel)，有的可能會是托盤(Tray)或是管狀(tube)包裝。但如果要讓SMT機(jī)器可以吃托盤或是管狀的包裝料，通常需要額外配置一臺機(jī)器。
一般傳統(tǒng)的打件貼件機(jī)(pick and place machine)都是使用吸力的原理來取放電子零件，所以這些電子零件的最上面一定都要保留一塊乾淨(jìng)的平面給打件機(jī)的吸嘴來吸取零件之用，可是有些電子零件就是無法有平面留給這些機(jī)器，這時候就需要訂制特殊吸嘴給這些異形零件，或是在零件上加貼一層平面的膠帶，或是戴上有平面的帽蓋。
7. 手?jǐn)[零件或目視檢查 (hand place component or visual inspection)或爐前AOI
當(dāng)所有的零件都打上電路板在要進(jìn)入高溫回焊爐(reflow)前，通常還會設(shè)置一個檢查點，用來挑出打件偏移或掉件…等的缺點，因為過了高溫爐后如果再發(fā)現(xiàn)有焊接問題就必須要動烙鐵(iron)，這會影響到產(chǎn)品的品質(zhì)，也會有額外的花費；另外一些無法經(jīng)由打件/貼件機(jī)來操作的零件，比如較大的電子零件或是DIP/THT傳統(tǒng)零件或是某些特殊原因，也會在這里用人工的方式手?jǐn)[零件。
另外，有些手機(jī)板的SMT會在回焊爐前多設(shè)置一道「爐前AOI」，用來確認(rèn)回焊前的打件貼片品質(zhì)。
還有一個情況是某些板子會在SMT階段就直接將「屏蔽罩(Shielding-can)」焊接于電路板上，一旦屏蔽罩放上電路板就無法在經(jīng)由AOI或是目檢方法檢查其貼片與焊錫品質(zhì)了，建議有這種情況一定要擴(kuò)多設(shè)置一道「爐前AOI」，放置在「屏蔽罩」貼片之前。
8. 回焊 (Reflow)
回焊(reflow)的目的是將錫膏熔融并形成非金屬共化物(IMC)于零件腳與電路板之間，也就是將電子零件焊接于電路板之上，其溫度的上升與下降的曲線(temperature profile)往往影響到整個電路板的焊接品質(zhì)，根據(jù)焊錫的特性，一般的回焊爐會設(shè)定預(yù)熱區(qū)(pre-heat)、浸潤區(qū)(soak)、回焊區(qū)(reflow)、冷卻區(qū)(cool)來達(dá)到最佳的焊錫效果。
以目前無鉛制程的SAC305錫膏，其融點大約落在217℃左右，也就是說回焊爐的溫度至少要高于這個溫度才能重新熔融錫膏，另外回焊爐中的最高溫度最好不要超過250℃，否則會有很多零件因為沒有辦法承受那么高的溫度而變形或融化。
基本上電路板經(jīng)過回焊爐后，整個電路板的組裝就算完成，如果還有手焊零件例外，剩下的就是檢查及測試電路板有沒有缺損或功能不良的問題而已。
9. 光學(xué)檢查銲錫性 (AOI, Auto Optical Inspection) Option
雖然「爐后AOI」幾乎已經(jīng)成現(xiàn)今SMT的標(biāo)準(zhǔn)配置，但并不一定每條SMT的產(chǎn)線都會配置有「光學(xué)檢查機(jī)(AOI)」，設(shè)置「爐后AOI」的目的之一是因為有些密度太高的電路板無法有效的進(jìn)行后續(xù)的開短路電路測試(ICT)，所以用AOI來取代，但由于AOI為光學(xué)判讀，有其先天上的盲點，比如說零件底下的焊錫無法被檢查，鄰近高零件的位置會有陰影效應(yīng)無法有效檢查，而且目前AOI僅能針對看得到的零件檢查有否墓碑(tombstone)、側(cè)立、缺件、位移、極性方向、錫橋、空焊等，但無法判斷假焊、BGA焊性、電阻值、電容值、電感值等零件品質(zhì)，有些AOI連QFN或城堡形端子(Castellated terminations)的側(cè)邊焊錫都無法檢查。
所以到目前為止AOI絕對無法完全取代ICT及FVT。
所以如果僅使用AOI想取代ICT，在品質(zhì)上仍然會有很大的風(fēng)險，但I(xiàn)CT也不是百分之百就是了，只能說互相彌補(bǔ)測試涵蓋率，希望做到100%測試涵蓋率，所以自己要做個取舍(trade-off)。
10. 收板 (unloading)
當(dāng)板子組裝完成后會在收回到分料架(magazine)內(nèi)，這些分料架已經(jīng)被設(shè)計成可以讓SMT機(jī)臺自動取放板子而不會影響到其品質(zhì)，但操作時還是得注意不同板子的上下間距以避免電子零件撞件問題。
11. 成品目檢 (Visual Inspection)
不論有沒有設(shè)立AOI站別，一般的SMT線都還是會設(shè)立一個PCBA組裝板的目視檢查區(qū)，信心度還是不足??！目的在檢查電路板組裝完成后有無任何的不良，如果是設(shè)置有AOI站別者則可以減少目檢人員的數(shù)量，因為還是要檢查一些AOI無法判讀到的地方，或復(fù)檢AOI判退打下來的不良。目前的技術(shù)，AOI還是有一定的誤判率的。
很多的工廠都會在這一站提供目視重點檢查模板(inspection template)，方便目檢人員檢驗一些重點零件的焊性與零件極性。
12. 零件后復(fù) (Touch up)或波焊零件
如果有些零件沒有辦法用SMT來貼片打件，就需要后復(fù)(touch-up)的手焊零件或利用「波焊(wave soldering)」或「選焊」來焊接傳統(tǒng)通孔零件，這個步驟通常會放在SMT的成品檢查之后，目的是用以區(qū)別缺點是來自SMT還是SMT后的制程。
「后復(fù)」電子零件時要使用烙鐵(iron)及錫絲(solder wire)，焊接時將維持于一定高溫的烙鐵頭接觸到欲焊錫的零件腳與焊墊，直至溫度升高到足以融化錫絲的溫度，然后加入錫絲融化，迅速移除烙鐵頭以降低焊錫溫度，待錫絲冷卻固化后就會把零件焊接于電路板之上。
手焊零件時會有一些煙霧產(chǎn)生，這些煙霧會包含許多重金屬，所以操作區(qū)域一定要設(shè)立煙霧排出設(shè)備，盡量不要讓操作員吸入這些有害煙霧。
需要提醒的，有些零件的后復(fù)會因制程的需求而安排在更后段的制程。
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