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关于SMT钢网、打件面顺序决定、DFM、DFX

发布时间 :2017-09-15 09:14 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCBA部
这是网友询问SMT制程中关于钢网(Stencil)、打件面顺序如何决定、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)或是采购人员心中的疑惑。
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,深圳宏力捷现在就借此一角,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「钢网 (Stencil)」是什么?常听工程师说「开钢网」是什么意思?钢网的用途是什么?另外钢网是在SMT制程的哪一个阶段会用到?
A1、所谓的钢网(Stencil)就是一片很薄的钢片,钢网的尺寸大小通常是固定的以配合锡膏印刷机,但钢网的厚度从0.08mm, 0.10mm, 0.12mm, 0.15mm, 0.18mm等视需要都有人使用。钢网的目的是为了让锡膏(solder paste)可以印刷于电路板上而设计的,所以钢网上面会刻有许多的开孔,印刷锡膏的时候,要涂抹锡膏在钢网的上方,而电路板则会放在钢网的下方,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)刷过放有锡膏的钢网上面,锡膏受到挤压就会从钢网的开孔流下来并黏在电路板的上面,拿开钢网后就会发现锡膏已经被印刷于电路板上了。简单的说,钢网就像在喷漆时,要淮备的罩子,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「钢网」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,再来就马上要用到钢网来印刷锡膏了。
 
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网。
延伸阅读: 
如何将锡膏印刷于电路板(solder paste printing) 
电子制造工厂如何产出一片电路板
 
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所完成的呢?
A2.、现在绝大部分的电子零件几乎都是采用SMT打件完成的了,就算是DIP零件也可以采用PIH(Paste-In-Hole)的方式当SMT打件,通常一条SMT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)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摆放在第一面与第二面。只是有时候事与愿违,工厂可能没能提出任何的DFM建议。
好了,先想想当板子的第一面打完零件后,要打第二面零件时,原来在第一面的零件就会被翻过来放到底下,然后第二面打完件后会一起再过一次高温回焊炉,如果这时候有比较重的零件在底面(第一面),当第二次过回焊炉时就会因为重力及锡膏重新熔融的可能而容易掉落下来。
所以一般放有较重零件的那一面会放在第二面来打件。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。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,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。
 
Q4、那如果两面都有比较重的零件该如何避免回焊时掉件了?
A4、如果第一面有比较重的零件,可以采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。 
小米彩票代理相关的文章: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?
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。
小米彩票代理相关的文章: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 Manufacturing的意思;而DFX的X字,代表无限可能,可以是DFT(Design For Test), DFA(Design For Assembly)…当然也包括 DFM。相信在制造工厂内谈论DFX与DFM都是指相同的东西,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。


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