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PCB工藝 二次回焊時(shí)避免第一面零件掉落的解決方法

2020-05-19 12:01:49 1228

隨著(zhù)手機技術(shù)的快速發(fā)展,大陸地區EMS(電子組裝廠(chǎng))不時(shí)傳出嚴重的缺工問(wèn)題,還有EMS廠(chǎng)為了追求更自動(dòng)化的要求日益高漲,所以現在很多原本還不一定可以過(guò)SMT制程的零件也都被要求零件要符合走PIH(Paste-In-Hole)的制程,比如說(shuō) Type A 的USB連接器、網(wǎng)線(xiàn)(Ethernet)的連接器、電源插座、變壓器... 等比較笨重的零件,以前這種零件大多是SMT制程后才后復(touch-up)手焊上去的。

 

印制電路板

印制電路板

 

因為人工的短缺,也為了節省后續的制程費用,另一方面是質(zhì)量上的考慮,現在很多系統廠(chǎng)及EMS商都陸續開(kāi)始要求那些還不能改成SMD制程的零件,至少要可以先符合PIH的制程要求,讓電路板上的所有電子零件只要走完SMT制程,就可以完成電路板的所有的焊接制程。

 

不過(guò)把零件改成SMD或是PIH制程可是有其要求的,麻煩先參考這篇文章 把SMD零件改成通孔錫膏(Paste-In-Hole)制程有何差別及影響? 以了解其材料要求。

 

另外,把所有電子零件全部改成SMT制程會(huì )碰到一個(gè)新的問(wèn)題,就是電路板第二面過(guò)回焊爐時(shí),原來(lái)第一面已經(jīng)吃錫的零件,如果有比較重的零件會(huì )有掉落的問(wèn)題,這個(gè)其實(shí)大部分的公司都會(huì )在其造設計規范(DFx)上頭定義較重零件必須設計在同一面的電路板上,可是隨著(zhù)科技的演化,以及上面提到的種種需求,RD似乎也越來(lái)越無(wú)法遵守這條規則了。

 

那工廠(chǎng)制程上有沒(méi)有什么方法可以避免第二面過(guò)爐時(shí),第一面的重零件掉落呢?

 

工作熊目前知道的幾個(gè)方法相信大部分的SMT工程師都已經(jīng)在執行了,這里只是提出來(lái)給一些還未遇到的朋友們參考:

 

方法一、在零件的底下或是旁邊點(diǎn)紅膠

其實(shí)早期的SMT加工線(xiàn),點(diǎn)膠機是必備的設備,因為點(diǎn)過(guò)膠的SMD零件可以拿去過(guò)波峰焊(wave soldering),不過(guò)現在大部分的SMT線(xiàn)幾乎都沒(méi)有這個(gè)設備了。 如果沒(méi)有點(diǎn)膠機(dispenser),就必須使用人工手動(dòng)來(lái)點(diǎn)膠,個(gè)人不太建議人工啦,因為人工操作除了耗費人力及工時(shí)外,質(zhì)量也較難管控,因為一不小心就會(huì )碰到其他已經(jīng)貼片好的零件, 如果有機器點(diǎn)膠機質(zhì)量當然比較好管控。

 

點(diǎn)紅膠的目的是要將零件黏著(zhù)在電路板上,所以紅膠一定要點(diǎn)在電路板上面,并且沾粘住零件,然后過(guò)回焊爐,利用回焊爐的高溫將黃膠固化,這種紅膠屬于不可逆膠,無(wú)法在經(jīng)由加熱軟化。

 

如果紅膠要點(diǎn)在零件的下方,點(diǎn)膠作業(yè)必須在電路板印完錫膏后馬上點(diǎn)上去,然后再將比較重的零件覆蓋在其上面。 要注意的是,紅膠點(diǎn)在零件下方會(huì )有撐起零件的風(fēng)險,所以一般都是比較重且大的零件才會(huì )這樣作業(yè)。

 

另一種點(diǎn)膠作業(yè)會(huì )點(diǎn)在零件的側邊,這個(gè)必須等錫膏印刷完畢及零件放到固定位置以后才能作業(yè),如果不小心會(huì )有碰掉零件的風(fēng)險,所以一般會(huì )使用于PIH的零件。

 

如果使用機器點(diǎn)膠于側邊的話(huà),必須精準控制膠量及點(diǎn)膠位置,將膠點(diǎn)于零件的邊緣,然后用貼片機的吸嘴輕壓零件至固定深度,以確保零件沒(méi)有浮高的風(fēng)險。

 

方法二、使用過(guò)爐載具/托盤(pán)(carrier)

過(guò)爐載具可以設計成肋條剛好支撐住較重的零件位置,這樣比較重的零件在過(guò)二次回流焊時(shí)就不易掉落。 但是過(guò)爐載具的費用不便宜,而且載具全部數量排起來(lái)要大于回焊爐 (reflow oven)的長(cháng)度,也就是要計算回焊爐內同時(shí)有多少片板子行走其間,還要加上緩沖(buffer)及備品,全部加起來(lái)沒(méi)有三十個(gè)也有二十個(gè),可能還要更多,所費不眥。

 

另外,過(guò)爐載具因為需要承受多次重復經(jīng)過(guò)回流焊的高溫,所以一般會(huì )采用金屬材質(zhì)或特殊耐高溫的塑料制成。 還有一點(diǎn)需要特別提醒,使用Carrier會(huì )需要多一個(gè)人工成本,把板子放到Carrier上面要人工,載具回收重復使用也要人工。

 

其次,使用載具可能會(huì )有造成融錫狀況變差的風(fēng)險,因為這個(gè)過(guò)爐載具通常都是金屬材質(zhì),面積大容易吸熱,會(huì )造成溫度上升不易的風(fēng)險,所以調爐溫的時(shí)候一定要連過(guò)爐載具一起量測,還有載具應該盡量把沒(méi)有用到的肉偷掉,只要確保載具足夠支撐不變形為原則就可以了。

 

方法三、調整回焊爐的上、下?tīng)t溫差

回焊爐通常都可以控制上、下?tīng)t溫,早期電子零件都還在1206大小的年代,我們在調整回焊爐時(shí)通常會(huì )將下?tīng)t溫條得比上爐溫少個(gè)5~10°C ,目的就是希望第二面回焊時(shí),第一面已經(jīng)焊接好的零件不要因為重新融錫而掉落,但現在大部分的SMT工程師都已經(jīng)不這樣調爐溫了,因為零件都很小,沒(méi)有掉落的風(fēng)險。

 

隨著(zhù)上述的要求而來(lái)在第一面的大零件過(guò)第二面回焊時(shí)掉落是一定的,只是如果是連接器這么大又重的零件,就算調整上下?tīng)t溫差,依然是無(wú)法達到零件不掉落的要求的。

 

所以調整回焊爐的上、下溫差只對小零件有用,也就是發(fā)現有些零件會(huì )掉落,有些零件不會(huì )掉落的時(shí)候有效,如果全部掉件,這個(gè)方法就無(wú)效了。

 

方法四、回去用后復焊接吧(機器焊接、人工焊接)

計算一下后復焊接的成本與零件掉落所需要花費的成本,比較一下那個(gè)劃算,有時(shí)候在時(shí)機還未成熟時(shí)一味的追求自動(dòng)化,不見(jiàn)得可以節省成本,還是得多比較,算計算計是否劃算。

 

后復焊接除了使用人工焊接外,也可以考慮機器人焊接,人工焊接的質(zhì)量畢竟比較有疑慮。

標簽: pcba

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