波焊(Wave soldering)時零件擺放的設計規範

波焊(Wave soldering)時零件擺放的設計規範

電路板剛問世的時候,一開始幾乎都是採用傳統插件(INSERTION)的設計,當時所有的板子都需經過波焊爐(wave soldering),當時的板子只有單面。

後來SMD零件技術發明後,才開始有SMT與波焊的混合使用,當時還有很大一部份的零件無法轉換到SMD的製程,也就是說需要混合使用傳統的插件及SMD零件,當板子打完SMT以後,還要經過手插件的步驟,然後再經過波焊爐,因為有這樣製程的需求,所以板子的設計必須把所有的插件零件安排在同一面,然後用另一面來走波焊,而走波焊的那一面的SMD零件必須要用紅膠固定,免得過波焊的時候,發生零件掉落於錫爐之中的問題。

由於波峰焊接的製程會有一面板子泡在已熔融的液態錫爐之中,所以電路板的設計及製造上會有許多的限制,另外也會有某些零件無法設計在過錫爐面,下面我試著歸納列出一些自己知道的規則:







  1. 需要經過波峰焊的區域,其通孔(vias)最好塞孔,以避免經過波峰錫爐時溢錫到零件面,造成不可預測的短路問題。
  2. 有排腳的零件,其排腳的直線應平行於波峰焊的方性,這樣可以避免排腳之間短路,也可以讓吃錫較良好。
    oooooooooo –> 過爐方向 (Board Direction) 
    oooooooooo
  3. 如果有SMT打件的電阻、電容、電感之類的小零件需要過波峰焊,零件應該垂直於波峰焊的方性。
  4. 如果有SOIC(焊腳位於零件兩側的 IC),其整排焊腳應該要平行於波峰焊的方性。
  5. 請注意,只有單排或雙排的焊腳零件有機會經過波峰焊接,其他有四面焊腳的零件絕對不適合使用波峰焊接。
  6. 為了避免陰影效應(shadow effect),較高較大的零件應位於波峰焊方向的後方。

波鋒焊接時手插件的手順建議(這些規則當初是定給一片板子上面有10顆以上的手插件的,但我想現在應該也適用在一些的選擇性波峰焊接的板子上):

  1. 緊配零件要先插,如一些與外界溝通友打彎腳的連接器,這樣可以避免插入緊配件時因為震動而抖落其他的先插好的零件。
  2. 插件時應該安排右手的插件位置由左上到右下;左手的插件位置由右上到左下,以避免零件阻擋手勢動作。
  3. 插件的順序應該由較低的零件先插然後才插較高的零件,以避免較高零件阻礙到手順。 (比如說兩個連接器中間的電阻)
  4. 相同的零件最好安排在同一站位插完。 (降低插錯位置與錯件的機會)
  5. 同一個作業員的手插零件最好能集中於一隅,可以讓作業員的眼睛集中在同一區,比較可以避免出錯。
  6. 外觀相同但不同料號的零件應盡量避免排在同一工位,以避免混淆。
  7. 極性的零件應儘量勿排在同一工位。否則同一工位會太吃重。
  8. 各站別應力求一樣的工時。

延伸閱讀:
電子製造工廠如何產出一片電路板
如何挑選錫膏 (Solder paste selection)
什麼情況下PCB可以不用載具(carrier)過波焊
SMT與Wave soldering焊錫的中文翻譯與觀念澄清


訪客留言內容(Comments)

可否有波峰焊設備的聯繫方式,我門公司想要採買?!

這裡沒有廠商資料喔!

一般若有smt 及 dip 兩種零件,都是先跑smt 再過波焊錫爐~
而過波焊錫爐大部份都是用罩板去壓住零件,不然過爐子的時候,零件會被波峰頂起來
造成浮高、高架之現像,有時候也會用罩板蓋住不能過波焊錫爐的零件(ex. smt件)
至於方向性,我倒是沒有注意~~ 因為大部份都是看是如何lay出來,才會看如何去跑
因為無論那個方向,還是會發生短路的情形~ 就要靠後面去目檢了~~
以上是我在公司看到的經驗,若有不對的地方,還請多多指教~~ XD

Hi 熊大:

關於DIP製程上只要有使用到1X?或2X?的排pin零件,在PCB layout都會請工程師在排pin的左右邊各加一個長方形PAD作為錫脫點,以避免過完爐後最後幾pin都是整團錫,另外排pin如果真的是很密集也會請工程師在PCB PAD周圍加上白漆以隔絕短路情形,但如果pin與pin pitch很近的話板廠可能也沒辦法順利印出白漆,這些是我的經驗,如有錯誤再請多指教~~

Kuro;
你說得沒有錯,一般波鋒焊連排的焊腳都會在焊錫方向的最後焊點上設計脫錫墊,目的是為了防止最後一個焊錫反彈所造成的連錫短路問題,這個設計也被運用在兩排腳的IC上面,但是一般細間腳的零件不適合作波鋒焊製程。
另外想要隔絕短路只要印綠漆就可以了,在綠漆上加印白漆的效果不大。如果沒有綠漆只印白漆也可以,但應該沒有人這麼作,畢竟綠漆的功用比白漆好。

有些日系機種 會在smt 同時印(點)紅膠與印錫膏 過reflow 這樣過後段wave 就不會有陰影效應(shadow effect)及避免一些短路發生(後面就不必有烙鐵維修)

PAUL;
在零件下點紅膠並不是為了消除陰影效應(shadow effect)及避免一些短路發生,而是為了不讓零件在Wave s Soldering時掉進焊錫爐,試想如果沒有紅膠黏住SMT零件,然後把板子經過波峰和錫爐,底面的零件會如何?再想想陰影效應是如何產生的?小零件放在高零件的後面才有陰影,那麼高零件放在小零件的後面就沒有陰影囉!
其實在零件下點紅膠是最早的兩面SMT製程的解決方案,因為當初通常一面是傳統插件零件,而另一面則用紅膠把SMT零件黏住,然後再一起過波峰焊製程,這樣就可以同時銲住插件及SMT零件了。
在零件下點紅膠並不是為了消除陰影效應(shadow effect)及避免一些短路發生

Hi 熊大:
公司最近引進波峰焊製程, 還是純新手, 想請教若產生陰影效應,
在主波前加擾流波是否可以改善??助焊劑比率又該如何調整, 才
不會在主波時不足??

tmc808c;
這個要實際試過才會有答案,flux方面建議可以做個實驗計畫來測試看看效果如何。
開擾流波對殷穎效應一定會有幫助,就看幫助有多少了。

flux有分焊性強跟焊性較弱的,不過爐後flux殘留也跟前著有正比關係
flux殘留太多,當然也會影響後段測試的FPY!!
開擾流坡也只能解決部分的陰影效應的問題,也不能100%克服!!
建議tmc808c先做flux pattern,確認要吃錫的位置是確實有被噴到flux
然後有陰影效應的位置在wave tray的設計上也要做導流的設計
接著調整chip wave的吃錫時間,看有沒有改善!!!
要100%改善,還是要從設計上變更!!!

对你插件手顺建议中第三条存在疑惑

是先高后低还是先低后高?

whj;
你是對的,也謝謝您指出文章中的問題點,內文已經訂正好了。

請問關於插件元件,過爐時是要與過爐方向平行
這樣不會造成每隻腳橋接嗎?
還是說平行過爐比較不會橋接

Hank;
排PIN零件過波焊爐時應該與過爐方向平行,因為平行有拉錫的做作,只有拉到最後一根PIN的時候沒有地方再拉錫,會有扯斷反彈的力道,所以一般最後一根PIN的地方會做偷錫焊墊,來避免最後兩根PIN短路。
如果垂直過爐反而無法設計偷錫焊墊,會比較容易造成短路形成。

偷錫焊墊是指最後有一個獨立的裸銅焊點
還是最後一根pin補裸銅的淚滴
有試過平行過爐,但常常在中間的pin橋接
例如8pin排針,可能第4~5pin會橋接
這是因為焊墊太近或者是其他設計上的問題導致的嗎?

Hank;
偷錫焊墊通常是指最後有一個獨立的裸銅焊墊,也可以是連接起來的大焊墊,就是要克服焊錫回彈所造成的短路。
平行方向焊錫會有短路,要檢查Annual Ring是否太小,無法產生拉錫的現象。另外,平流波(第二波)一定要開,它的功能在清除大部分的短路。 了解更多波焊功能


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