SMT PCBA組裝時應包含哪些設計文件?

SMT PCBA組裝時應包含哪些設計文件?

公司前一陣子又併購了另一家新的公司,連帶其產品及設計都一起買了,因為這家公司的規模有點小,所以他們當初找的製造代工廠是那種麻雀雖小但樣樣都能作的小代工廠,我們曾經去稽核過他們的代工廠,只能說有點類似台灣早期做家庭代工還好一點點的那種工廠,而且工廠內幾乎沒有太多的文件管控以及程序,所有的工程變更或是要求都是透過口頭交代,頂多是用電子郵件記錄而已。

為了確保公司產品的生產品質,以及代工廠的資源可以集中管理的目的,公司高層決定要進行產品生產線的轉移並整合到公司原有的代工廠之下,其實這也不是我們第一次要做產品的轉移與整合了,只是這家新買公司的文件管控真的是出奇的爛。就連最基本的電路板(PCB)文件都是東缺西缺的,為了產品的順利轉移,下面工作熊整理出一般電路板組裝(PCBA)轉移時應該具備的基本文件。有經驗的朋友也歡迎留言討論:







1. Gerber file 或是 PCB CAD file

Gerber file 或是 PCB CAD file

Gerber file 是最基本的PCB電路板製造的文件,當PCB工廠收到Gerber文檔並導入CAM 軟體後,就可以為每一道PCB工藝製程提供生產的數據,Gerber資料也可以為為特定設備提供圖像資料,如自動化光學檢測設備(AOI),也可用於定義PCB鋼板開孔(aperture)的依據。

2. Fabrication drawing(製造規格)

Fab drawing(製造規格)

這份規格一般是要求PCB製造廠如何完成一片電路板,所以上面通常會載明以下的資訊,電路板組裝廠在進料檢查時也通常會使用此份規格來作為檢驗的依據:

  • 絕緣印刷油墨的顏色。一般都是綠色,也有黑色及紅色。
  • 絲印油墨顏色。一般都是白色,也有黃色,其他顏色較少見。
  • 印刷電路板的最後表面處理(Surface Finished),比如說ENIG, HASL, OSP…等。有的ENIG還會特別規定金層及鎳層的厚度,有些甚至會規定銅箔的厚度。
  • 電路板的基材等級。現在的電路板有分成有鉛及無鉛製程,無鉛製程的耐溫要求比較高,有必要的時候最好特別規定FR4基材的Tg值(無鉛150C以上),Td值(無鉛325C以上)、Z軸膨脹係數(300ppm/degree以下)。
  • 銅箔的電器特性。特別是高頻的產品。
  • V-cut及額外的加工或鑽孔資訊。
  • 拼板樣式及尺寸。(拼板/連板將在下個項目談論)

3. Panel drawing (拼板/連板規格)

Panel drawing (拼板/連板規格)

上述的Gerber文檔只是定義單片PCB的資料,可是一般電路板為了提高電路板的使用率以及製造廠的效率,電路板實際產出時都是拼板/連板設計的,拼板的形狀、樣式及尺寸會影響到下列治工具的設計,不同的拼板方式甚至會造成原來的治工具無法使用:

  • 鋼板(Stencil)
  • 真空塊(Vacuum block)
  • 零件目視檢查罩板(Visual Inspection template)
  • MDA(Manufacturing Defect Analyzer)或ICT(In-Circuit Tester)測試治具
  • FVT(Function Verification Tester, 功能測試治具)

在不同的產線及不同工廠轉移時,切記沿用原來的拼板樣式,如果原來的文件並未定義拼板樣式時,可以找原來電路板製造商索取,然後加以規範。

4. Placement Component X-Y table (SMT零件XY座標)

Placement Component X-Y table (SMT零件XY座標)

SMT的打件機器是依照使用者所定義的X,Y座標軸來決定要把零件放在電路板的那個位置,其他當然還有別的參數(Z軸、旋轉…)來形成SMT的打件程式,電路板設計者只要透過PCB CAD就可以產生一份零件的X,Y座標表格,而且可以大大降低SMT工程師寫程式的時間。

如果沒有辦法從PCB CAD產生X,Y座標表格,還是可以使用傳統的方法,用投影機一個零件一個零件慢慢量出來,或是打開Gerber文檔在電腦上量測。不過不論是哪種方法量出來的結果,實際到SMT機器打件時都還得微調,以符合實際的座標。

5. Readable plots file (可讀的電路板圖層)

Readible plots file (可讀的電路板圖層)

一般人可能不太能直接讀懂Gerber的檔案,一般我們都會將PCB的每一圖層輸出成為可以讀取的PDF文檔,內容包括錫膏圖層、絲印層、遮罩層及各線路層。

6. PCB Assembly drawing (電路板組裝規格)

一般來說現今的電路版組裝都是按照BOM(零件表)打件而已,但偶爾還是會有一些額外跳線或是沒有辦法使用BOM及零件位置指示符號來規範,所以通常還是會需要用到PCB Assembly drawing (電路板組裝規格)來定義工廠除了SMT或是插件後,如何完成整片電路板的組裝。比如說為電路版註明組裝後的料號,額外的點膠…等之類的動作。

7. Schematic drawing (電路圖)

電路圖(Schematic)一般是給電子工程師或是修理技術員修理電路版參考用的。有時候也會拿線路圖來設計測試治具。

Schematic drawing (電路圖)


延伸閱讀:
工廠轉廠技術移轉清單
電子製造工廠如何產出一片電路板
[請教]DEK與MPM錫膏印刷機真的需要支撐真空塊嗎?

訪客留言內容(Comments)

Readible plots file (可讀的電路板圖層)
這個圖層是干什麽用處的,我們公司也是有的,但是我一直不明白這個圖層的實際用處,你可以講的詳細一點嗎?

Alan;
Readible plots file (可讀的電路板圖層) 其實就是把電路板Gerber中的每一層設計圖案都給它印出成為一般人也可以讀取的檔案,通常來說會輸出成PDF格式。
我們以兩層的電路板來說,至少就會有上下層的電路佈線圖(trace Layout)、上下層綠油遮罩層(solder mask)、上下層絲印層(silkscreen)…等,有些還會在加錫膏印刷層。

我在這裡又學到東西了:)
我只能說,我在德國這裡光是電子製造這方面資訊,像您這樣公開分享的部落格,我倒是還沒見過;
我們公司一個電子工程師聊到,當初他跟一位來自台灣的工程師一起做一個案子,他對這位台灣工程師無私分享自己的專業與經驗,非常敬佩,從此對台灣電子製造有更多的尊敬之意..

說這麼多其實是要跟工作熊說:
謝謝你無私的分享
Danke für deine Großzügigkeit.

德莉雅;
也謝謝你的支持。

狂人您好.請問關於文中所提的PCB要求.請問在無鉛中.這是必須要求的嗎?
若沒符合此條件.請問有甚麼影響嗎?謝謝~

■電路板的基材等級。現在的電路板有分成有鉛及無鉛製程,無鉛製程的耐溫要求比較高,有必要的時候最好特別規定FR4基材的Tg值(無鉛150C以上),Td值(無鉛325C以上)、Z軸膨脹係數(300ppm/degree以下)。

jjack;
文中所提到關於PCB的規格,這些都是為了讓PCB可以經過更高的無鉛迴焊爐(reflow)鎖定義的,目的是為了避免過爐時發生彎曲、板翹、軟化、剝離(delamination)、爆板…。另外也考慮到PCB至少可以經過三次的reflow高溫而設計。

Hi

請問X-Y座標檔一般業界都是使用Excel檔案去做設定嗎?
有沒有除了Excel之外的檔案可以使用?

Sean,
純文字檔或cvs都有人用吧!只要知道檔案格式,基本上都可以吃盡來的。


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