SMD零件可以走波焊(wave soldering)製程?

陰影效應(shadow Effect)

前面曾有篇幅介紹【波峰焊接(wave soldering)】製程,可是似乎仍然有許多朋友弄不清楚波峰焊接與SMD零件的關係?

在繼續下面的文章前,這裡要先澄清一下SMD與SMT的區別,這兩個詞有時候可以混用,但幾本上還是有些差別。

一般來說波峰焊接最主要的焊接對象是傳統的通孔(THT, Through-Hole Technology)插件的電子零件,因為插件零件放置在電路板的上方,通過貫通孔把焊腳露出於板子的下方,電路板的下方則像舢舨一樣滑過波峰焊的錫面,讓熔融的焊錫沾附在零件的焊腳與電路板的通孔焊墊上就可以完成焊錫焊接的製程。







那SMD零件也可以走波峰焊接製程嗎?零件不會掉到錫爐內嗎?

一般SMD零件如果想走波峰焊(Wave Solder),必須先在零件的底下點上紅膠將其固定於電路板上,然後經過oven來固化紅膠(一般直接使用回焊爐),這紅膠的耐熱能力還必須要高於焊錫爐的溫度,否則SMD零件經過焊錫爐時將會因為無法承受高溫而融化掉落於焊錫爐當中,所以焊錫爐通常使用一段時間後需要停爐,把一些沉在焊錫爐底下的零件撈起來,否則時間久了,這些紅膠沒有黏好而掉落錫爐內的零件將會污染焊錫的品質,造成焊錫變質的問題。

另外,並不是所有的SMD零件都可以走波峰焊製程,後面會再詳述。

SMD零件過波峰焊時是否可以使用錫膏來取代紅膠?

曾經有人問我說:「如果在SMT的時候事先印上錫膏過迴焊爐,這樣過焊錫爐是不是就可以不必再點紅膠了?」,第一次看到這個問題著實讓我納悶了許久,後來想想也就釋懷了,畢竟還有很多朋友未曾見過波峰焊製程,或是未曾瞭解波峰焊的焊接原理,所以答案當然是「不可以」。因為錫膏與波峰焊內的焊錫成份幾乎是一樣的,所以其融化溫度也相差無幾,也就是說錫膏經過波峰焊的時候會融化,如果沒有紅膠,SMD零件會直接掉落錫爐中。

是否可以同時印刷錫膏又點紅膠?

這種雙製程是可行的,一般會這樣做的目的是為了要降低過波峰焊接的空焊、虛焊問題,因為波峰焊接容易有陰影效應(Shadow Effect)產生,陰影下的焊點或零件容易接觸不到焊錫而無法形成良好的焊接。不過這麼做需要多增加一道製程,成本也就增加了;其次是錫膏有可能殘留在紅膠的下面,造成品質上的不定時炸彈,因為錫膏印刷的時候,有時後會有殘留的錫膏沾污於鋼板(Stencil)開口處附近的背面,這時候如果剛好又把紅膠點在有錫膏殘留的位置上,錫膏就不容易被波峰焊錫爐內的錫液帶走,殘留下來的焊錫有可能造成電氣上的短路,或是使用一段時間後因為水氣及電位差而產生電子遷移(electro-migration)。

延伸閱讀:何謂SMT「紅膠」製程?什麼時候該用紅膠呢?有何限制呢?

哪些SMD零件可以走波峰焊接製程?

BGA、連接器(connector)、變壓器(transformer)、QFN…等SMD零件不可以走波峰焊接製程,因為焊錫無法完全滲透到零件的底下(BGA及QFN)形成焊點,而且有些零件會有短路或損壞零件的問題(connector及transformer)。

就個人經驗,一般0603以上的【small chip】零件、SOT一定沒有問題,另外兩排腳向外的SOP或SOIC、四排腳向外的QFP可以有限度的使用。而0402以下的被動元件,一般彎腳向內的IC(如PLCC)或是焊腳在本體底下的零件都不建議走波峰焊製程,因為容易造成自體短路或是空焊的問題。(目前看到有人嘗試用0402點紅膠走波焊成功,其關鍵點是紅膠的膠量要控制得當,波焊爐的條件要配得得好)

所以一般波峰焊製程的板子都會把不能走波銲的SMD零件與傳統插件零件集中設計在電路板的第一面(不走波峰焊那一面),而第二面則只放置可以過波焊的SMD零件。

難道QFN、BGA零件走波峰焊就一定不能擺放在第二面?(選擇性波峰焊接)

有時候由於電路板設計上的侷限,不得不將QFN、BGA這類零件設計在電路板的第二面,這讓負責工廠製程的工程師很是傷腦筋,其實這類無法經由波峰焊接的SMD零件也不是不能被設計在電路板的第二面,我們一般會採用【選擇性波峰焊接】,利用波峰焊載具(carrier, template)將一些不能過波焊的零件覆蓋起來,這樣錫波就不會接觸到那些不能用波峰焊接的零件了。

不過使用選擇性波峰焊接有一定的使用條件就是了,比如說零件的高度限制,還有電路板零件安置時需要預留載具的空間,載具的價錢也是個考慮因素。詳細內容可以參考【選擇性波峰焊的使用條件(selective wave soldering)】一文。


延伸閱讀:
初步認識【錫膏】
迴流焊的溫度曲線 Reflow Profile
波峰焊接(Wave soldering)時零件擺放的設計規範


訪客留言內容(Comments)

Chip/IC..etc可過波峰焊的零件
零件彼此的間距及Pad的大小會影響爐後的良率

SMD零件不可以走波峰焊接製程—>OSC&LED

同時印刷錫膏又點紅膠 大多是日本客戶因為這樣作 避免再次對wave reflow後的不良再次焊修 因為認為再次焊修是不好與浪費人工工時

印刷錫膏又點紅膠有這樣的流程作業 也有使用2台印刷機 一台印錫膏 一台印紅膠 因為印紅膠比點紅膠 快

Paul;
感謝您提供經驗?
另外您提到「也有使用2台印刷機 一台印錫膏 一台印紅膠」,請問紅膠及錫膏可以同時印刷嗎?願聞其詳。一般印完錫膏後就無法在印紅膠了,只能點紅膠?

通常使用2台印刷機 一台印錫膏 一台印紅膠
有印紅膠鋼板要特殊設計
PCB先印錫膏鋼板 再來印紅膠鋼板
但 紅膠鋼板厚度要比較厚 >0.3mm 但是就不能使雷射鋼板 只能蝕刻鋼板

在紅膠鋼板 的背面(與pcb接觸面) 在之前印錫膏的位置半刻 凹入 這樣就能印紅膠而不會將pcb上的錫膏
壓壞
不知這樣說明是了解?

目前我還有一種立體鋼板 是pcb 先AI 插件再翻過來 印紅膠 這又是一個故事

Paul;
謝謝你的說明,大致上瞭解你的意思了。
印刷紅膠時就是要在鋼板避讓已經有錫膏印刷的地方。

立體鋼板 是pcb 先AI 插件再翻過來 印紅膠
也是使用上面的概念
但是鋼板並不是使用鋼片 而是使用白色壓克力 厚度很厚
約1~1.5cm
而紅膠也非smt常使用的紅膠 會比較稀 黏度沒有那麼尻高
立體鋼板 印紅膠孔 開V形 鋼板下方避讓已經AI零件的PIN的地方

好奇的是…
都已經選用SMD的零件了…何苦還要在用波峰…@@

電路板會走波鋒焊通常是有傳統插件的零件,
為了避免手焊的風險,所以會有波鋒焊的製程出現,
最好的方法是讓這些統插件可以走Paste-in-hole,這樣就不需要再走波鋒焊了。

PIP是一個很好的解決方案,但問題在於材料成本

熊大, 一直很喜歡你在SMT領域的專業見解, 湊巧在下面的網址看到一篇一樣的文章, 不知是你授權轉載還是盜文!!
http://www.anda-dg.com/news/lunwen/bofenghan/2263.html

tmc808c;
謝謝您的提醒,現在看到的大陸網站應該都是未受權盜版。

請問一下波焊製程對於DIP零件pitch的限制是不是很嚴格

我們公司的工廠是規定pitch1.5mm以下的dip零件 (如金針)都無法用波焊製程(因為有高機率短路的風險)

那麼pitch 1.0mm的金針,其他公司要怎麼生產呢

Andy;
你的認知原則上是正確的,這也是為何SMD的零件過波焊只能做到0805,0603就有短路的風險。
如果是1.0mm的pitch,建議走SMD的paste-in-hole製程,但是要先確定零件可以耐得住SMD的溫度曲線。

請問一下VPS製程與波鋒焊的差異是?VPS(Vapor Phase Soldering)製程

Ivy;
這個要先問你對VPS了解多少?
你對Reflow(回焊)又了解多少?
波焊與回焊及VPS似乎不太能比較!

VPS:真空迴焊製程,目前某些公司開始新啟用
溫度會比較高(可以讓一些被動元件SMT式的可以和IC 一起過爐)
溫度可能會超過260度 10秒
波鋒焊針對DIP件
Reflow針對SMD件(EX:IC CHIPEST)
沒實際看過工廠製程,所以要用文字就比較不懂
剛好看到您的文章介紹,想要與您請教一下

Ivy;
建議你可以先在YouTube上多找些關於SMT reflow(回焊)與 Wave soldering(波焊)的影片來先了解一下這兩個的製程。
只能先簡單說明:
波焊(Wave soldering)使用錫槽,所以你會看到機器裡面有一大桶的銀色的液體,這個就是熔化成液體的錫液,所以過不需要事先在板子上錫就可以吃到錫,因為錫槽內就有錫了。
SMT回焊必須先在電路板上印刷錫膏,相信VPS也是如此,然後貼放上SMD零件,過reflow(回焊盧),溫度必須高過融錫的溫度,現在的SAC305的融錫溫度為217C,這樣才能吃錫。相信VPS也是同樣的道理,只是加熱的方式不一樣而已。
所以你應該比較VPS及reflow才對。


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