|
|
 |
選擇性遮罩波焊製程的使用時機與限制(selective mask wave soldering)
工作熊還真沒想到，SMT技術都已經發展十幾二十年了，怎麼到現在還有許多的電路板依然還在走波焊(Wave Soldering)製程。
工作熊原本以為波焊爐早已經被放進博物館了呢！不過現在波焊走的大部分都是【選擇性遮罩波峰焊接(Selective Mask Wave Soldering)】製程，而不是早期那種將整面板子浸到錫爐中的製程了。
這裡所提到的「選擇性遮罩波焊」還是採用原來的波焊錫爐，所不同的是板子需要放到過錫爐載具/托盤(carrier)之中，然後將需要波焊的零件引腳（通常是通孔零件的焊腳）露出來沾錫而已，其他的零件則用載具包覆(mask)保護起來，這有點像是在游泳池中套上救生圈一樣，被救生圈覆蓋住的地方就不會沾到水，換成波焊錫爐，被載具包覆的地方自然就不會沾到錫，也就不會有重新融錫或掉件的問題。
另外還有一種也被業界稱之【選擇性焊錫爐 (Selective Soldering machine)】則使用小錫爐並套上噴嘴(nozzle)自動移動對位的方式焊接，先將PCB板子固定，然後用程式控制移動PCB使其對準PCB底下的小錫爐錫液噴嘴，讓噴湧的小錫爐焊錫液接觸到THDs(Though Hole Devices)或DIP傳統插件的焊腳，達到自動焊錫的目的，但是本文不討論這種選擇性波焊爐機器與製程。
不過，並不是所有的PCB板子都可以走這類的選擇性遮罩波峰焊接(Selective Mask Wave Soldering)製程的，想要使用這種製程還是有一些設計上的限制，最主要的條件是這些被選擇出來做波焊的零件必須與其他不需要波焊的零件保持一定的距離(keep-out area)，這樣才可以製作出過錫爐遮罩載具。
選擇性遮罩波焊載具及電路設計Layout的注意事項：
-
當傳統插件的焊腳太靠近遮罩載具邊緣時，會容易因為陰影效應(shadow effect)而在其環形焊墊(annual ring)發生焊接不完全(solder insufficiency)的問題。一般我們會建議載具破孔的邊緣距離需要錫爐焊接的零件，至少要保留1.27mm以上的距離。而且在載具破孔的邊緣要做45°的斜坡導角，以利錫液流動。
-
遮罩載具必須要覆蓋住那些不需要使用錫爐焊接的零件，以避免重新熔融掉落錫爐的風險。
-
遮罩載具破孔的邊緣牆壁厚度，建議至少保留0.05”(1.27mm)，以確實隔絕焊滲透進入哪些不需要使用錫爐焊接的零件。
-
遮罩載具破孔的邊緣距離需要錫爐焊接的零件，建議至少保留0.1”(2.54mm)，以減小可能的陰影效應(shadow effect)。 -
過爐面的零件高度應該要小於 0.15”(3.8mm)，否則過錫爐載具將無法覆蓋住這些高零件。
-
波焊過爐遮罩載具(carrier)的材質不可以跟焊錫產生反應，還要可以承受反覆的高熱循環而不會變形，不易吸熱，要盡量輕，有較小的熱收縮性，目前比較多人使用的為鋁合金材質，也有使用合成石的材質。
其實電路板在剛開始問世的時候幾乎都是採用傳統通孔插件(THD, Through Hole Devices)作業來設計的，所有的板子也都需要經過波焊錫爐(wave soldering)，當時的板子也只有單面。
後來SMT（Surface Mount Technology，表面貼焊）發明後，才開始有SMT與波焊的混合使用出現，因為當時還有很大部份的零件無法轉變到SMT製程，也就是說還有很多傳統的插件零件，所以板子在設計的時候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SMT零件必須使用紅膠來固定，以免經過波焊錫池的時候發生零件掉落於錫池之中，現在幾乎所有的板子都已經採用兩面全走SMT的製程了，但看樣子仍然有極少部份的零件無法全部由SMT製程來取代，所以才會應運而生這種選擇性遮罩波焊的製程。
建議閱讀：5種電路板佈線(PCB layout)設計前必須先考慮清楚的電路板組裝焊接生產製程工藝
延伸閱讀：
合成石過爐托盤(Reflow carrier)
電子製造工廠如何產出一片組裝電路板(PCBA)
SMT回流焊的溫度曲線(Reflow Profile)解說與注意事項
|
|
訪客留言內容（Comments）
除了上述項目需要注意之外,我再補充幾點
1.tray盤底部開孔要有倒角設計,角度約在45~60度左右
2.tray盤底要有導錫設計,我不會貼圖所以請各位將”凹”字倒過來看,然後再想像一下,應該就知道我的意思了
3.tray上方要有固定PCB的裝置,避免PCB被錫波頂起來
4.針對大尺寸PCB的wave tray,除了固定PCB的裝置之外,可以在tray上開幾個螺絲孔,用螺絲將PCB鎖在tray上,可減少PCB板彎所造成的溢錫
5.大尺寸的wave tray要有固定支架,可減少wave tray受熱變形的問題
6.想到再說好了~~~
載具製作費用和治具數量有有大的關係,一般會有樣品及量產之分,可以請廠商
一起報價,若是確定要生產可以請廠商提供樣品,這樣可以減少支出.
樓上所題之外,我在此提供一些專業上的資料供參考:
一:目前市面上除了合成石外還有石無鉛可供選擇,這是近5年在市場上較常被用來取代合成石的高階材料,主要是他的成本及加工特性較為友善
二:DIP製程有種錫托技術,可以在DIP 零件較為密集的區域提高良率,減少重工
三:若是成本考量可以選擇FR4材質來使用,但是大尺寸會有風險
想請問工作熊板大與各位路過的前輩,有關PCB抗焊與拒焊問題(reflow回焊爐)爬了一下站內文章,似乎沒有相關的主題：
SMT爐後發現如下吃錫不佳的現象, 有的可以用烙鐵補焊, 有的不易補焊或無法吃錫,卻無法分析出原因:
a.通常發生都會在同一個panel, 請問一般可能原因? 與solution?
b.通常此類問題發生比例多少是符合業界水準? 與業界的處理方式?
c.一般業界是否會因為此問題將未生產PCB退回廠商, 或作其他重工動作?
謝謝
工作熊板大
我也是吃錫不良的受害者,有一客戶常發生這種問題,我是賣dip LED,客戶是AI打件後拉回廠內過自動錫爐,一開始是針對彎腳,和板子焊盤找原因,後來客戶的彎腳都有45度了,PCB也都有噴錫,但還是有吃不上錫(烙鐵補焊沒問題)的情況,因對錫爐不了解,無法判斷客戶的狀況,有請客戶放慢速度,溫度控制在最高235左右,還是會發生,測試過如不是AI打件,是直腳插件過爐,可以吃的上錫,但客戶說我的條件就是要打AI,且也不是每批都有吃錫不良的情況,想請教工作熊板大,對這樣的情況,自動錫爐要注意些什麼呢,我肯定LED是沒問題的,因我們出的貨都不是庫存品,到客那很快就上線了,且沒有其他客戶有反應此問題,因該是錫爐的條件,可是小弟對錫爐不是很懂,原廠又以沒其他客戶反應,且沾錫都沾的上來推責任,所以每此被客戶扣工時,真的很生氣,但客戶又有一定的量,不能不接單, 不知是否有什麼測試方式來解決此問題呢?!!!!
先說一下這個網站很讚!
分享一下
也有專門做 selective soldering 的設備, ERSA 時其中之一
http ://www. ersa.com/selective-soldering-en.html
不用mask carrier, 但與傳統Wave soldering各有優缺點.
訪客留言注意事項：
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上，請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言，與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言，請善加利用【搜尋框】尋找相關文章，找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章，自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容，工作熊不一定會瞭解你在說什麼，就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家，所以回答的內容或許會有不正確的地方，服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題，請前先參考這篇文章【詢問工程問題，請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問，並且請提供足夠的資訊，這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看，但不會每則留言都回答，尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度，工作熊不是你的「細漢」，更沒有拿你的薪水，所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 原則上工作熊不接受私下電子郵件、電話、私訊、微信或任何即時通聯絡。
8. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知，如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡。
我家的還是波焊爐在跑~~ 戴具我們都叫罩板~ 粉貴~