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四種方法教你如何局部增加SMT製程中的錫膏或焊錫量
現今的電子工業真的是越來越發達，隨著電子零件越作越小，產品也跟著越來越薄，就像一開始的黑金剛大哥大手機，到如今可以放在手腕上的微型手機，這些都是拜SMD電子零件極小化之賜，什麼0402、0201、甚至01005的尺寸都已經有人在嘗試了，就連一般的IC(積體電路)零件腳距也都縮到了0.5mm (fine pitch，細間腳距)，甚至0.3mm都有人做出來，這對SMT製程來說著實是一大挑戰。但更大的挑戰是電路板上並非只有這些小零件及小焊點，在製程上比較容易出問題的反而是同一片板子上同時需要打上很大及很小的零件。
要如何讓這些細小的電子零件完好的焊接於電路板上，還不可以發生空焊及短路的缺點，已經就夠讓SMT工程師傷透腦筋了。更大的挑戰是電路板上並非只有這些小零件需要焊接，還有其他的大顆零件，很不幸的由於技術瓶頸或成本上的限制及考慮，有些零件到現在還無法極小化（如大部分連結器、電池、線圈、大電容…等），於是就出現大大小小電子零件同時擠在一塊電路板上的情形。
因為大零件需要較多的焊錫印刷於焊腳上，這樣才能確保其焊錫的牢靠度；小零件則需要較精準且較少的錫膏量控制，否則容易造成焊錫短路或空焊的問題。而錫膏量(體積)的控制一般由鋼板(stencil)的厚度(thickness)及開孔(aperture)大小來決定，可是同一片鋼板的厚度基本上每個位置是一致的，適合小零件的鋼板厚度就不適合大零件，剩下的就只能控制鋼板的開孔大小，只是大多情況下是連增大開孔(擴孔)也無法解決大零件少錫的問題，這似乎是魚與熊掌的問題。
目前在電子工業界的普遍作法都是先讓鋼板的厚度及開孔大小屈就細小零件的錫膏量要求，然後再使用不同的工法來局部增加錫膏量，因為相較來說小錫量會比大錫量難控制。
工作熊這裡整理了四種較常見及一種最近新增的局部增加錫量的方法供大家參考，其實大部分這些工法在之前的文章中都已經有介紹過了，這裡只是稍加整理而已。
1. 人工手動加點錫膏
使用半自動點膠機，在鋼板印刷錫膏後或進入回流焊前，將錫膏局部加在需要增加錫膏的地方。這個方法的好處是機動性高。
不過手動點錫膏的缺點就一大堆了：
如果這個人力可以共用其他人力就比較沒關係，比如說爐前的目檢，或是爐前的人工置件。基本上要計算人力的配置。
人工點錫膏的錫膏量及位置都無法精確控制，比較適合那些需要較大錫膏量的零件。
人工加點錫膏有可能會因為勿動作而接觸到其他已經印刷好錫膏的地方，造成錫膏的形狀破壞，進而引起短路或空焊。也可能移動到其他已經置好的零件，造成零件偏移。
2. 導入自動點錫膏機
早期的SMT產線配置上，都會配有一台自動點膠機的，這台點膠機的目的是將紅膠點在SMD零件的下面，將零件黏在PCB上，避免後面過波峰焊(Wave Soldering)時零件掉落於波焊錫爐之中。這台點膠機其實也可以用來點錫膏，只要將錫膏加到針筒中就可以將錫膏點在需要局部增加錫膏的地方來增加銲錫量。
自動錫膏機的缺點：
因為現今的電路板組裝製程已經很少使用波峰焊，所以大部分的SMT產線幾乎都已不再配備點膠機，所以這個方法有可能需要再新增加一台機器。
不過，工作熊也看過有人用簡單的「XYZ-Tables三軸點膠機」來與SMT連線，做到點膠的目的。
3. 使用階梯式鋼板(step-down stencil)
「階梯式鋼板」又分為【STEP-UP(局部增厚)】及【STEP-DOWN(局部打薄)】兩種，這種特殊鋼板藉由局部增加鋼板厚度(step-up)來增加錫膏印刷量，或是局部降低鋼板厚度(step-down)來減少錫膏量。這種STEP-UP鋼板也可以克服一些零件腳位不夠平整(COPOLANARITY)的問題，STEP-DOWN則可以有效控制 FINE PICTH 零件腳短路的問題。
階梯式鋼板的缺點：
因為種特殊鋼板必須使用較厚的鋼板，然後利用雷射的方式去除掉需要變薄的部份，所以 STEP-DOWN 應該會比 STEP-UP 來得容易製作，但幾乎沒見過 STEP-DOWN 的板子。
這種鋼板的厚度無法局部增加太厚，通常0.1mm的鋼板，最多只能增加到0.15mm，而且大部分都只能增加到0.12mm左右而已。這是因為鋼板厚度比較厚與正常厚度的地方一定會有個斜坡緩衝，如果局部增加厚度太厚，緩衝區必須加長，相對的就會對附近的小零件增加錫量。詳細內容可以參考：
step-up & step-down stencil 階梯式鋼板局部加厚/打薄
階梯式鋼板的階梯應該開在刮刀面？還是PCB面？
4. 使用預成型錫塊(Pre-forms)
這種「預成型錫塊(solder preforms)」基本上就是把錫膏變成固體並壓製成小塊狀，它可以被設計成各種式樣形狀來符合實際的需求，也可以用來補足因鋼板印刷限制所造成的錫膏量不足，而且這種「預成型錫片」一般都會作成卷帶包裝(tape-and-reel)，就跟電阻電容這種小零件一樣，可以利用SMT機器來貼件以節省人力，並避免人員操作的失誤。
預成型錫塊(preforms)的缺點：
這樣才能避免PCB振動時移動，並且在錫膏融化時與原來的焊錫融合在一起。大部分的預成型錫片是不含助焊劑的，單獨使用在焊接上可能會有問題。另外，也有廠商開發出有助焊劑的錫片，購買時請多加注意。
目前這種「預成型錫塊(solder preforms)」的價錢不便宜，可能比一般沒有阻值的小電阻還要貴上許多。以後隨著大量生產，價錢應該有機會越來越低才對。詳細內容可以參考：
增加焊錫量的另一選擇 ─ Solder preforms (預成型錫片)
關於預成型錫片(solder preforms)在SMT實際使用上的一些問題整理
5. 採用3D鋼板
所謂的3D鋼板，也稱「立體鋼板」，基本上算是錫膏的二次印刷，也就是在印刷一次錫膏後，再使用另一張比較厚的3D鋼板，並且避開（挖空）已經印刷有錫膏的位置，只針對需要增加錫膏印刷量的地方做開孔，這樣就可以確保足夠的錫量。
延伸閱讀：
合成石過爐托盤(Reflow carrier)
迴流焊的溫度曲線 Reflow Profile
屏蔽框(Shielding frame)設計與生產注意事項
BGA枕頭效應(head-in-pillow,HIP)發生的可能原因
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訪客留言內容（Comments）
工作熊前輩您好:
先謝謝前輩此篇讓我受益良多，
但是有一點想不通，想請問一下，
上件電路板為了屈就大元件增加上錫量，
雖然大元件較為穩固，但導致SMD元件錫量過多而上浮，
爬了不少廠的規定，有點不懂為何SMD元件上浮某一程度會拒收，
我的認知是畢竟腳位還是有吃到錫。
我想了想是否因為上浮會造成元件不穩定容易掉件或是使用一陣子後，
焊點容易脫落造成通路問題嗎?
不好意思，有這種奇怪的問題。
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工作熊大大感謝分享, 可是還有一種是SMT 工程師最喜歡用的方法, 就是鋼板貼, 在需要增加錫量的零件鋼板下方周圍貼上黏度超強的鋼板貼增加局部的鋼板厚度, 缺點是SMT 印刷機台的擦拭紙在進行鋼板清潔時也容易把鋼板貼撕起, 最好是搭配SPI 錫膏厚度檢查機, 若該零件錫厚低於或高於規格值, 迅速確認印刷機的鋼板是否異常?請參考