介紹PCBA雙面回焊製程(SMT)及零件擺放的注意事項

介紹PCBA雙面回焊製程(SMT)及零件擺放的注意事項

目前SMT業界主流的電路板組裝技術應該非「全板回流焊接(Reflow)」莫屬,其他當然還有別的電路板焊接方法,而這種「全板回流焊接」又可以區分為「單面板回焊」及「雙面板回焊」,單面回焊的板子現在比較人使用了,因為雙面回焊可以節省電路板的空間,也就是說可以讓產品做得更小,所以市面上看到的板子大多屬於雙面回焊製程。

(題外話,如果沒有空間上的限制,其實單面板的製程可以節省一次SMT的製程,如果把材料成本與SMT的工時費用比較一下,說不定單面板反而還比較節省費用。)







因為「雙面回焊製程」需要做兩次的回焊的關係,所以會有一些製程上的限制,最常見的問題就是板子走到第二次回焊爐時,板子第一面上已經打上的零件可能會因為重新融錫與重力關係而掉落,尤其是板子流到回焊爐的回焊高溫區時,本文將說明雙面回焊製程中零件擺放的注意事項:

(再來個題外話,為何第二面過回焊爐時,原來第一面已經上錫的大部分小零件不會重新融錫而掉落下來?為什麼只有比較重的零件會掉落呢?)

哪些SMD零件應該擺在第一面過回焊爐?

一般來說比較細小的零件建議擺放在第一面過回焊爐,因為第一面過回焊爐時PCB的變形量會比較小,錫膏印刷的精度會比較高,所以較是合擺放較細小的零件。

其次,較細小的零件不會在第二次過回焊爐時有掉落的風險。因為第一面的零件在打第二面時會被放至於電路板的底面直接朝下,當板子進入回焊區高溫時比較不會因為重量過重而從板子上掉落下來。

其三,第一面板子上的零件必須過兩次回焊爐,所以其耐溫必須要可以耐受兩次回焊的溫度,一般的電阻電容通常被要求至少可以過三次回焊高溫,這是為了符合有些板子可能因為維修的關係,需要重新走一次回焊爐而做的要求。

哪些SMD零件應該擺在第二面過回焊爐?這個應該是重點。

  • 大元件較重的元件應擺放在第二面過爐以避免過爐時零件會有掉落回焊爐中的風險。
  • LGABGA零件應盡量擺放在第二面過爐,這樣可以避免第二次過爐時不必要的重新熔錫風險,以降低空/假焊得機會。如果有細間腳且較小的BGA零件不排除建議擺放於第一面過回焊爐。
    BGA擺放在第一面或第二面過爐其實一直很有爭議,擺放第二面雖然可以避免重新融錫的風險,但通常第二面過回焊爐時PCB會變形得比較嚴重,反而會影響吃錫品質,所以工作熊才會說不排除細間腳的BGA可以考慮放在第一面。不過反過來想,如果PCB變形嚴重,只要在精細的零件,擺放在第二面打件貼片一定是個大問題,因為錫膏印刷位置及錫膏量會變得不精準,所以重點應該是想辦法如何去避免PCB變形,而不是因為變形而考慮把BGA放在第一面,不是嗎?
  • 零件不能耐太多次高溫的零件應該擺放第二面過回焊爐。這是為了避免零件過太多次高溫而損毀。
  • PIH/PIP的零件也要擺在第二面過爐,除非其焊腳長度不會超出板厚,否則其伸出PCB表面的腳將會與第二面的鋼板產生干涉,會讓第二面錫膏印刷的鋼板無法平貼於PCB造成錫膏印刷異常問題發生。
  • 某些元件內部會有使用焊錫作業的情形,比如說有LED燈的網線連接器,必須注意這種零件的耐溫能否過兩次回焊爐,如果不行就得放置於第二面打件。

只是零件擺放於第二面打件貼片過回焊爐,就表示電路板已經過了一次回焊爐高溫的洗禮,這時候的電路板多少已經有些翹曲及變形發生,也就是說錫膏的印刷量及印刷的位置會變得比較難以控制,所以也就容易引起空焊或短路等問題,因此放在第二面過爐的零件,建議盡量不要擺放0201以及細間腳(fine pitch)零件,BGA也應該盡量選擇有較大直徑的錫球。

讀卡機A面讀卡機B面

參照文章最前面的SD卡板的正反兩面的圖片,你應該可以很清楚的判斷並指出來那一面會被安排在第一面打零件過回焊爐,而那一面會被放在第二面打件貼片過爐了吧!

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另外,在大量生產中要將電子零件焊接組裝於電路板,其實有很多種工藝方法,不過每一種工藝製程其實都是在電路板設計之初就已經決定好了的,因為其電路板上的零件擺放位置會直接影響到組裝的焊接順序與品質,而佈線則會間接影響。

目前電路板的焊接工藝大致上分可以成全板焊接以及局部焊接,全板焊接又大致分為回流焊接(Reflow Soldering)波峰焊接(Wave Soldering),而電路板局部焊接則有載具波焊(Carrier Wave Soldering)、選擇性波焊(Selective Soldering)、非接觸式雷射焊接(Laser soldering)等。


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