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如何評估SMT二次回焊時第一面零件不掉件風險與機率
電路板組裝(PCBA)走SMT雙面回流焊已經是現代電子製造的主流，不過偶爾還是有許多朋友會詢問工作熊：「是否有方法可以提前知道、或有什麼計算公式可以預測哪些在第一面的電子零件過二次回焊時可能有掉件的風險或掉件率？」
工作熊之前在部落格中其實就已經有寫過幾篇關於SMT雙面回流焊設計及製程上的注意事項，對這個議題有興趣的朋友建議可以先看一下：
電路板組裝全雙面回流焊接的工藝與製程基本如下：
製程：第一面印錫膏打SMD零件 》第一次回焊爐(1st reflow) 》翻面 》第二面印錫膏打SMD零件 》第二次回焊爐(2nd reflow)
（對於大陸那些盜文網站，複製貼上本站文章後，居然還改成自己公司的名字，感到無恥！文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便，請見諒！）
所以，在進行第二面貼片回焊時，已經貼焊在板子第一面的零件將會背面進回焊爐，當板子來到回焊區時高溫將會重新熔融原第一面已經固化的焊錫，這時再加上電子零件本身的重量，就很有可能讓比較重的零件發生掉落問題。
那麼有哪些因素可能影響到二次回焊時第一面貼片零件掉落呢？
如果你有仔細觀察過那些在回焊爐中容易掉落的零件，你會發現它們有些共同的特徵，比如說焊點比較少、零件本身較重或較高，例如SMD型號的網路變壓器(lan transformer)、線圈變壓器(coil transformer)、線圈濾波器(coil filter)、比較大顆的電解電容器(Electrolytic capacitor)、同軸連接器(coaxial connector)、LGA、MCM…等。
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下面工作熊列出一些可能影響二次回焊時第一面貼片零件掉落的因素：
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貼片零件的質量
由於地球本身重力的關係，質量越大的零件受到來自地球的引力就越大，也就越容易從電路板上掉落下來。 -
錫膏的合金成份
目前業界使用錫膏的最大宗分別為無鉛(lead-free)及含鉛/有鉛(Tin-lead)兩種。而無鉛錫膏的成份又以SAC305最多人使用，SAC305的主要成份為錫(Sn)佔了96.5%、銀(Ag)佔了3%、銅(Cu)佔了0.5%比率的錫膏，而其熔點約為217°C。含鉛錫膏最主要為Sn61.9％/Pb38.1%，其熔點只有183°C。所以無鉛及有鉛錫膏的熔點差了大約34°C。
另外，液態熔融焊錫的黏度應該也會影響到掉件與否的程度，可惜工作熊查到的似乎都是錫膏的黏度，而不是液態焊錫的黏度。 -
回焊爐溫度
其實應該是電路板在回焊爐中的實際溫度，尤其是電路板底面的溫度，因為溫度會影響焊錫液化的程度，溫度越高則液態焊錫的潤濕性將會越好，也就是說焊錫會更均勻的往電路板的焊墊末端移動，還會往零件引腳的上端流動（零件在底面、重力往下），使得留存在電路板與零件引腳間的焊錫變少。
有些人會將回焊爐的下爐溫調得比上爐溫低約5～10°C來克服那些要掉不掉的零件掉落的問題。 -
PCB的表面處理
不同表面處理的PCB會形成不同的IMC，而且其潤濕程度也會不一樣，比如銅基地(OSP、HASL、ImSn)的表面處理會形成銅錫合金IMC，鎳基地(ENIG)的表面處理會形成鎳錫合金IMC，但工作熊認為這個對二次回焊掉件的影響應該不大。 -
電子零件引腳的吃錫面積
除了零件的質量外，引腳的吃錫面積多寡應該是影響液態熔融焊錫對零件抓著力使其不掉件的最大因素。基本上有著同樣質量的零件，引腳的吃錫面積越大應該就越能保持底面零件不掉落能力。 -
錫膏印刷量
這點其實要配合零件引腳面積，並不是錫膏印刷量越多就一定越好，錫膏量只要可以讓零件引腳底部與側面吃錫飽滿就可以達到其最大功效了，過多的錫量有時候反而適得其反。
綜上所述，我們大概可以挑出「零件質量」、「零件引腳的吃錫面積」兩個影響二次回焊掉件與否的主要因素，然後用「錫膏成份」來做區隔。於是就有人概略的用這三個因素做出了一個簡單的公式，用以計算及評估二次回焊時第一面是否掉件參考。
不要問工作熊這個公式是如何計算出來的，因為工作熊也不知道，這似乎是從中國大陸那邊流出來的…就參考參考吧！
SMT過第二次回焊時第一面不掉件計算公式（僅供參考）
雙面回流焊板子設計佈局(layout)在第一面吃錫的元器件需滿足以下質量與焊墊面積要求基本上就可以不用擔心掉件風險。
下面公式中，Cg代表元器件質量，Pa則是總焊墊面積（工作熊個人覺得應該用元器件引腳面積才比較恰當）：
（1）有(含)鉛製程工藝，不掉件的標準：Cg/Pa ≤ 0.048g/mm2
（2）無鉛製程工藝，不掉件的標準：Cg/Pa ≤ 0.038g/mm2
所以，正常情況下，所有的small-chip小電阻電容電感、薄型軟板連接器、薄型的BGA、QFP、QFN類零件基本上放置在電路板的第一面當底面過二次回焊時都不應該發生掉件情形。只是BGA必須額外考慮二次回焊是否會有焊錫回流問題。
（不要問工作熊這個公式從哪裡來，問了就不美了，這就是個流傳的經驗值，而且還是個只能參考用的經驗值！）
有那些方法可以在SMT製程上避免二次回焊掉件呢？
如果最後Layout工程師沒法將那些在二次回焊底面可能會掉落的零件擺放在第二面過爐，製程上雖然比較麻煩避免，需要多花些工時與費用還是可以克服掉件問題的：
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方法一、在零件的底下或是旁邊點紅膠來固定。
方法二、使用過爐載具/托盤(carrier)來支撐較重零件。
方法三、調整回焊爐的上、下爐溫差。讓下爐溫低於上爐溫一點點，但是這個方法只對重量介於要掉不掉的零件有效。
方法四、採用高、低錫膏混搭的方式。第一面先走高溫錫膏，第二面回焊時走低溫錫膏。
方法五、回去用後復焊接吧。機器焊接、人工焊接。
建議延伸閱讀：二次回焊時如何避免第一面較重零件掉落的解決方法
延伸閱讀：
電子零件焊接強度的觀念澄清
電子製造工廠如何產出一片電路板
增加錫膏量可以改善BGA焊接不良？
什麼情況下PCB可以不用載具(carrier)過波焊
BGA枕頭效應(head-in-pillow)發生的可能原因
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熊大，关于二次回流第一面掉件的问题，我有几个疑问，首先您文中提到上下温区温度差异设定，这种方法我查看过一些资料，以及在实际生产中做过实验，效果不太明显，回流区上下温区温度差异10度。
其次，如果实在避免不了比较重的器件放在第一面，是否可以增加相关引脚的接地焊盘面积来转移热量，从而实现降温效果，因本人不懂PCB设计，所以不知道这种方法是否可行。
我们这边防止掉件的通用方法是点红胶，当然在征得客户同意的情况下也会采用有铅无铅混用的方法，即第一面用无铅锡膏，第二面改用有铅焊接。
适当的调低回流温度对于不是特别重的器件也是有效果的，二次熔锡的温度会比第一次高，利用这个特点也是可以的。