第一步驟：制程設計

表面黏著(zhù)組裝制程，特別是針對微小間距組件，需要不斷的監視制程，及有系統的檢視。舉例說(shuō)明，在美國，焊錫接點(diǎn)品質(zhì)標準是依據 IPC-A-620及國家焊錫標準 ANSI / J-STD-001。了解這些準則及規范后，設計者才能研發(fā)出符合工業(yè)標準需求的產(chǎn)品。

量產(chǎn)設計

量產(chǎn)設計包含了所有大量生產(chǎn)的制程、組裝、可測性及可靠性，而且是以書(shū)面文件需求為起點(diǎn)。

一份完整且清晰的組裝文件，對從設計到制造一系列轉換而言，是絕對必要的也是成功的保證。其相關(guān)文件及CAD數據清單包括材料清單(BOM)、合格廠(chǎng)商名單、組裝細節、特殊組裝指引、PC板制造細節及磁盤(pán)內含 Gerber資料或是 IPC-D-350程序。

在磁盤(pán)上的CAD資料對開(kāi)發(fā)測試及制程冶具，及編寫(xiě)自動(dòng)化組裝設備程序等有極大的幫助。其中包含了X-Y軸坐標位置、測試需求、概要圖形、線(xiàn)路圖及測試點(diǎn)的X-Y坐標。


PC板品質(zhì)

從每一批貨中或某特定的批號中，抽取一樣品來(lái)測試其焊錫性。這PC板將先與制造廠(chǎng)所提供的產(chǎn)品資料及IPC上標定的品質(zhì)規范相比對。接下來(lái)就是將錫膏印到焊墊上回焊，如果是使用有機的助焊劑，則需要再加以清洗以去除殘留物。在評估焊點(diǎn)的品質(zhì)的同時(shí)，也要一起評估PC板在經(jīng)歷回焊后外觀(guān)及尺寸的反應。同樣的檢驗方式也可應用在波峰焊錫的制程上。


組裝制程發(fā)展

這一步驟包含了對每一機械動(dòng)作，以肉眼及自動(dòng)化視覺(jué)裝置進(jìn)行不間斷的監控。舉例說(shuō)明，建議使用雷射來(lái)掃描每一PC板面上所印的錫膏體積。

在將樣本放上表面黏著(zhù)組件(SMD) 并經(jīng)過(guò)回焊后，品管及工程人員需一一檢視每組件接腳上的吃錫狀況，每一成員都需要詳細紀錄被動(dòng)組件及多腳數組件的對位狀況。在經(jīng)過(guò)波峰焊錫制程后，也需要在仔細檢視焊錫的均勻性及判斷出由于腳距或組件相距太近而有可能會(huì )使焊點(diǎn)產(chǎn)生缺陷的潛在位置。


細微腳距技術(shù)

細微腳距組裝是一先進(jìn)的構裝及制造概念。組件密度及復雜度都遠大于目前市場(chǎng)主流產(chǎn)品，若是要進(jìn)入量產(chǎn)階段，必須再修正一些參數后方可投入生產(chǎn)線(xiàn)。

舉例說(shuō)明，細微腳距組件的腳距為 0.025“或是更小，可適用于標準型及ASIC組件上。對這些組件而言其工業(yè)標準有非常寬的容許誤差，就(如圖一)所示。正因為組件供貨商彼此間的容許誤差各有不同，所以焊墊尺寸必須要為此組件量身定制，或是進(jìn)行再修改才能真正提高組裝良率。


焊墊外型尺寸及間距一般是遵循 IPC-SM-782A的規范。然而，為了達到制程上的需求，有些焊墊的形狀及尺寸會(huì )和這規范有些許的出入。對波峰焊錫而言其焊墊尺寸通常會(huì )稍微大一些，為的是能有比較多的助焊劑及焊錫。對于一些通常都保持在制程容許誤差上下限附近的組件而言，適度的調整焊墊尺寸是有其必要的。


表面黏著(zhù)組件放置方位的一致性

盡管將所有組件的放置方位，設計成一樣不是完全必要的，但是對同一類(lèi)型組件而言，其一致性將有助于提高組裝及檢視效率。對一復雜的板子而言有接腳的組件，通常都有相同的放置方位以節省時(shí)間。原因是因為放置組件的抓頭通常都是固定一個(gè)方向的，必須要旋轉板子才能改變放置方位。致于一般表面黏著(zhù)組件則因為放置機的抓頭能自由旋轉，所以沒(méi)有這方面的問(wèn)題。但若是要過(guò)波峰焊錫爐，那組件就必須統一其方位以減少其暴露在錫流的時(shí)間。

一些有極性的組件的極性，其放置方向是早在整個(gè)線(xiàn)路設計時(shí)就已決定，制程工程師在了解其線(xiàn)路功能后，決定放置組件的先后次序可以提高組裝效率，但是有一致的方向性或是相似的組件都是可以增進(jìn)其效率的。若是能統一其放置方位，不僅在撰寫(xiě)放置組件程序的速度可以縮短，也同時(shí)可以減少錯誤的發(fā)生。


一致(和足夠)的組件距離

全自動(dòng)的表面黏著(zhù)組件放置機一般而言是相當精確的，但設計者在嘗試著(zhù)提高組件密度的同時(shí)，往往會(huì )忽略掉量產(chǎn)時(shí)復雜性的問(wèn)題。舉例說(shuō)明，當高的組件太靠近一微細腳距的組件時(shí)，不僅會(huì )阻擋了檢視接腳焊點(diǎn)的視線(xiàn)也同時(shí)阻礙了重工或重工時(shí)所使用的工具。

波峰焊錫一般使用在比較低、矮的組件如二極管及晶體管等。小型組件如SOIC等也可使用在波峰焊錫上，但是要注意的是有些組件無(wú)法承受直接暴露在錫爐的高熱下。


為了確保組裝品質(zhì)的一致性，組件間的距離一定要大到足夠且均勻的暴露在錫爐中。為保證焊錫能接觸到每一個(gè)接點(diǎn)，高的組件要和低、矮的組件，保持一定的距離以避免遮蔽效應。若是距離不足，也會(huì )妨礙到組件的檢視和重工等工作。

工業(yè)界已發(fā)展出一套標準應用在表面黏著(zhù)組件。如果有可能，盡可能使用符合標準的組件，如此可使設計者能建立一套標準焊墊尺寸的數據庫，使工程師也更能掌握制程上的問(wèn)題。設計者可發(fā)現已有些國家建立了類(lèi)似的標準，組件的外觀(guān)或許相似，但是其組件之引腳角度卻因生產(chǎn)國家之不同而有所差異。舉例說(shuō)明， SOIC組件供應者來(lái)自北美及歐洲者都能符合EIZ標準，而日本產(chǎn)品則是以EIAJ為其外觀(guān)設計準則。要注意的是就算是符合EIAJ標準，不同公司生產(chǎn)的組件其外觀(guān)上也不完全相同。

 

為提高生產(chǎn)效率而設計

組裝板子可以是相當簡(jiǎn)單，也可是非常復雜，全視組件的形態(tài)及密度來(lái)決定。一復雜的設計可以做成有效率的生產(chǎn)且減少困難度，但若是設計者沒(méi)注意到制程細節的話(huà)，也會(huì )變得非常的困難的。組裝計劃必須一開(kāi)始在設計的時(shí)候就考慮到。通常只要調整組件的位置及置放方位，就可以增加其量產(chǎn)性。若是一PC板尺寸很小，具不規則外形或有組件很靠近板邊時(shí)，可以考慮以連板的形式來(lái)進(jìn)行量產(chǎn)。

測試及修補

通常使用桌上小型測試工具來(lái)偵測組件或制程缺失是相當不準確且費時(shí)的，測試方式必須在設計時(shí)就加以考慮進(jìn)去。例如，如要使用ICT測試時(shí)就要考慮在線(xiàn)路上，設計一些探針能接觸的測試點(diǎn)。測試系統內有事先寫(xiě)好的程序，可對每一組件的功能加以測試，可指出那一組件是故障或是放置錯誤，并可判別焊錫接點(diǎn)是否良好。在偵測錯誤上還應包含組件接點(diǎn)間的短路，及接腳和焊墊之間的空焊等現象。

若是測試探針無(wú)法接觸到線(xiàn)路上每一共通的接點(diǎn)(common junction)時(shí)，則要個(gè)別量測每一組件是無(wú)法辦到的。特別是針對微細腳距的組裝，更需要依賴(lài)自動(dòng)化測試設備的探針，來(lái)量測所有線(xiàn)路上相通的點(diǎn)或組件間相聯(lián)的線(xiàn)。若是無(wú)法這樣做，那退而求其次致少也要通過(guò)功能測試才可以，不然只有等出貨后顧客用壞了再說(shuō)。


若是測試探針無(wú)法接觸到線(xiàn)路上每一共通的接點(diǎn)(common junction)時(shí)，則要個(gè)別量測每一組件是無(wú)法辦到的。特別是針對微細腳距的組裝，更需要依賴(lài)自動(dòng)化測試設備的探針，來(lái)量測所有線(xiàn)路上相通的點(diǎn)或組件間相聯(lián)的線(xiàn)。若是無(wú)法這樣做，那退而求其次致少也要通過(guò)功能測試才可以，不然只有等出貨后顧客用壞了再說(shuō)。

ICT測試是依不用產(chǎn)品制作不同的冶具及測試程序，若在設計時(shí)就考慮到測試的話(huà)，那產(chǎn)品將可以很容易的檢測每一組件及接點(diǎn)的品質(zhì)。(圖二)所示為可以目視看到的焊錫接點(diǎn)不良。然而，錫量不足及非常小的短路則只有依賴(lài)電性測試來(lái)檢查。

表面黏著(zhù)組裝制程，特別是針對微小間距組件，需要不斷的監視制程，及有系統的檢視。舉例說(shuō)明，在美國，焊錫接點(diǎn)品質(zhì)標準是依據 IPC-A-620及國家焊錫標準 ANSI / J-STD-001。了解這些準則及規范后，設計者才能研發(fā)出符合工業(yè)標準需求的產(chǎn)品。