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SMT之基础课程


一、傳統制程簡介
傳統穿孔式電子組裝流程乃是將元件之引腳插入PCB的導孔固定之後，利用波峰焊(Wave Soldering)的制程，如圖一所示，經過助焊劑塗布、預熱、焊錫塗布、檢測與清潔等步驟而完成整個焊接流程。


二、表面黏著技術簡介
由於電子工業之産品隨著時間和潮流不斷的將其産品設計成短小輕便，相對地促使各種零元件的體積及重量愈來愈小，其功能密度也相對提高，以符合時代潮流及客戶需求，在此變遷影響下，表面黏著元件即成爲PCB上之主要元件，其主要特性是可大幅節省空間，以取代傳統浸焊式元件(Dual In Line Package；DIP).
表面黏著組裝制程主要包括以下幾個主要步驟: 錫膏印刷、元件置放、回流焊接.
其各步驟概述如下：
錫膏印刷(Stencil Printing)：錫膏爲表面黏著元件與PCB相互連接導通的接著材料，首先將鋼板透過蝕刻或雷射切割後，由印刷機的刮刀(squeegee)將錫膏經鋼板上之開孔印至PCB的焊墊上，以便進入下一步驟。
元件置放(Component Placement)：元件置放是整個SMT制程的主要關鍵技術及工作重心，其過程使用高精密的自動化置放設備，經由電腦編程將表面黏著元件準確的置放在已印好錫膏的PCB的焊墊上。由於表面黏著元件之設計日趨精密，其接腳的間距也隨之變小，因此置放作業的技術層次之困難度也與日俱增。
回流焊接(Reflow Soldering)：回流焊接是將已置放表面黏著元件的PCB，經過回流爐先行預熱以活化助焊劑，再提升其溫度至183℃使錫膏熔化，元件腳與PCB的焊墊相連結，再經過降溫冷卻，使焊錫固化，即完成表面黏著元件與PCB的接合。
三. SMT設備簡介
1.Stencil Printing: MPM3000 / MPM2000 / PVⅡ
2.Component Placement: FUJI ( CP643E / CP742ME & QP242E / QP341E )
3.Reflow Soldering: FURUKAWA( XN-425PHG / XN-445PZ / XNⅡ-651PZ ) ETC410, ETC411.

四. SMT 常用名稱解釋
SMT : surface mounted technology (表面貼裝技術):直接將表面黏著元器件貼裝,焊接到印刷電路板表面規定位置上的組裝技術.
SMD : surface mounted devices (表面貼裝元件): 外形爲矩形片狀,圓柱行狀或異形,其焊端或引腳製作在同一平面內,並适用于表面黏著的電子元件.
Reflow soldering (回流焊接):通過重新熔化預先分配到印刷電路板焊墊上的膏狀錫膏,實現表面黏著元件端子或引腳與印刷電路板焊墊之間機械與電氣連接.
Chip : rectangular chip component (矩形片狀元件): 兩端無引線,有焊端,外形爲薄片矩形的表面黏著元器件.
SOP : small outline package(小外形封裝): 小型模壓塑膠封裝,兩側具有翼形或J形短引腳的一種表面組裝元器件.
QFP : quad flat pack (四邊扁平封裝): 四邊具有翼形短引腳,引腳間距:1.00,0.80,0.65,0.50,0.40,0.30mm等的塑膠封裝薄形表面組裝集體電路.
BGA : Ball grid array (球柵列陣): 積體電路的包裝形式，其輸入輸出點是在元件底面上按柵格樣式排列的錫球。


五. 元件包裝方式.
料條(magazine/stick)(裝運管) - 主要的元件容器：料條由透明或半透明的聚乙烯(PVC)材料構成，擠壓成滿足現在工業標準的可應用的標準外形。料條尺寸爲工業標準的自動裝配設備提供適當的元件定位與方向。料條以單個料條的數量組合形式包裝和運輸。
托盤(tray) - 主要的元件容器：托盤由碳粉或纖維材料製成，這些材料基於專用托盤的最高溫度率來選擇的。設計用於要求暴露在高溫下的元件(潮濕敏感元件)的托盤具有通常150°C或更高的耐溫。托盤鑄塑成矩形標準外形，包含統一相間的凹穴矩陣。凹穴托住元件，提供運輸和處理期間對元件的保護。間隔爲在電路板裝配過程中用於貼裝的標準工業自動化裝配設備提供準確的元件位置。托盤的包裝與運輸是以單個托盤的組合形式，然後堆叠和捆綁在一起，具有一定剛性。一個空蓋托盤放在已裝元件和堆叠在一起的托盤上。
帶卷(tape-and-reel) - 主要元件容器：典型的帶卷結構都是設計來滿足現代工業標準的。有兩個一般接受的覆蓋帶卷包裝結構的標準。EIA-481應用於壓紋結構(embossed)，而EIA-468 應用於徑向引線(radial leaded)的元件。到目前爲止，對於有源(active)IC的最流行的結構是壓紋帶 (embossed tape).

六. 爲什么在表面貼裝技術中應用免清洗流程？
1.生産過程中産品清洗後排出的廢水，帶來水質、大地以至動植物的污染。
2.除了水清洗外，應用含有氯氟氫的有機溶劑(CFC&HCFC)作清洗，亦對空氣、大氣層進行污染、破壞。
3.清洗劑殘留在機板上帶來腐蝕現象，嚴重影響産品質素。
4.減低清洗工序操作及機器保養成本。
5.免清洗可減少組板(PCBA)在移動與清洗過程中造成的傷害。仍有部分元件不堪清洗。
6.助焊劑殘留量已受控制，能配合産品外觀要求使用，避免目視檢查清潔狀態的問題。
7.殘留的助焊劑已不斷改良其電氣性能，以避免成品産生漏電，導致任何傷害。
8.免洗流程已通過國際上多項安全測試，證明助焊劑中的化學物質是穩定的、無腐蝕性的