物料生产工艺是指物料本身的封装结构、材质、包装方式、使用方式等是否适合当前的加工/生产工艺如SMT回流焊、波峰焊、生产装配、在线操作等要求,是否能确保质量与生产效率。
阿昆就简单的和大家聊一下需要从哪几个方面对物料相关的问题进行评估,以避免SMT、装配过程产生的问题。
物料相关的生产工艺评估
1、元器件封装方式
元器件的封装方式主是要结合工艺难度、可靠性、生产效率来综合评估判定。
1.1、元器件贴片与直插封装选择
封装 |
优先等级 |
应用说明 |
贴片 |
A |
原则上优选贴片封装物料,利于自动化生产,提高效率与质量,减少人为操作带来的质量风险。 |
插件 |
B |
目前插件只能人工插件操作,影响效率 |
1.2、贴片元件的工艺难度
封装 |
应用说明 |
0402、0603、0805 |
目前以0402、0603作为主流选择,0805作为有空间要求的产品以0402为主,对可靠性要求高的在空间允许情况下优先0603以上封装(同时要考虑物料统一性带来的问题)。0201在特别评估情况下可以考虑尝试(加工厂工艺能满足要求为准)。 |
0805、1206 |
以大电流电阻或大容量、大电压的电容为主,使用相对较少,工艺难度低。 |
QFP、TQFP |
此类封装最多的问题是因引脚多,易出现不平整或氧化而导致的焊接不良问题,超过100脚上以焊接不良率会加大,尽可能从BGA、QFN里找代替。 |
BGA |
脚距大于0.4mm时,焊接难度低,可靠性高,可作为优选,尽可能选用此封装代替QFP、TQFP |
QFN |
对焊盘平整度相对高,焊接质量高于QFP、TQFP |
CSP封装 |
芯片级封装,焊盘小间距小,对精密度要求特别高,必需考虑周围元件混装度问题(周围其它元件焊接难度一致的时候如CSP和0201属于一个级别难度),一般情况下不建议使用。 |
其它 |
其它封装无特别异常SOT-23、SOT-223等 |
1.3、外部连接器强度选择封装
对于经常要插拔的外部接口连接器需要考虑焊点强度问题
封装 |
优先等级 |
应用说明 |
直插连接器 |
A |
对于插拔次数非常频繁、且插拔力度非常大的的连接器使用,通常是一类体积相对较大的连接器 |
贴片连接器 直插固定脚 |
B |
插拔次数频繁,插拔力尚可的连接器使用,通常是中小体积的连接器如USB |
全贴片连接器 |
C |
插拔次数不多,插拔力小的连接器使用,如MINI USB等。 |
1.4、直插连接器的引脚长度
插件引脚过长的问题会引起连锡,尤其是间距小的密脚连接器,引脚长度需尽可能控制在合适范围
PCB板厚 |
引脚长度优选值 |
范围值 |
说明 |
1.2MM |
1.4 |
1.3-1.7 |
引脚长度有效值是插入PCB后从PCB表层算起的焊接有效长度 |
1.6MM |
1.8 |
1.7-2.1 | |
2.0MM |
2.2 |
2.1-2.5 |
1.5、封装选择是否合理满足工艺路线
工艺路线由电路板上元件封装类型(贴片还是插件) 、以及元件所在的位置(顶层和底层)决定 ,根据制造环节要求,优先设计最短工艺路线,减少制造环节、提高生产效率与可靠性。
封装 |
优先等级 |
应用说明 |
贴片 |
A |
当顶层或底层贴片元件占了绝大部分,则尽可能将顶层或底层全部贴片化(或使用满足通孔回流焊的插件) |
插件 |
B |
当顶层插件占绝大多数(一般是个别贴片料时如阻容类等),则尽可能将顶层所有元件直插化。 |
完整的工艺路线可参考第二部分PCBA可生产性设计规范
类型 |
优先等级 |
说明 |
工艺路线 |
优先等级 |
备注说明 |
PCB单面布局元件 |
A |
设计空间允许情况下,优先将所元件放在PCB单面 |
全贴片 |
A |
只要一个生产环节,原则在元件数量总类多的情况优选全贴片(或满足通过回流焊的插件),反之优选全插件 |
全插件 |
B | ||||
贴片 插件 |
C |
两个生产环节 | |||
PCB双面布局元件 |
B |
仅在设计空间无法满足时,可将元件布置在PCB双面 |
两面全贴片元件 |
A |
尽可能小料的阻容元件集中一面,大尺寸芯片元件大料集中一面 |
双贴片 单面插件 |
B | ||||
双贴片 双面插件 |
C |
双面插件汲到人工焊接,正常情况不允许此设计 | |||
双面插件 |
2、贴片元件包装方式
贴片物料(包括芯片、连接器等)的包装方式直接影响了SMT效率并且会间接影响质量。
2.1、主流物料包装方式要求
包装 |
优先等级 |
应用说明 |
编带包装 |
A |
编带贴片物料主要是适应 SMT的自动化贴片,优先选择此类包装方式 (注意编带贴片物料的型号) 过回流焊连接器的表面应该有满足贴片机吸嘴用于吸取的薄膜或盖子。 |
托盘包装 |
B |
部分IC等物料根据其尺寸大小和封装形式只能用托盘如大尺寸的QFP芯片或BGA芯片等,也有部分QFP或BGA芯片存在编带和托盘两种包装形式。 |
管装 |
C |
管装贴片物料主要存在于SOP系列IC、小型连接器等物料。加工厂一般需将管装物料重新摆托盘后再贴片,(注意料号的选择) |
散料 |
D |
成本低,质量差、只适合人工零散焊接,目前不选择 |
2.2、需要程序烧录的贴片IC包装方式
包装 |
优先等级 |
应用说明 |
管装 |
A |
当SMT前需写好程序且只能使用工厂内部编程器烧录时,优先管装,此类芯片以SOP系列为主 |
其它 |
B |
对于可以ISP在线烧录或外发专业烧录厂写的IC按主流物料包装方式要求 |
3、连接器的耐温
级别 |
优先等级 |
应用说明 |
耐高温(贴片连接器) |
A |
可以过无铅回流焊接 |
不耐高温(插件连接器) |
B |
只能过波峰焊,优点就是成本低,常规插件为不耐高温 |
耐高温(插件连接器) |
C |
又称“通孔回流焊”,可以过无铅回流焊接,主要用于可以解决回流焊接问题而选择的一种物料,比如回流焊接质量,整板回流要求等 |
不耐高温(贴片连接器) |
D |
只适用于人工手焊,应用非常少 |
4、程序烧录与设备的匹配性
需要烧录程序的IC,生产中是否有现成的编程器下载器设备用来烧录 ,减少设备增加便宜于管理
下载器情况 |
优先等级 |
应用说明 |
生产有现成的编程器或下载器使用 |
A |
包括通用编程器及下载线,更新软件增加型号可以用 |
厂家有配送非通用下载器 |
B |
厂家配的非通用编程器只能写该品牌的IC,缺点是会多增加一个设备,且量产性不好。 |
需购买新编程器 |
C |
需购买全新编程器才能满足量产使用要求 |
这里主要是大概聊了一下我们在选择元器件的时候还应该要注意哪些问题,这些问题会影响到生产加工装配,欢迎大家补充!
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