PCB问题 如何局部增加SMT制程中的锡膏或焊锡量

今天的电子工业真的是越来越发达，随着电子零件越作越小，产品也跟着越来越薄，就像一开始的黑金刚大手机，到如今可以放在手腕上的微型手机，这些都是拜SMD电子零件极小化之赐，什么0402、0201、甚至01005的尺寸都已经有人在尝试了，就连一般的IC(集成电路)零件脚距也都缩到了0.5mm (fine pitch，微脚距)， 甚至0.3mm都有人做出来，这对SMT制程来说着实是一大挑战。 但更大的挑战是电路板上并非只有这些小零件及小焊点，在制程上比较容易出问题的反而是同一片板子上同时需要打上很大及很小的零件。

要如何让这些细小的电子零件完好的焊接于电路板上，还不可以发生空焊及短路的缺点，已经就够让SMT工程师伤透脑筋了。 更大的挑战是电路板上并非只有这些小零件需要焊接，很不幸的由于技术或是成本上的限制及考虑，有些零件到现在还无法极小化（如大部分链接器、电池、线圈、大电容... 等），于是就会出现大大小小电子零件同挤在一块电路板上的问题。

因为大零件需要较多的焊锡印刷于焊脚上，这样才能确保其焊锡的牢靠度；小零件则需要较精准且微小的锡膏量控制，否则容易造成焊锡短路或空焊的问题。 而锡膏量(体积)的控制一般由钢板(stencil)的厚度(thickness)及开口(aperture)来决定，可是同一片钢板的厚度基本上是一致的，适合小零件的钢板厚度就不适合大零件，剩下的只能控制钢板的开口，只是开口也无法解决这样的问题，这似乎是鱼与熊掌的问题。

目前在电子工业界的普遍作法都是先让钢板屈就小零件的锡膏量要求，然后再使用不同的工法来局部增加锡膏量，因为比较起来小锡量比大锡量难控制多了。 这里整理了四种较常见的局部增加锡量的方法供大家参考，其实大部分这些工法在之前的文章中都已经有介绍过了，这里只是稍加整理而已。

1. 人工手动点锡膏

使用半自动点胶机，在钢板印刷锡膏后或进入回流焊前，将锡膏局部加在需要增加锡膏的地方。 这个方法的好处是机动性高。
不过手动点锡膏的缺点就一大堆了：

需要增加一个人力。

如果这个人力可以共享其他人力就比较没关系，比如说炉前的目检，或是炉前的人工置件。 基本上要计算人力的配置。

质量较难控制。

人工点锡膏的锡膏量及位置都无法精确控制，比较适合那些需要较大锡膏量的零件。

容易作业失忽。

人工加点锡膏有可能会因为勿动作而接触到其他已经印刷好锡膏的地方，造成锡膏的形状破坏，进而引起短路或空焊。 也可能移动到其他已经置好的零件，造成零件偏移。

2. 导入自动点锡膏机

在SMT加工厂中，早期的SMT产线配置，都配有一台点自动点胶机的，这台点胶机的目的是将红胶点在SMD零件的下面，将零件黏在PCB上面，避免后面过波峰焊(Wave Soldering)时零件掉落于锡炉之中。 这台点胶机其实也可以用来点锡膏，只要将锡膏加到针筒中就可以将锡膏点在需要局部增加锡膏的地方来增加焊锡量。

自动锡膏机的缺点：

因为现在的制程已经很少使用波峰焊了，所以大部分的SMT产线都已经不再配备点胶机，所以这个方法有可能需要再新增加一台机器。

3. 使用阶梯式钢板(step-down stencil)

「阶梯式钢板」又分为【STEP-UP (局部增厚)】及【STEP-DOWN (局部打薄)】两种，这种特殊钢板藉由局部增加钢板厚度(step-up)来增加锡膏印刷量，或是局部降低钢板厚度(step-down)来减少锡膏量。 这种 STEP-UP 钢板也可以克服一些零件脚位不够平整(COPOLANARITY)的问题，STEP-DOWN 则可以有效控制 FINE PICTH 零件脚短路的问题。

阶梯式钢板的缺点：

钢板的价钱比一般正常的钢板可能贵上10％～20％左右。

因为种特殊钢板必须使用较厚的钢板，然后利用雷射的方式去除掉需要变薄的部份，所以 STEP-DOWN 应该会比 STEP-UP 来得容易制作，但几乎没见过 STEP-DOWN 的板子。

锡膏量增加有所限制。

这种钢板的厚度无法局部增加太厚，通常0.1mm的钢板，最多只能增加到0.15mm，而且大部分都只能增加到0.12mm左右而已。 这是因为钢板厚度比较厚与正常厚度的地方一定会有个斜坡缓冲，如果局部增加厚度太厚，缓冲区必须加长，相对的就会对附近的小零件增加锡量。

4. 使用预成型锡块(Pre-forms)

这种「预成型锡块(solder preforms)」基本上就是把锡膏变成固体并压制成小块状，它可以被设计成各种式样形状来符合实际的需求，也可以用来补足因钢板印刷限制所造成的锡膏量不足，而且这种「预成型锡片」一般都会作成卷带包装(tape and reel)，就跟电阻电容这种小零件一样，可以利用SMT机器来贴件以节省人力， 并避免人员操作的失误。

预成型锡块(preforms)的缺点：

这种「预成型锡块(solder preforms)」一定要打在有锡膏印刷到的地方。

这样才能避免PCB振动时移动，并且在锡膏融化时与原来的焊锡融合在一起。

增加成本。

目前这种「预成型锡块(solder preforms)」的价钱不便宜，可能比一般没有阻值的小电阻还要还得贵上许多。 以后随着大量生产，价钱应该会越来越低才对。