薜競成系列文章--SMT可制造性設(shè)計(DFM)及應(yīng)用!(一部分)

薜競成系列文章-SMT可制造性設(shè)計（DFM）及應(yīng)用?。ㄒ徊糠郑?009年03月30日 星期一 14:52作者：薜競成1.0 可制造性設(shè)計概念 不論我們從事的是什么產(chǎn)品，不論我們的顧客是內(nèi)部或是外部顧客，他們對我們的要求都可說是一致的。他們的要求都離開不了三方面。即優(yōu)良或至少滿意的品質(zhì)、相對較低的成本（或價格）、和較短而及時的交貨期。而身為一個產(chǎn)品的設(shè)計人員，我們對以上的三個方面是絕對有影響和控制能力的。目前新一代的設(shè)計師，他們的職責已不是單純的把產(chǎn)品的功能和性能設(shè)計出來那么簡單，而是必須對以上所提到的三方面負責，并做出貢獻。 為什么現(xiàn)今的管理對設(shè)計師在這方面的表現(xiàn)特別重視呢？主要是因為設(shè)計是整個產(chǎn)品壽命的第一站。以效益學的觀點來說，問題越是能夠盡早解決，其成本效益也就越高，問題對公司造成的損失也就越低。在電子生產(chǎn)管理上，曾有學者做出這樣的預測，即在每一個主要工序上，其后工序的解決成本費用為前一道工序的10倍以上。例如設(shè)計問題如果在試制時才給予更正，其所需費用將會較在設(shè)計時解決高出超過10倍，而如果這設(shè)計問題沒有在試制時解決，當它流到再下一個主要工序（批量生產(chǎn)）時，其解決費用就可能高達100倍以上。此外，對于設(shè)計造成的問題，即使我們廠內(nèi)擁有最好的設(shè)備和工藝知識，也未必能夠很完善的解決。所以基于以上的原因，把設(shè)計工作做好是很重要的管理項目。所謂把設(shè)計做好，這里指的是包括產(chǎn)品功能、性能、可制造性和質(zhì)量各方面。 SMT是一門復雜的科技。因此目前的設(shè)計師也面對許多方面知識的壓力。身為一個SMT產(chǎn)品設(shè)計師，必須對很多方面如元件封裝、散熱處理、組裝能力、工藝原材料、元件和組裝壽命等等數(shù)十種科目具備一定的知識。許多這方面的問題都是以往的插件技術(shù)中不必加以考慮和照顧的，但如今卻成了必備的知識。所以當今的設(shè)計師，他們應(yīng)該具備的知識面，已不能像以往處理電子產(chǎn)品設(shè)計時的范圍一樣。而現(xiàn)在談到的DFM技術(shù)，也正是當今SMT設(shè)計師必備的知識之一。 目前在工業(yè)界里，幾乎沒有人不談品質(zhì)管理的。先進管理觀念強調(diào)，品質(zhì)不是制造出來，而應(yīng)該是設(shè)計出來的。這觀念有其重要的地方，是使用戶從以往較被動的關(guān)注點（生產(chǎn)線上）移到較主動的關(guān)注點（設(shè)計上）。但說法不夠完善。嚴格和具體來說，品質(zhì)既不是生產(chǎn)來的，也不是單靠設(shè)計來的，而應(yīng)該是配合來的。好的品質(zhì)是通過良好的設(shè)計（配合工藝和生產(chǎn)能力的設(shè)計），優(yōu)良的工藝調(diào)制，和生產(chǎn)線上的工藝管制而獲得的。而這三者又是需要有良好的品質(zhì)管理理念、知識、系統(tǒng)和制度來確保的。 要確保產(chǎn)品高而穩(wěn)定的品質(zhì)、高生產(chǎn)效率和低生產(chǎn)成本、以及準確的交貨時間，我們的生產(chǎn)線必須要有一套堅固工藝（Robust Process）。而堅固工藝是必須通過設(shè)計、工藝能力、和設(shè)備性能之間的完好配合才能實現(xiàn)的。所謂堅固工藝，是指其對外界各種影響它表現(xiàn)的因素的靈敏度很低。也就是說，對這些因素的大變化，其整體效果還是穩(wěn)定不變或只限于合格范圍內(nèi)的變動。 在我們計劃引進一條生產(chǎn)線時，我們必須確保此生產(chǎn)線能處理我們所要制造的產(chǎn)品范圍。但當我們有了生產(chǎn)線后，我們則應(yīng)該盡力使我們的產(chǎn)品設(shè)計，能適用于此生產(chǎn)線上制造。這便是可制造性設(shè)計的基本理念。 堅固的工藝是相對的，所以一套設(shè)計規(guī)范也是有其針對性的。它在某一生產(chǎn)環(huán)境下（設(shè)備、管理、材料、工藝能力、品質(zhì)標準）也許是堅固的，但在另一個環(huán)境下卻可能變得不堅固。因此，設(shè)計的好與不好，也是有它的特定性。用戶必須了解和牢記這一點。 產(chǎn)品壽命，是另一設(shè)計上應(yīng)該注重的地方。由于產(chǎn)品在服務(wù)期內(nèi)會受到各種不同的環(huán)境壓力（如熱變化、機械振動等等），產(chǎn)品的設(shè)計必須確保在這方面能經(jīng)得起使用環(huán)境中會遇上的各種壓力。另一個要照顧到的是制造方面，可制造性和壽命有什么關(guān)系？一個設(shè)計得非常難組裝的產(chǎn)品，其對服務(wù)壽命的威脅一般也較大，而制造工藝上的小變化常常也會縮短其服務(wù)壽命。比如一個熱處理做得不好的設(shè)計，其制造過程中所受到的焊接熱沖擊會較大，因溫差較大使焊點的可靠性也不容易得到保證。這就影響了此產(chǎn)品的壽命。 產(chǎn)品壽命的設(shè)計考慮，始于對產(chǎn)品壽命的定義。設(shè)計人員應(yīng)該考慮和壽命有關(guān)的一切條件，如壽命期（多少年）和允許的故障率、故障定義、維修保養(yǎng)政策、使用環(huán)境條件、驗證方法等等。再從使用環(huán)境條件的定義下，設(shè)計產(chǎn)品的壽命測試方法、選擇元件材料、選擇設(shè)計規(guī)范，并通過壽命測試來驗證設(shè)計和開發(fā)工藝等等。 影響壽命的因素很多，可分為主因素和次因素兩大類。主因素如元件引腳種類、元件的尺寸大小、元件和基本材料的匹配等等，這些對壽命的影響較明顯嚴重。次因素雖然單獨的影響不是很明顯嚴重，但幾種次因素的作用加起來，其整體作用也可以是相當可觀的。這方面的例子如焊點的形狀、成品的保護涂層（conformal coating）、基板的外形比等等。在影響產(chǎn)品壽命的種種因素之中，熱處理的考慮應(yīng)該算是SMT應(yīng)用中最重要的一部分。因為在SMT應(yīng)用上，許多和壽命有關(guān)的問題都是和熱處理有關(guān)。它同時也是影響可制造性的重要因素，所以在熱問題的考慮上，用戶應(yīng)該同時兼顧到制造工藝上和產(chǎn)品壽命上的問題。另外一個對熱處理關(guān)注的原因，是絕大多數(shù)使用在電子產(chǎn)品上的材料，他們的性能都會隨溫度（即關(guān)系到熱處理）而發(fā)生變化的，輕則性能不穩(wěn)定，重則可能失效（暫時性）或甚至被損壞（永久性）。 我們了解到設(shè)計規(guī)范對我們的產(chǎn)品壽命（即質(zhì)量）、成本和交貨期都有影響，那我們該采用什么設(shè)計規(guī)范或標準呢？我們可以發(fā)現(xiàn)，公開市場上有不少類似IPC等機構(gòu)推薦的設(shè)計標準。他們之間都有差別，加上各大電子廠也都有自己本身的一套規(guī)范，標準可謂五花八門。他們之中那一個較好呢？為什么大電子廠不采用如IPC這類世界有聲望機構(gòu)推薦呢？而我們是否可以采用呢？首先我們必須了解和認同的一點，是 SMT工藝是一門復雜的科技學問，在SMT應(yīng)用工作中，常出現(xiàn)一個問題現(xiàn)象是由無數(shù)因素聯(lián)合形成的這一現(xiàn)象。而有效的解決這些問題，有賴于我們對整體的配合能力。這是所謂的技術(shù)整合。由于因素眾多，也隨時間在改變，所以要找到兩家完全一樣的工廠的機會是很微小的。既然設(shè)計規(guī)范在優(yōu)化的情況下是必須配合工藝和設(shè)備能力等方面的，也就是說設(shè)計標準都有其適用范圍，越是要優(yōu)化其適用范圍就越小。所以如果要很好的使用設(shè)計來解決問題，一套適用于本身的規(guī)范標準是必須按本身特有的條件而開發(fā)的。 產(chǎn)品開發(fā)，應(yīng)該將它當成是整個技術(shù)整合的一部分，而不是單獨的產(chǎn)品開發(fā)工作。把整個技術(shù)合成一起管理，才能真正做到最優(yōu)化的程度，才有可能朝向無缺陷或零缺陷方向發(fā)展。在產(chǎn)品開發(fā)的初期，設(shè)計小組應(yīng)該將產(chǎn)品的品質(zhì)和壽命要求定下，如果廠內(nèi)開發(fā)多種產(chǎn)品，有需要時可以按他們之間的不同分成幾個檔次。各檔次都有相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范和工藝、材料規(guī)范來配合。這些規(guī)范可以是以前開發(fā)驗證過的經(jīng)驗，也可以是為了應(yīng)付新需求而開發(fā)的新規(guī)范。如果是新規(guī)范，設(shè)備方面也必須確保能夠給予配合，有需要是或是引進新設(shè)備，或是提升改進現(xiàn)有的設(shè)備。配合設(shè)計和工藝規(guī)范的設(shè)備再通過如TPM等的先進管理，來確保其穩(wěn)定性和可靠性。同時在不斷標定的設(shè)備能力工作中使設(shè)計規(guī)范穩(wěn)定和標準化。在另一方面，材料的規(guī)范化也應(yīng)該推出相應(yīng)的供應(yīng)商選擇和管制系統(tǒng)。通過對供應(yīng)商能力的要求和評估來確保對工藝和材料方面的配合。廠內(nèi)的技術(shù)水平，由于直接決定廠內(nèi)的工藝管制能力，也是個必須注意、檢測和調(diào)整的方面。 由于當今設(shè)計工作范圍和職責的改變，以及為了應(yīng)付日趨強烈的開發(fā)時間壓力，標準化和資訊管理成了非常重要的管理工作。對設(shè)計軟件的要求，也不像以往那樣注重現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫，而是較注重軟件的更改和兼容能力。對于CAD和PDM等管理軟件和數(shù)據(jù)方面的結(jié)合也開始越來越被重視了。目前產(chǎn)品的更改頻繁，產(chǎn)品的市場壽命較短等現(xiàn)象，使得許多工廠誤入歧途，過分的注重生產(chǎn)線的靈活性或柔性，而忽略了相等重要的穩(wěn)定性。標準化的推行，可以在這兩者之間獲得一個很好的平衡。適當?shù)臉藴驶性S多成本、質(zhì)量和效益上的優(yōu)勢，但太多或不當?shù)臉藴驶瘜θ嵝院驮O(shè)計空間起了限制，所以用戶必須培養(yǎng)能力來維持這兩者的平衡。 2.0 工藝和設(shè)計的關(guān)系 所謂SMT技術(shù)，指的是有關(guān)如何將基板、元件通過有效工藝材料和工藝組裝起來，并確保有良好壽命的一門科技。這其中便有許多種不同的組裝形式和相應(yīng)的工藝做法。由于各種方式都有其優(yōu)缺點和不同的工藝，設(shè)計師對這方面知識的吸收也就成了一件重要的工作。比如說單面全SMT元件回流焊接技術(shù)的組裝板，便具有外形薄和組裝工藝較簡單的優(yōu)勢。但其組裝密度還不是很高，以及不能采用插件可能是其應(yīng)用限制。而目前最多被采用的雙面混裝技術(shù)，具有密度較高，能混合采用SMD和插件，能發(fā)揮質(zhì)量和成本之間的平衡利益。但卻含有必須處理兩道焊接程序的弱點。諸如此類的認識，設(shè)計師都應(yīng)該擁有，才能在其工作上發(fā)揮。所以要成為一位非常出色的設(shè)計工程師，努力學習組裝工藝方面的知識是重要的。我們接下來談?wù)勔恍┏Ｓ霉に嚭驮O(shè)計方面的關(guān)系。從以下的例子中可以更好的了解到設(shè)計工作在整體SMT應(yīng)用中的重要性。2.1 錫膏絲印工藝 這最常見的工藝包括4個主要工序，分別為對位、充填、整平、和釋放。要把整個工作做好，在基板上有一定的要求?；灞仨殙蚱?，焊盤間尺寸準確和穩(wěn)定（即使在經(jīng)過焊接工作的高溫處理后），焊盤的設(shè)計應(yīng)該配合絲印鋼網(wǎng)，并有良好的基準點設(shè)計來協(xié)助自動定位對中，此外基板上的標簽油印不能影響絲印部分，基板的設(shè)計必須方便絲印機的自動上下板，外形和厚度設(shè)計不能影響絲印時所需要的平整度等等。這些都必須經(jīng)過設(shè)計師的考慮。 另外常見的問題是基板上的綠油（阻焊涂層）印刷不斷或太厚，銅焊盤的保護處理選擇不當（比如在微間距應(yīng)用上采用垂直熱風整平VHASL處理，雙回流應(yīng)用中采用不當?shù)腛SP等等）都應(yīng)該在設(shè)計時給予適當?shù)目紤]和處理。 絲印鋼網(wǎng)的設(shè)計，有些工廠目前還是和焊盤設(shè)計分開考慮和進行的。這是種不當?shù)淖龇?。這兩者是息息相關(guān)的，其設(shè)計指標應(yīng)該同時考慮和進行。常見的問題是鋼網(wǎng)的開孔被設(shè)計為比焊盤CAD數(shù)據(jù)稍為小些，同時在CAD數(shù)據(jù)上有允許焊盤在CAD數(shù)據(jù)上有個較小的公差（例如允許有0.05mm）。這使得在絲印鋼網(wǎng)上的縮小失去其實用意義。準確的做法應(yīng)該是要求基板上焊盤的尺寸公差定為如-0.0，+0.05（即只允許比CAD大而不允許?。┑姆秶ｄ摼W(wǎng)設(shè)計和制造可以由工藝或生產(chǎn)部門人員來執(zhí)行，但必須和設(shè)計部的焊盤設(shè)計一塊考慮。 2.2 點錫膏工藝 如果廠內(nèi)采用的錫膏涂布工藝是注射方式的，在基板上的焊盤設(shè)計又和絲印有所不同。比如焊盤的長度應(yīng)該受到更短的限制，銅焊盤的防氧化處理要求更嚴格。但對綠油的要求卻不高。對于不同元件封裝也應(yīng)該有個別的考慮。比如J引腳的PLCC元件，如果采用一般的做法在每一焊盤上分點兩點錫膏，則有可能在回流前錫膏和引腳的接觸不良，引起引腳發(fā)生位移的問題。如果采用點3錫點的方式，則又浪費寶貴的生產(chǎn)時間。所以焊盤的尺寸設(shè)計要給予更改，要求對元件封裝進行較嚴格的范圍控制，同時將焊盤加寬和縮短以達到能采用單一錫點的工藝。 對于采用不同的泵技術(shù)，焊盤設(shè)計也有一定的不同，所以設(shè)計師嚴格對各種泵的性能和特點有足夠的了解。至少對本身廠內(nèi)所使用的技術(shù)應(yīng)該有足夠的了解。2.3 黏膠應(yīng)用 目前較常用的有點膠和印膠工藝。點膠工藝中有各種的注射泵技術(shù)，還有適用于非常高產(chǎn)量的針印工藝。目前更發(fā)展出新一代的噴射工藝。印膠工藝方面的做法則和錫膏的絲印很相似。 各種的泵在膠點的量控制能力和點出的膠點外形上也有不同，這是設(shè)計和工藝人員應(yīng)該了解和注意到的。比如在同一直徑膠點的高度上，采用針印工藝的高度就來得低些，噴射工藝最高，而其他的泵則處于他們之間。這些變化也就影響了設(shè)計工作。比如在元件外形和尺寸不變的情況之下，為了確保膠點能對元件的底部有足夠的接觸面，采用針印工藝的膠點虛設(shè)銅盤的寬度就應(yīng)該較大，以處理更大的膠點直徑。除此之外，膠水的種類和品牌也影響股點的外形。所以在技術(shù)整合的觀念下，設(shè)計規(guī)范是必須和工藝規(guī)范同時開發(fā)的。 2.4 貼片工藝 貼片機是否能處理我們設(shè)計時所選的元件，把他們都準確的貼在所需的位置上，這問題直接影響了我們的生產(chǎn)。所以在設(shè)計時的元件選擇工作上，對廠內(nèi)貼片機性能的了解也是關(guān)鍵的。此外，出于貼片工序在整條生產(chǎn)線上經(jīng)常是效率的瓶頸（也就是限制整條生產(chǎn)線效率的一節(jié)），在設(shè)計時我們還得同時考慮對生產(chǎn)效率的影響。 對于一個設(shè)計人員，在貼片這一工藝上應(yīng)關(guān)注的有以下幾方面： 1能處理的元件范圍和個別元件的處理能力（拾放可靠性）。 2對各元件的對中能力（貼片精度和重復精度），包括基板的定位能力。 3靈活性和轉(zhuǎn)換能力（可行性、所需時間和資源）。 4對各元件的產(chǎn)量。 5基板的處理能力和范圍（材料種類、厚度、外形比等等）。 市面上對貼片精度的規(guī)范和指標常出現(xiàn)不正確或不完整的說法。正確的精度標法應(yīng)包括分布系數(shù)Sigma和貼片精度平均值u的資料，或是以Cp和Cpk兩者標出。設(shè)備科人員應(yīng)該協(xié)助提供這方面的資料給設(shè)計部人員。通過對此的了解，設(shè)計師才能對其焊盤尺寸的考慮做出優(yōu)化。 設(shè)計人員也應(yīng)該進一步的了解貼片精度的誤差的來源。他們是有4個主要因素：基板質(zhì)量、設(shè)備對基板的識別和定位能力、設(shè)備的機械精度、和設(shè)備對元件的識別和對中能力組成的。比如了解廠內(nèi)設(shè)備對基板的識別和定位能力后，就能相應(yīng)的設(shè)計出合適的基準點（大小、形狀、位置分布和反差條件等），就能決定區(qū)域和專用基準點是否需要等來確保產(chǎn)品設(shè)計的可制造性。 對設(shè)備的靈活性方面的了解也一樣。知道了什么元件能被處理，處理的可靠性如何，在處理不同元件時是否需要某程度的設(shè)備轉(zhuǎn)換，是自動還是人工轉(zhuǎn)換，對生產(chǎn)時間的浪費影響有多重等等之后，在選擇元件封裝上也就能夠做出更好的考慮。而這些考慮的內(nèi)容也能夠提醒采購部人員在采購時做出相應(yīng)的要求。2.5 波峰焊接工藝 由于混裝板和插件元件在應(yīng)用上的某些優(yōu)勢，波峰焊接工藝目前仍是常見的組裝焊接工藝之一。波峰焊接工藝的問題，如橋接、陰影效應(yīng)等已是眾所周知的經(jīng)驗。許多問題在設(shè)計上能夠給予一定程度的協(xié)助，如為了減低SOIC引腳間橋接的吸錫盤或盜錫盤設(shè)計等。設(shè)計人員應(yīng)該對他們有足夠的了解和應(yīng)用。應(yīng)該注意的一點，是這些問題的程度，在波峰焊接工藝中是和設(shè)備原理和調(diào)制有很大的關(guān)系的。設(shè)計工作必須嚴密的配合設(shè)備料的工藝調(diào)制規(guī)范進行。比如說為了解決矩形件的陰影效應(yīng)而增加的焊盤長度，到底應(yīng)增加多少是和廠內(nèi)的設(shè)備和工藝調(diào)制能力息息相關(guān)的。忽略對廠內(nèi)工藝和設(shè)備能力的了解而盲目搞設(shè)計規(guī)范是不正確的做法。 另一個經(jīng)常受到關(guān)注的波峰焊接問題，是元件的受熱問題。對于雙面有元件的產(chǎn)品來說，一面的元件有可能在經(jīng)過波峰焊時完全浸在高溫的熔錫中，那熱沖擊可以高達每秒200多度。元件的封裝是否經(jīng)得起這樣的熱處理，在其壽命和性能方面會產(chǎn)生什么影響，是設(shè)計人員應(yīng)該給予考慮的。為了處理只有少數(shù)插件的產(chǎn)品，或為了保護一些對熱較敏感的元件不受熔錫的熱沖擊，目前有些局部波峰焊接的工藝和設(shè)備。廠內(nèi)如果有采用這類設(shè)備，板上元件的編排會可能受到設(shè)備運作的一些限制。比如必須留下某些空位等等。2.6 回流焊接工藝 回流焊接工藝是目前最流行和常用的批量生產(chǎn)焊接技術(shù)?；亓骱附庸に嚨年P(guān)鍵在于找出最適當?shù)姆€(wěn)定時間關(guān)系（即所謂的溫度曲線設(shè)置），并使它不斷的重復。溫度曲線必須配合所采用的工藝材料（錫膏），注意的參數(shù)有升溫速度、溫度的高低、在各溫度下的時間、和降溫速度。市場上出現(xiàn)了多種不同加熱原理回流爐子，其實如何加溫還是次要，最重要的是必須能夠隨意控制溫度的變化和保持穩(wěn)定。 市場上采用的加溫法，仍然不外3個基本的熱傳播方式。即傳導、對流和輻射。各種爐子的原理也可以這方法來分類。在采用傳導方式的有熱板、熱絲和液態(tài)熱（很少用）三種主要技術(shù)。采用對流的有強制熱風、惰性熱氣、和氣相回流（已基本不用）技術(shù)三種。而采用輻射技術(shù)的，有紅外線、激光和白光三大源流。 熱板回流技術(shù)仍用在陶瓷基本工藝上，它只能用在單面板上，而必須靠基板的良好熱導性能才能發(fā)揮效益，限制了他在大部分電子組裝業(yè)上的用途。熱絲技術(shù)在英文中常稱hot-bar焊接技術(shù)，是因為他常用在以金屬或陶瓷片為加熱媒介的設(shè)備上而得名。它適用于長、平和柔軟引腳的元件上（如柔性板和TAB工藝上）。通過控制溫度、壓力和時間來控制焊接效果。需要不同的焊頭來處理不同的元件。是屬于較慢的工藝。工藝控制可能不易。此技術(shù)可應(yīng)用在返修工作上。 熱風或熱氣技術(shù)有兩種，一是適合批量生產(chǎn)的自動化回流爐子，另一是供局部焊接用的吹管技術(shù)（常用在返修技術(shù)上）。通過空氣或惰性氣體的對流作用來傳熱。在局部焊接技術(shù)上必須使用不同的吹管來處理不同元件是它的一個弱點。在使用空氣為媒介時是個經(jīng)濟的方案，但工藝速度較慢。 白光和紅外線在小批量生產(chǎn)的應(yīng)用上，都是通過光學聚焦的原理將光內(nèi)的熱能集中起來，對焊點做局部加熱的。其好處是沒有機械接觸（不像熱絲技術(shù)），局部焊接不會對元件封裝造成過熱的威脅，可以自動化編程。缺點是焊接以點進行，速度較慢，雖不會對元件封裝有過熱的威脅，但失控時對焊點有過熱的可能，而白光對人的眼睛不利。其加熱速度快使他在對熱容量大和封裝對熱較敏感的元件應(yīng)用上有優(yōu)勢。 激光技術(shù)和以上的白光和紅外線原理類似，只是媒介不同。這是種較新的技術(shù)，還未普遍被接受，主要原因可能是價格方面（十分昂貴）。激光的能量能夠被很準確的進行控制，重復性很高，焊點可以很細（對微間距技術(shù)沒困難），由于局部性很高而能保證很好的焊點質(zhì)量（沒有內(nèi)部潛在應(yīng)力）。此技術(shù)或許有很好的發(fā)展?jié)撃埽壳罢f法不一。 電感焊接技術(shù)，是一種通過電感效應(yīng)的渦流加熱原理來進行焊接的工藝。具有沒有機械接觸、加熱快和熱容量高的優(yōu)點。缺點是技術(shù)不易掌握，焊點周邊不能有某些金屬部件，高頻信號對某些電子元件不利和加熱頭的位置敏感度高等。目前的應(yīng)用還不普遍。 火炬焊接技術(shù)，適用于焊點熱容量特高的應(yīng)用上。如在基板上有大的插座或金屬屏蔽板等等的場合。也屬于非接觸式和局部焊接的工藝。缺點是工藝經(jīng)驗較缺乏，對焊點的可靠性數(shù)據(jù)了解和考察不夠（不過在某些應(yīng)用上不是太重要）。 紅外線用在批量生產(chǎn)焊接技術(shù)上已有很長的時間，它是熱風回流技術(shù)成熟前的主要工藝。目前還有些產(chǎn)家還在推薦遠紅外線技術(shù)的爐子。此技術(shù)的優(yōu)點是加熱效率較高，重復率很好，熱容量也好，對一些回流工藝問題如吸錫（wicking）和立碑等較能應(yīng)付。缺點是產(chǎn)品板上的溫度較大，對一些元件的外形和封裝材料變化較大，而且有超溫的可能。另一更常見的批量焊接技術(shù)是熱風回流技術(shù)，他基本是解決了紅外線技術(shù)存在的問題，但設(shè)備的設(shè)計困難，好的設(shè)備價格高于紅外線技術(shù)（差的設(shè)計性能不如紅外線技術(shù)），而且應(yīng)用上對知識的要求也較高，設(shè)備保養(yǎng)要求也高，設(shè)備選擇不易，必須要有一套測試方法。 回流曲線設(shè)置的關(guān)鍵，在于將產(chǎn)品板上最熱和最冷點找出，通過對爐溫的調(diào)制使這兩點的范圍設(shè)置在錫膏性能的要求范圍內(nèi)，工作便可說是完成了。板上熱點和冷點的熱學特征影響的因素很多，在設(shè)計產(chǎn)品時便應(yīng)該考慮到和照顧到這些，使設(shè)計出來的產(chǎn)品上，熱點和冷點的溫差盡量做到最小為止。這不但使生產(chǎn)容易控制，對設(shè)備的性能（和價格相關(guān)）和保養(yǎng)的要求也較低，而且對產(chǎn)品焊點的質(zhì)量也較容易保證，是個設(shè)計時很重要的考慮點和做法。3.0 了解我們的制造能力 了解廠內(nèi)實際的制造能力，是推行DFM管理的重要部分。工作包括對廠內(nèi)設(shè)備的能力進行量化考察、規(guī)劃和制定規(guī)范指標。這做法的主要原因有四：一是因為每個設(shè)計規(guī)范都有它特定的適用性或針對性，它只有在特定的條件下才能最優(yōu)化的發(fā)揮其功能。第二個原因是大多數(shù)的生產(chǎn)線都是不同的，即使設(shè)備的硬件配置一樣，管理、工藝知識、品質(zhì)標準等等軟科學會使其不同。所以在另一個工廠適用的設(shè)計規(guī)范，未必也適用于我們的工廠。只有完全和準確的了解我們廠內(nèi)的能力情況后，才可能制定出一套優(yōu)化的設(shè)計規(guī)范或標準。第三個原因是許多有用和重要的資料，除非親身去考察、測試和記錄，是不可能在市場上得到現(xiàn)成的，即使是設(shè)備供應(yīng)商也提供不了。第四個原因，是在優(yōu)化設(shè)計工作上，根本沒有所謂的通用標準可被使用。 在我們的生產(chǎn)環(huán)境里，有什么是需要關(guān)注和量化了解的呢？我們可以從四個方面著手。即生產(chǎn)線的功能（能做些什么）、生產(chǎn)線的柔性或靈活性（需要什么改變來處理工作的變更）、質(zhì)量(能把產(chǎn)品做到多好，包括長期壽命方面和直通率方面的考慮)、以及生產(chǎn)效率（產(chǎn)量和成本）。 生產(chǎn)線能力規(guī)劃的例子，比如每一條生產(chǎn)線對基板的處理能力范圍，包括如基板的材料、基板的厚度范圍、板的尺寸限制、重量限制、板邊的留空要求、定位要求（如基準點、定位孔、邊定位的厚度和翹曲限制等）、以及如果采用自動條碼識別系統(tǒng)的位置要求等，這些都必須有詳細和準確的規(guī)劃。應(yīng)注意這些規(guī)劃應(yīng)以整線而不是以個別設(shè)備的層次來進行的。如果廠內(nèi)有多條不同規(guī)范的線，可以考慮以統(tǒng)一規(guī)范（最嚴格的規(guī)范）或分等級來簡化。 同樣的，對于元件的處理能力，我們也應(yīng)該給予了解和規(guī)劃。這方面可包括如各種常用元件的釋放能力（以dpm計）貼片機吸嘴的種類和要求、對中技術(shù)和能力、貼片力度（靜和動態(tài)）、供料器種類、數(shù)目和性能、以及各元件對速度效率的影響等。對于各設(shè)備的性能和技術(shù)限制，我們也應(yīng)該有足夠的了解和記錄。比如廠內(nèi)所采用的回流爐子是屬于什么加熱原理的，如果是熱風原理，那它對排風變化的影響或靈敏度又如何；如果是紅外線的對元件的外形和顏色有什么影響；爐子的軌道是否會因為吸熱而對板的兩邊造成冷區(qū)效應(yīng)，程度又如何等等這類的性能問題，都應(yīng)該給予詳細的考察和記錄在設(shè)計規(guī)范內(nèi)。 除了設(shè)備的能力，整體的工藝能力也必須是規(guī)劃的內(nèi)容。廠內(nèi)應(yīng)該有最少一份的工藝規(guī)范，內(nèi)容詳細的列出廠內(nèi)工藝的能力和極限。比如在錫膏涂敷工藝上能采用什么工藝（絲印、點錫）、達到什么程度（0.3mm間距、0.12mm開孔、雙面印刷能力等等）。注意一切重要的條件（如錫膏種類、基板厚度和表面處理要求）也都必須清楚的列出。訂立設(shè)備和工藝規(guī)范的方法，可以配合供應(yīng)商資料、生產(chǎn)線的實際經(jīng)驗（但必須是科學性的）和廠內(nèi)設(shè)立的試驗結(jié)果，使經(jīng)過驗證的數(shù)據(jù)經(jīng)驗被納入設(shè)計數(shù)據(jù)庫使用。一切驗證和分析、決策的過程都應(yīng)該有份記錄檔案，方便日后的改進工作。 要正確和有效的進行以上的工作，我們廠內(nèi)必須具備良好的設(shè)備工程學和SMT工藝知識。在這些能力未足夠建立起來之前，推行的工作有可能是白費和誤導的。工廠管理應(yīng)該注意這一點而不可沖動行事。以免招到投入后沒有效果的失敗。 4.0 基板和元件的選擇 選擇適當?shù)牟牧鲜窃O(shè)計工作內(nèi)的注意部分。材料的選擇必須考慮到他的壽命和可制造性。許多設(shè)計人員只注重在元件的電氣性能、供應(yīng)和成本的做法是不全面的。在電子工業(yè)中，大部分所用的材料都對溫度有一定的反應(yīng)或敏感性。而在電子板的組裝過程中又必須經(jīng)過一定程度，而有時又不只一次的高溫處理。所選用的元件和基板等是否會變質(zhì)呢？元件原有的壽命是否會縮短了呢？這些也都是需要加以考慮的。在產(chǎn)品的服務(wù)期內(nèi)，產(chǎn)品本身也會經(jīng)歷一些熱變化，如環(huán)境的溫度變化，產(chǎn)品本身電源的接通和切斷和產(chǎn)生的熱功率等等。這些熱引起的體形變化對SMD焊點起著不利的影響，是SMT產(chǎn)品中的一個主要壽命問題根源。所以在設(shè)計時對這方面的考慮也是重要的工作。4.1基板的選擇和考慮 基板的作用，除了提供組裝所需的架構(gòu)外，也提供電源和電信號所需的引線和散熱的功能。所以對于一個好的基板、我們要求它有以下的功能： 1足夠的機械強度（附扭曲、振動和撞擊等）。 2能夠承受組裝工藝中的熱處理和沖擊。 3足夠的平整度以適合自動化的組裝工藝。 4能承受多次的返修（焊接）工作。 5適合PCB的制造工藝。 6良好的電氣性能（如阻抗、介質(zhì)常數(shù)等）。 在基板材料的選擇工作上，設(shè)計部門可以將所有產(chǎn)品性能參數(shù)（如耐濕性、布線密度、信號頻率或速度等）和材料性能參數(shù)（如表面電阻、熱導、溫度膨脹系數(shù)等）的關(guān)系列下。作為設(shè)計選擇時的考慮用。 目前較常用的基板材料有XXXPC、FR2、FR3、FR4、FR5、G10和G11數(shù)種。XXXPC是低成本的酚醛樹脂，其它的為環(huán)氧樹脂。FR2的特性和XXXPC接近，但具有阻燃性。FR3是在FR2的基礎(chǔ)上提高了其機械性能。G10較FR3的各方面特性都較強，尤其是防潮、機械性能和電介質(zhì)方面。G11和G10接近，不過有較好的溫度穩(wěn)定性。FR4最為常用，性能也接近于G10，可以說是在G10的基礎(chǔ)上加上了阻燃性。FR5則是在G11所基礎(chǔ)上加了阻燃性。目前在成本和性能質(zhì)量方面的考慮上，F(xiàn)R4可說是最適合一般電子產(chǎn)品的批量生產(chǎn)應(yīng)用。對于有大和微間距的元件或有采用雙面回流工藝的用戶，可以選擇FR5以求較可控的工藝和質(zhì)量。 為了解決基板和元件之間溫度膨脹系數(shù)匹配的問題，目前有采用一種金屬層夾板技術(shù)的。在基板的內(nèi)層夾有銅和另一種金屬（常用的為殷鋼，也有的用42號合金或鉬），這中間層可用做電源和接地板。通過這種技術(shù)，基板的機械性能、熱導性能和溫度穩(wěn)定性都可以得到改善。最有用的是，通過對銅和殷鋼金屬比例的控制，基板的溫度膨脹系數(shù)可以得到控制，使其和采用的元件有較好的匹配，而增加了產(chǎn)品的壽命。 在整個SMT技術(shù)應(yīng)用中，基板技術(shù)可以算是較落后的。從目前的用戶要求和基板發(fā)展商方面了解到，今后基板技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該是朝以下的方向前進。 1更細的引線和間距工藝（層加技術(shù)已開始成熟）。 2更大和更厚（用于更多層基板）。 3減少溫度膨脹系數(shù)（新的材料或夾板技術(shù)）。 4更好的熱傳導性能（目前也有在研究通過輻射散熱的）。 5更好的尺寸和溫度穩(wěn)定性。 6可控基板阻抗。 7氧化保護工藝的改革（錫膏成份有可能改變）。 這些展望意味著基板技術(shù)有可能在將來有個大的改革。設(shè)計師應(yīng)對這方面的動向保持留意。做好需求改變的準備。 在基板技術(shù)的可制造性考慮上，綠油（防焊層）的應(yīng)用是其中的一個重點。一般SMT用戶很少去了解基板制造商對綠油材料的選擇和應(yīng)用。也缺乏這方面的知識。所使用綠油的化學特性，必須能符合基板的組裝工藝（返修、點膠固化、油印等），也必須能融合或接受組裝工藝上所采用的一切化學材料，如助焊劑和清