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屏蔽罩要不要點膠補強:點膠位置與回焊、重工、落下驗證怎麼做

要不要點膠,用實驗決定:先做「全焊墊印錫膏+點膠」最牢的組合,過了多次回焊、熱風重工與落下測試,再往省膠方向試。條件可以對照業界標準來訂——零件可靠度前處理用 3 次回焊[2][3]、無鉛回焊峰值溫度上限 260 °C[1];本文案例的四角點膠在 3/6 次回焊、260 °C 熱風 120 秒、120 cm 落下下全部通過,但只適用於該案。

屏蔽罩只靠焊點固定,遇到多次回焊、熱風槍重工或產品摔落時,可能脫落或位移;點膠補強能多一道保險,但膠點在哪、錫膏要不要全印,要用實驗決定。常見做法是先做「最牢」的組合(全焊墊印錫膏+點膠),用回焊次數、熱風槍加熱與落下測試驗證全部通過後,再一步步往「省膠、省工」的方向試。

屏蔽罩本身怎麼選(一件式、兩件式、屏蔽夾、材質與平整度),請看〈屏蔽罩怎麼選〉;雙面回焊時重零件會不會掉,請看〈雙面回焊掉件怎麼評估〉。文中數字取自一份產線實驗紀錄(已去掉公司名、客戶名與料號),是單一案例,不是通用規格。

一、什麼時候該考慮點膠

問:屏蔽罩什麼情況要加膠?
答:三種情況最常見:產品要過多次回焊(雙面板、後段還有重工)、屏蔽罩下方零件之後可能要熱風重工、終端產品有落下或振動要求。
如果屏蔽罩只過一次爐、產品也沒有落下規格,先把焊墊設計與錫量做好通常就夠,不一定要加膠。

二、列出要比的組合:錫膏怎麼印 × 膠點在哪

問:實驗要比哪些做法?
答:把「錫膏」與「膠」各分兩三種,交叉成幾組。
我們讀到的一份實驗是 2 × 2:錫膏分「全部焊墊都印」與「部分焊墊不印」,點膠分兩種位置;之後再加一種「膠只點四個角、側壁不點」的省膠做法。

點膠可以用自動點膠機,也可以在打樣階段用點膠針筒手點;膠的固化條件(溫度與時間)照膠材廠商資料,每組都要一致,否則比的不是點膠位置而是固化程度。以常見的 SMT 紅膠 LOCTITE 3621 為例,原廠資料的熱固化條件是 150 °C、90~120 秒[6];換膠材就要換條件,不能沿用。

三、驗證條件:回焊次數、熱風槍、落下

問:要用什麼條件測?
答:照產品之後真的會遇到的情況設,常見是三項:多次回焊、熱風槍加熱(模擬重工)、落下測試。
這份實驗用的條件是:

  • 回焊:3 次與 6 次兩級。
  • 熱風槍:260 °C,加熱 60 秒與 120 秒兩級。
  • 落下:60 cm 與 120 cm,各摔 3 次。
  • 每組 3 顆;全部組合交叉,共 8 組。

這些條件不是憑空訂的,可以對照幾個業界標準:

  • 回焊次數:JEDEC JESD22-A113 的零件可靠度前處理流程,規定零件要經過 3 次回焊[2][3];本案的 3 次對應這個基準,6 次則是加嚴,模擬雙面板加重工。
  • 溫度:IPC/JEDEC J-STD-020 的無鉛零件分級溫度,薄型小零件(厚度 < 1.6 mm)峰值本體溫度是 260 °C,峰值 5 °C 內停留最多 30 秒[1]。熱風槍 260 °C 加熱 60~120 秒,比正常回焊停留時間長得多,是刻意加嚴的重工條件。
  • 落下:整機或模組的自由落下可參考 IEC 60068-2-31(Test Ec,粗暴搬運衝擊)[4];板階層的落下衝擊可參考 JEDEC JESD22-B111(手持電子產品零件板階層落下測試)[5]。本案 60/120 cm 各摔 3 次,是依產品規格自訂的條件。

如果客戶有指定的可靠度規格,以客戶規格為準。

判定看屏蔽罩有沒有脫落、位移,以及下方零件有沒有因此位移或短路。

四、先做最牢的,全過再往省的方向試

問:組合很多,從哪一組開始?
答:先做最保守的「全焊墊印錫膏+點膠」;它過了,才有資格往省膠、省錫膏的方向試。
如果最牢的做法都不過,問題通常不在膠,要回頭看焊墊、錫量或屏蔽罩平整度。

這份實驗的結果是:第一輪 8 組全部通過;第二輪改試「焊墊全印錫膏、膠只點四個角」,用回焊 3/6 次 × 熱風槍 60/120 秒、落下 120 cm 共 4 組、12 顆,也全部通過——四角點膠因此成為可以採用的省膠做法。這個結論只適用於該案的屏蔽罩尺寸、膠材與條件,換產品要重做。

五、重工前先固定鐵蓋:另一種用膠的時機

問:整顆模組要拆下重工時,屏蔽罩(鐵蓋)會先掉怎麼辦?
答:一種產線做法是拆之前先在鐵蓋四周點紅膠,加熱讓膠固化,把鐵蓋和模組黏成一體,再上下加熱取下模組。
我們讀到的一份重工流程是五步:鐵蓋四周點紅膠 → 熱風槍加熱讓紅膠固化 → 母板固定在重工機台上下加熱取下模組 → 清潔焊墊 → 新模組定位後再加熱植回。另一份失效分析也提醒:模擬拆機的加熱本身就可能造成 BGA 球短路,所以拆下來的模組要分析時,要先分清楚不良是原本就有,還是拆機造成的。

六、量產後要留的紀錄

  • 點膠位置圖(點幾點、點在哪)與膠量或膠點直徑的上下限。
  • 膠材批號、開封與回溫時間、固化條件。
  • 驗證報告:組合、條件、樣本數、判定。
  • 點膠與膠量的允收可對照 IPC-A-610J 第 8.1 節「Staking Adhesive」(固定膠)與 J-STD-001J 第 10.3 節「Staking」的要求[7][8],把允收圖片放進作業指導書。
  • 點膠用網板或治具的清潔:印紅膠的網板可用鋼板清洗機清洗,避免膠乾在開孔裡。

這篇文章的限制

  • 實驗數字取自一份產線實驗紀錄的三個版本,樣本數每組 3 顆,是小樣本的工程判斷,不是可靠度認證。
  • 膠材種類、固化條件的完整數值在原文件中沒有讀全,文中只寫「照廠商資料」。
  • 波焊前的紅膠固定製程(點紅膠、固化、推力測試)不在這篇範圍。

常見問題

問:點了膠,屏蔽罩之後還能拆嗎?
答:會比較難拆,要先確認下方零件日後是否需要重工;需要的話可考慮兩件式屏蔽罩,見〈屏蔽罩怎麼選〉。

問:樣本 3 顆夠嗎?
答:夠用來篩掉明顯不行的做法;要放量產前,建議用較多樣本再確認一次,並把條件寫進驗證報告。

參考資料

  1. IPC/JEDEC J-STD-020 無鉛分級溫度表(引自 TI 應用報告 SNOA549D):ti.com(PDF)
  2. JEDEC JESD22-A113I Preconditioning of Nonhermetic Surface Mount Devices Prior to Reliability Testing:jedec.org
  3. JESD22-A113-B 第 3.1.6 節(three cycles of the appropriate reflow conditions):navsea.navy.mil(PDF)
  4. IEC 60068-2-31:2008 Test Ec: Rough handling shocks(預覽頁):vde-verlag.de(PDF)
  5. JEDEC JESD22-B111A.01 Board Level Drop Test Method of Components for Handheld Electronic Products:jedec.org
  6. Henkel LOCTITE 3621 技術資料表(固化條件):datasheets.tdx.henkel.com(PDF)
  7. IPC-A-610J 目錄(2024 年 3 月):electronics.org(PDF)
  8. IPC J-STD-001J 目錄(2024 年 3 月):electronics.org(PDF)
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