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局部錫量不夠怎麼補:鋼板開孔、階梯鋼板(Step Stencil)、二次印刷與預成型錫片的取捨

同一片 PCBA 上,01005 或 0.3 mm 間距的零件要薄鋼板、少錫量;連接器、屏蔽罩、QFN 散熱墊卻要多錫。一種鋼板厚度顧不了全部,所以要局部調整錫量。產線上常見的做法有四種,成本與風險由低到高:先調開孔、再考慮階梯鋼板、空間不夠改二次印刷、最後用預成型錫片。

一、先調開孔:最便宜,但受面積比限制

同一張鋼板,靠開孔大小就能調各零件的錫量:

  • 加大開孔:一個保險絲類零件不潤濕約 10,000 dppm,加大鋼板開孔(錫膏多=助焊劑多)後降到 <800 dppm。
  • 縮小開孔:錫量過多造成擠錫與橋接時,產線用「鋼板變薄 × 開孔縮小」做 2×2 DOE,每組 100 顆,但要先評估錫量會不會減過頭。
  • 算體積再改:一個 QFN 案例錫量不足,計畫把鋼板從 0.08 mm 改 0.10 mm、開口縮為 90%,算出錫量體積增加 12.5%,同時注意零件下方腔高只有 0.05~0.06 mm。
  • 限制:開孔不能無限縮,面積比太小錫膏脫不了模;業界普遍引用 IPC-7525B 的面積比 0.66 為門檻(Bennett & Hanson,IPC 技術文件),細節見站內〈SMT 鋼板管三件事〉。

問:同一片板錫量需求不同怎麼辦?

答:先用開孔大小調;開孔調不夠、或要的錫量差太多,再考慮階梯鋼板;零件太密、階梯避讓距離不夠,改二次印刷或預成型錫片。

二、階梯鋼板(Step Stencil):局部加厚或減薄

階梯鋼板是在同一張鋼板上做出不同厚度:Step-up 局部加厚給多錫,Step-down 局部減薄給細間距零件。

  • 避讓距離:IPC 收錄的鋼板設計論文指出,階梯邊緣附近的開孔要保持距離,常用規則是每 25 µm(1 mil)階差,開孔離階梯牆至少 890 µm(35 mil);手持裝置上細間距零件和屏蔽罩之間有時只有約 500 µm,傳統階梯鋼板做不到(Coleman, Step Stencil design when 01005 and 0.3mm pitch uBGA’s coexist with RF Shields,IPC 技術文件)。
  • 刮刀面或 PCB 面:階梯開在哪一面會影響刮刀行走與鋼板貼合,要和鋼板廠一起確認,並在首件量錫厚。
  • 檢查:階梯區的厚度、開孔位置與張力,入廠時一起量;階梯鋼板清洗時注意階梯邊緣的殘錫。

問:階梯邊緣要離開孔多遠?

答:常用的經驗規則是每 1 mil 階差,開孔離階梯牆至少 35 mil;實際依鋼板廠製程能力確認。空間不夠時,改用二次印刷或預成型錫片。

三、二次印刷:空間太密時的替代

當細間距零件與需要多錫的元件太近、階梯避讓距離不夠時,同一篇論文提出「兩次印刷」:先用薄鋼板印一般零件,再用第二張鋼板(底部避開已印區)補印需要厚錫的位置,建議最小間距約 380 µm,並註明該值未經直接測試確認。代價是多一道印刷與一張鋼板,第二次印刷的對位與錫厚都要另外驗。

四、預成型錫片(Solder Preform):由貼片機補錫

錫膏量不夠、又不能再加厚鋼板時,用預成型錫片:

  • 補錫用小錫片:無助焊劑的小矩形或球形錫塊,合金與錫膏相同,由貼片機放在錫膏上,錫膏提供助焊劑;常用在鋼板節距 ≤0.3 mm、連接器腳錫量不足的情況,好處是焊點較強、減少人工補錫與選擇焊。
  • QFN 散熱墊:一篇技術論文的做法是錫片面積約為焊墊的 80~85%、厚度約為錫膏厚度的 50%,表面帶少量助焊劑;空洞平均可降到 <10%,沒用錫片時即使最佳化也很難低於 30~40%(細節見站內〈QFN 散熱墊空洞怎麼降〉)。
  • 要維持間隙時:用銅芯包覆的錫片,可以同時給錫量與撐住間隙。
  • 保存:密封、乾燥處或氮氣乾燥箱,開封後以一班用量為單位分包。

問:預成型錫片什麼時候用?

答:開孔與階梯都調不夠、或焊點強度要求高(例如連接器、落下測試)時;散熱墊空洞要壓到 20% 以下也常要靠錫片。錫片由貼片機放,不靠人工。

問:可以手點錫膏補錫嗎?

答:可以應急,但量不穩、靠人手,量產不建議;產線上的替代是改鋼板或用編帶包裝的預成型錫片讓貼片機放。

五、改完錫量,判讀也要跟著改

錫量改了,焊點外形就變了:

  • AOI:爬錫高度與外形不同,AOI 程式要重新確認,否則會大量誤判。
  • X-ray:散熱墊空洞與錫量不足用 X-ray 確認,重工前先標出最差點;一個錫量不足案例顯示重工後反而更差,根本解法還是回到鋼板與錫量。
  • 錫量兩頭顧:屏蔽罩要多錫、旁邊 QFN 又怕橋接,調整時兩邊一起看。

局部錫量決策表

方法適合情況代價/風險驗證
調開孔錫量差不大受面積比限制錫厚 5 點、SPI
階梯鋼板錫量差大、有避讓空間鋼板成本、避讓距離(每 1 mil 階差 35 mil)階梯區錫厚、首件
二次印刷太密、避讓不夠多一道印刷與對位第二次錫厚與對位
預成型錫片要大量補錫或強度料成本、貼片程式X-ray 空洞、拉力

嘉鴻能幫的

錫量怎麼算、階梯與開孔怎麼排,可以線上和嘉鴻一起討論;鋼板與印刷相關工具:

有類似問題嗎?寫信給嘉鴻,看看是否有配套方案。

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