名詞解釋:直接員工(DL)與間接員工(IDL)的差異,對工時的影響
為什麼解決問題的臨時編組大多叫【Tiger team(老虎隊)】?
中美貿易戰開打製造工廠該如何評估採行CKD或SKD?
電子產品設計的「mockup(實物模型)」與「prototype(原型樣機)」有何差異?
名詞解釋:什麼是ETA與ETD?該如何避免交期糾紛?
名詞解釋:FATP (Final Assembly Test & Pack)最後整機組裝測試包裝
【FATP(Final Assembly Test & Pack),最後整機組裝測試包裝】這個名詞在台 […]
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DIP可以代表電路板組裝的插件嗎?改用THT、THD會不會更恰當?
關於DIP這個名詞後來怎麼變成電路板組裝插件製程或零件的代名詞之一,工作熊其實是有點搞不太清楚的,只是跟著大家這麼叫,卻越叫越覺得怪怪的。工作熊記得以前在自己公司的組裝工廠會將插件製程稱為Insertion插件站,而插件零件則稱為【Insertion parts】,那時從來沒有用過DIP這個詞。
(Front picture provided by Christian Taube – Own work, CC BY-SA 2.5,)
工作熊查了一些英文的網頁以及中英文維基網站,似乎也沒有看到英語系的人將DIP當成是插件的代名詞來用的,反而有看到【dip soldering】這個詞用來說明小批量的「浸錫」作業,應該就類似小錫爐作業。而dip這個英文字則有浸、泡、蘸的意思,所以用【dip soldering】來描述小錫爐焊錫製程是非常貼切的,但如果要把dip當成插件的代名詞,似乎有點差強人意了。
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(By Kimmo Palosaari – OpenPhoto.net, Public Domain,)
另外,DIP還可以解釋成是【Dual In-line Package】雙列式直插封裝的英文縮寫,這種DIP算是一種名副其實的插件零件,但它卻專指擁有雙排插腳的零件,通常用來專指雙排腳的IC插件,也可以是雙排腳的插座,如果要用DIP來代表所有的插件感覺上也是很奇怪,因為插件不只有雙排腳,也有多排腳、單排或單腳的零件,DIP似乎無法包含全部的插件零件?
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所以說真的可以用DIP來代表插件零件或製程嗎?工作熊個人覺得是有點不太恰當的,只是現在台灣及中國大陸很多人都這樣叫。
工作熊查詢了一些英文網站上關於插件製程或插件零件的說法,發現有一些人開始使用THT及THD來稱呼通孔插件製程及零件,個人覺得這兩個名詞似乎比較可以對應到貼焊的SMT (Surface Mount Technology) 及 SMD (Surface Mount Device),也比較符合對插件的形容。
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THT:Through-Hole Technology (Thru-Hole Technology),通孔插件技術,就是泛指插件製程/工藝
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THD:Through-Hole Device (Thru-Hole Device),通孔插件零件
以上是工作熊個人的看法,也歡迎提供您的看法
至於插件的製程則可以用波焊(wave soldering)、選擇性波焊(selective wave soldering)、選焊(selective nozzle soldering)、自動焊接(auto-soldering)及手焊(hand soldering)來將插件焊接在電路板上。
參考資料:
延伸閱讀:
SMT與Wave soldering焊錫的中文翻譯與觀念澄清
何謂SMT「紅膠」製程?什麼時候該用紅膠呢?有何限制呢?
使用【偷錫焊墊(拖錫焊盤)】來解決波焊時排腳零件的短路問題
名詞解釋:什麼是材料長短腳?對供應鏈有何影響?
2016年日本熊本大地震引發豐田等汽車公司的汽車生產斷鏈,2020年的新冠肺炎隔年也引發汽車晶片大缺貨造成汽車減產,在在的讓汽車及電子製造業的供應鏈(supplier chain)出現「長短腳效應」。究竟什麼是「供應鏈長短腳」?經此事件後供應鏈又該何去何從?
供應鏈的「長短腳」其實應該說是「長短料」,用工作熊之前舉例過的【豬肉火鍋BOM表】來說明好了,下表列出想要做出一份豬肉火鍋必須要具備的材料品項及用量,假設我們每個月要生產100份的豬肉火鍋,基本上我們就要依照BOM表清單每個月購買至少可以符合做出100份的材料用量,請注意這裡說「至少」,也就是所有材料的用量只能比100份多,而不能少,因為有些材料會有MOQ最少訂購量及損耗問題,所以有些材料購買會超過100份的數量。
可是因為漁獲不佳造成魚肉供應不足短缺,於是原本需要採買100份的魚肉,只採買到了30份,而且可能還得延續一段時間,這樣就造成了材料長短腳/長短料及生產不成套問題。
《長料為供料較多的零件,短料則為短缺的零件》
有些材料長期供應無虞(長料),有些材料耐存放且買一次就可以滿足好幾個月的生產數量需求(長料),但有些材料則遲遲無法滿足需求量(短料)。生產時有些料多、有些料少,備料不齊,就會影響出貨,無法如期交貨滿足給客人原本答應供貨數量。
《長短料所造成的問題》
在供料不順的情況下,組裝工廠內的「長料」數量會跟著訂單的增加而不斷累積,但只要「短料」一日不進來,其他的備料就會一直躺在零件庫存區,而且越積越多,這些材料都是資金壓力。再者,有些材料是有其使用期限的,材料放到過期就得報廢。
《長短料形成的主因》
材料長短腳其實是個供應鏈長久以來揮之不去的夢魘,只是有時稍緩、有時嚴重,工作熊將其原因大致歸類為下列三項:
1.材料長期供應不均
商業界大者恆大似乎是個不變的定理,也是人之常情,大企業因為資本雄厚,需求數量大,持續的需求量也比較穩定,相對的也較容易優先取得材料。
比如你手上只有100份豬肉火鍋,這時有一家長期合作的大企業跟你訂了90份豬肉火鍋,另外有一家偶爾來的小企業跟你訂了20份豬肉火鍋,你會選擇怎麼出貨?相信大多數人會選擇優先出貨給大企業90份火鍋,因為賣一次就幾乎清空庫存,也穩住了大客戶。
如果蘋果(Apple)與某不知名企業同時搶記憶體晶片,業者幾乎都會優先供貨給蘋果。
2.生產過度集中
工業生產講求大量生產以壓低成本,於是工廠越開越大,而且還有群聚效應,比如高雄岡山有螺絲聚落,台灣有科學工業園區、工業區聚落等,一旦某一聚落發生停電、缺水或天災人禍造成停工,馬上就會影響到產業的某個零件短少。
之前製造業一窩蜂的往中國大陸擠,只要中國稍有動盪,或是政策轉彎,常常容易造成供應鏈的震盪。
所以,現在有越來越多的企業開始遷移其生產板塊,寧願捨棄最低價,也要分散生產,不在同一地區生產,以降低生產過度集中的風險。正所謂「天下分久必合、合久必分」的道理。
3.區域經濟保護主義興起
二十世紀末期區域經濟貿易協定興起,其實就是變相的保護主義,保護其相互允許的對象可以使用低關稅,也變相的讓許多的貿易變得不順暢,再加上有些國家刻意管制稀有金屬,比如說稀土。物品無法暢其流、供貨就會不順。
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名詞解釋:讓步接收、特許、特別放行、特採、偏差許可、篩選/挑選
有網友問到工作熊下列五個製造工廠使用的名詞有何差異?它們分別為「讓步接收」、「特別放行」、「特許」、「特採」、「篩選(挑選)」、「偏差許可」等。
老實說,在工作熊個人職涯裡似乎只認識特採(waiver)、偏差許可(deviation)及挑選(sorting)三個詞,不過工作熊後來查了一下資料,發現「concession(讓步接收)」及「deviation permit(偏差許可)」這兩個名詞在ISO9000標準裡有特別做出名詞定義與解釋。
3.6.11 concession: Permission to use or release a product (3.4.2) that does not conform to specified requirements (3.1.2).
NOTE: A concession is generally limited to the delivery of a product that has nonconforming characteristics (3.5.1) within specified limits for an agreed time or quantity of that product.
3.6.11 讓步:准許使用(use)或放行(release)一個不符合規定要求(3.1.2)的產品(3.4.2)。
備註:讓步通常僅限於約定的時間或數量內交付具有不合格特性(3.5.1)的產品。
3.6.12 deviation permit: permission to depart from the originally specified requirements (3.1.2) of a product (3.4.2) prior to realization.
NOTE: A deviation permit is generally given for a limited quantity of product or period of time, and for a specific use.
3.6.12 偏差許可:在實現之前,允許偏離產品(3.4.2)最初規定的要求(3.1.2)。
備註:偏差許可通常是針對有限數量的產品或一段時間,以及特定用途。
讓步接收、特許、特別放行、特採
工作熊個人覺得「讓步接收」、「特許」、「特別放行」、「特採」這四個名詞所指的應該都是同一個意思,只是不同地方說法不一樣而已。「特採」一詞其實是直接取用自日文,而其中文則是「讓步」的意思,所以說它們殊途同歸。其實望文生義,「特採」也可以解釋為「特別採用」。而上述四個名詞基本上都是准許放行特定有瑕疵的產品,通常還會附帶要求只准許特定時間內生產的特定批號及數量,以做到限量的品質管制,屬於短期品質特許。如果要長期適用,應該就是直接變更規格,而不是用這些偷吃步的方式便宜行事。
另外,老美似乎比較常用[waiver]一詞來取代[concession],waiver有放棄權利的意思,也就是變相的讓步,如果你想了解更多關於讓步、特採的處理原則可以參考這篇文章【電子工廠Waive、Waiver Letter、特採、豁免(英文)的含意及處理原則】。
後面篇幅,工作熊會用「特採」一詞來代表concession及waiver,總覺得「特採」的意涵比較傳神。
篩選/挑選(sorting)
「篩選/挑選(sorting)」是指產品未符合規定要求,但因為生產需要或出貨進度要求,而對該產品進行篩選挑揀以排除不良品挑出良品。這種情形通常出現在產品出貨或零件進料整批抽檢時被QC檢驗到有不良品判退時,而要求從整批產品中逐一挑選出符合規定或特殊要求的產品來使用,大部分情況下挑選後的產品仍然符合產品的品質規範要求,少數情況下為了趕生產或鋪貨進度會配合特採寬放品質。
偏差許可(deviation permit)
而「偏差許可(deviation permit)」通常運用在製程上面允許一些與原始設計稍有偏差的品質特性繼續使用或生產,比如某個製程條件要求要使用20+/-10%PSI壓力作業,但由於某些原因這批產品必須調整壓力到25+/-10%PSI才能作業,之後的產品則又調回原壓力,這時候必須給予一份「偏差許可(deviation permit)」文件來紀錄這批產品的製程偏差,這是為了日後如果有品質問題時可以用之來追蹤是否有偏差製程。
但很多情況下「偏差許可(deviation permit)」也經常被用來紀錄所有的「特採」零件或產品,因為廣義來說放行未符合規格的產品也是「偏差許可(deviation permit)」的一種,只要任何品質特性無法與規格相符就是偏差(deviation)不試嗎?
~以上只是工作熊個人的觀察與心得,如果你有不同意見歡迎留言討論~
延伸閱讀:
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介紹「製程工程師」及「產品工程師」在公司的角色
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名詞解釋:圖紙上經常看到「near side」及「far side」是什麼意思?
什麼是電子工廠的不良材料或產品purge處置?
某天某組裝工廠正在生產甲產品,然後產線反應說產品有將近30%螢幕無顯(No display)或出現亂碼,經過分析後發現是顯示器上軟板金手指與連接器的接觸彈簧無法對位造成(misalignment),進一步分析後發現顯示器上的軟板(FPC)有兩個問題:
1)軟板寬度似乎有點小,造成軟板在連接器內容易左右偏移。
2)軟板金手指距離板邊有偏移現象。
Imag by RAEng_Publications from Pixabay
於是工程師下令先清空(purge)該產線上的同型號顯示器並將之搬移到MRB(Material Review Board)區域等待進一步處置指示,同時清查其他產線是否有正在使用相同型號的顯示器,順便查看來自同一家供應商的其他型號顯示器在產線上是否也有類似的問題,如果有的話就一併purge出來。
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由於產線急需該顯示器復工生產(單一供應商),於是MRB開會針對所有purge出來的顯示器材料進行下列層別處理:
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針對該不良型號顯示器,依照不同批號或生產日期(date code)各抽30pcs檢查是否有軟板尺寸問題。針對抽驗沒問題批(lot)先放行到產線試產,生產時依照顯示器不同批號控制生產,紀錄顯示器不良率,超過1.0%則停線處理。
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IQC聯絡該顯示器供應商緊急處理不良品換貨及挑選(sorting)事宜。
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依照AQL0.65加嚴抽驗同一家供應商的其他型號顯示器的軟板尺寸,如果超過標準退貨。
長期對策:
- 要求該供應商提供顯示器軟板改善對策並追蹤進度。
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IQC加嚴檢查該供應商的所有顯示器直要10批沒問題後恢復正常檢驗。
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IQC增加抽撿所有顯示器的軟板尺寸(寬度、金手指至板邊距離)。
從上述的例子中可以看出「purge」這個詞在電子製造工廠中通常意味著要把某個有問題的零組件或產品從產線或庫房「清除」出去,以維持產線可以正常作業並維持良品率,老實說工作熊個人不太清楚「purge」是否有中文的專有名詞,如果有知道的朋友可以告訴工作熊一下。其實也有人用「隔離(quarante)」來取代「清空(purge)」,就看你怎麼用了。
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Purge在電子組裝廠的使用時機:
Purge通常是在產品生產品質出問題時使用,有時可能是某個產品的設計變更出了問題,有時則是廠商的品管出了問題,有時也可能是組裝的搭配性出了問題,因為不良率高,所以產品工程師要求材料或產品清場以維持良率。
工作熊以前的公司絕大部分都是由PE工程師提出purge要求,但理論上QA及TE也都可以依據其需求提出,只是提出purge後如果無法在短時間內找到解決對策,就會面對產線及生管(planner)排山倒海的出貨壓力。
如果只是材料本身出問題,產品工程師的壓力會比較小一點,這時只要先層別問題是否只侷限在某個date-code或批號,把有問題的零件或產品先隔離後,其他的材料就可以繼續生產了。一般來說,如果無法在24H內讓產線恢復生產,就要發「Quality-hold(品質保證暫停生產)」或「Techincal-hold(技術性暫停生產)」通知單來知會所有相關部門採取相應措施。
而purge之後的材料通常會開MRB會議來看要如何處置,可能是報廢、挑選(sorting)或是加工處理…等。緊急且不牽涉到「錢」的時候,在MRB前可由工程師先提供短暫對策,但最好由各單位會簽同意。
Purge的其他用法:
工作熊在谷歌大神上查詢「purge」的時候,查到的幾乎都是在塑膠射出機台用來表示「清機(purge)」,在不拆卸塑膠射出機台的情況下使用新料反覆射出,以將機台的料管及導螺桿內殘留的前次樹脂(resin)料完全排出,以免在需要射出別種顏色時產生雜點或別種樹脂材料時混料影響特性。
所以,purge基本上就是有淨化、清洗、清除、清空、肅清的意思。
延伸閱讀:
給初學者:BOM表與ECO、ECN、ECR的關係
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電子工廠Waive、Waiver Letter、特採、豁免(英文)的含意及處理原則
名詞解釋:FATP (Final Assembly Test & Pack)最後整機組裝測試包裝
PCB設計製作的CAD與Gerber檔案差別在哪裡?
(這是一篇整理文,內容可能不是百分百正確,工作熊純粹是以使用的旁觀者角度來說明)
有接觸過PCB(Printed Circuit Board)的朋友應該都聽說過【Gerber】這個單字專有名詞,但你知道Gerber這個詞其實是來自一位名字叫Joseph Gerber的人及一家公司叫做「Gerber系統開發公司」所開發出來的一種描述PCB各圖層的向量影像檔案格式嗎?因為這種Gerber檔案格式的檔案小且可以讓繪圖機(plotter)以較不失真的方式來繪製出實際的圖層內容,後來得到大多數圖像繪圖機(photoplotter)公司的支援與採用,於是Gerber檔就成了一種通用的PCB檔案格式。
Gerber檔包含有哪些資訊?
Gerber其實是一種比較偏重於PCB製造與生產的描述檔,應該說它當初就是專門設計給繪圖機來用的,所以Gerber的內容基本上會包含有各銅箔線路層(copper layer)、阻焊層(solder mask layer)、絲印層(silkscreen layer)、文字層(legend layer)、鑽孔層(drill layer)等製造PCB所需要的資訊,甚至連錫膏印刷層(solder paste printing layer)、影像辨識層(automated optical inspection layer)、註解及生產注意事項(Notes)…等也都可以分層包含在其中。
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Gerber檔的優缺點
另外,Gerber並不適合被拿來當成現今PCB設計的儲存檔案格式。因為Gerber的檔案格式並未包含PCB各線路層之間的聯繫訊息,如果你仔細觀察Gerber的檔案結構,會發現它的每一圖層都是一個小檔案,也就是說Gerber在各圖層之間是彼此獨立而沒有關聯性的,它們就類似一張張各自獨立的圖紙,這個特性在早期PCB還只有單面或雙面的時候對佈線工程師的影響不大,但對於現在越來越複雜的多層PCB來說在設計、操作、除錯及驗證上則非常不利,所以現在幾乎已經沒有人用Gerber檔來當成PCB設計的檔案格式了。
也因為Gerber檔的訊息量較少,所以,其檔案大小相對其他用EDA或CAD軟體畫出來的設計檔就小了很多,而且其格式具有設計上較不可逆向性保護了原始設計,再加上其向量影像的分層格式仍然非常適合運用在PCB的製造上面,而現今PCB的生產大致上還是依循這種圖層將製程分成不同的階段來生產,所以Gerber檔至今依然被廣泛的應用於PCB的生產製造上。
因此,有些保密等級要求比較高的設計公司都會將設計檔轉成Gerber後再傳給PCB廠生產,盡量做到機密不外洩。
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Gerber檔可以轉出SMT需要的座標檔嗎?
工作熊建議最好由PCB的設計者來直接提供零件的座標檔給SMT設備使用,這樣比較不會出錯,而且要讓設計工程師養成習慣,輸出檔案時順便輸出座標檔,這只是幾秒鐘的事情。
不過你還是可以用Gerber檔來轉出SMT的座標檔,但是你必須要有CAM350或GC-PowerStation軟體才可以,或許還有別的軟體可以做到而沒被列出來,但都不是很方便就是了,比如說座標缺失、轉出來的零件編號(CRD, designator)錯置等問題,不過這樣遠沒有設計工程師使用原始檔來從源頭輸出座標檔來得正確,而且還得微調位置,因為零件的原點可能不一樣。
什麼是PCB的CAD檔?
目前在畫PCB佈線設計時所使用的【EDA (Electronic Design Automation,電子設計自動化)】及【CAD (computer aided design,電腦輔助設計)】軟體(例如,Candence Allegro PCB Designer)除了會包含有PCB各圖層的資訊外,還會包含有各層之間的聯絡資訊、元件資訊等,內容可說非常的全面,通稱為cad檔,一般也稱為原始設計檔,但是它的副檔名並非只有*.cad(*.cad通常是給fatemaster用的),而是依照各自的軟體來取名,如*.brd、*.pcb等副檔名。
而且大部分EDA軟體還可以直接吃OrCAD線路圖(schematic)的檔案,做到自動佈線,吃進來後再由佈線工程師手動調整,免去了手動輸入元件及聯絡線路的資訊,不僅縮短設計時間,也大大的降低了佈線的錯誤率。
結語:
你也可以將CAD檔理解成類似Microsoft Office軟體所儲存的檔案,雖然你也可以用Open Office之類的軟體來打開,但是開啟後可能會有些小問題,而Gerber就比較像是pdf檔案,幾乎所有的PCB軟體都可以開,但是如果你想要編輯,就有點給它困難了。
延伸閱讀:
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名詞解釋:什麼是【Cross-board】【X-board】【打叉板】
名詞解釋:直通率(First Pass Yield, FPY)是什麼?該如何計算
Solder Mask(S/M)是什麼?對PCB有什麼用處?只有綠色嗎?
PCB設計塞孔不塞孔會有何影響?什麼是全塞孔與半塞孔?
台灣的研發工程師有個很大的優勢是懂得製造比大部分其他國家的工程師來得多,比較不會設計出無法生產的產品,因為他們可以就近觀察工廠的作業,了解工廠的需求,但自從製造業外移後,很多研發工程師似乎離工廠也越來越遠,尤其是負責PCB佈線layout的工程師,他(她)們幾乎很少有機會公費出差。
這其中有一個很重要的議題是導通孔(vias)設計是否需要塞孔,為何工廠的製程工程師總來要求PCB要塞孔?到底全塞孔與半塞孔又各有什麼優缺點?對製程又有何影響?
什麼是PCB導通孔(vias)?
導通孔(via)是用來連接及導通印刷電路板(PCB)不同層之間的銅箔線路用的。因為PCB基本上就是由一層一層的銅箔層堆疊累積而成,而上下相鄰銅箔(copper)層之間則會再鋪上一層絕緣膠片層(PP),也就是說銅箔層彼此之間是不互通的,而不同銅箔層之間的訊號傳遞靠的就是vias。
我們可以把不同的銅箔層想像成大型百貨公司的不同樓層,因為有隔間,所以就算同一樓層也不一定就相通,而導通孔就相當於樓梯通道,樓梯不只一處,所以PCB上會有很多的導通孔來連接不同的樓層。
什麼是PCB塞孔?PCB不塞孔會有何影響?
導通孔一般都是透光的,也就是當你把PCB拿起來對著燈光,可以看到一些有漏光的小孔大概就是了,而塞孔(plugging)就是要把這些導通孔(vias)給堵起來,讓它不再透光,塞孔最大目的是為了避免PCB在SMT及波焊製程時出現不必要的焊接品質問題。當然,PCB上除了導通孔外還有通孔(Through Hole)焊接用的電鍍通孔(PTH)與定位或固定鎖螺絲用的非電鍍通孔(NPTH)。
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導通孔如果剛好坐落在需要印刷錫膏焊接的焊墊上,一般我們稱之為「通孔在墊(via-in-pad)」。在經過回焊高溫時,印刷在有導通孔焊墊上的錫膏就會開始融化,而融熔的錫液則會經由導通孔流到PCB的另一面,這將使得原本焊墊上的錫膏量減少,造成少錫(Solder insufficient)、空焊(solder skip)、不潤濕(non-wetting)等問題,而順流到PCB另一面的錫則可能會與其他零件短路而造成不可預期的問題,尤其是那些剛好位於零件底部的導通孔,由於零件本體與PCB之間的微小縫隙,錫液容易因毛細作用而沿著縫隙滲流到一些不可預期的地方造成品質問題。
另外,如果PCB需要流經波焊(wave soldering)製程,特別是開啟擾流波(chip wave)時,翻滾的錫液可是非常輕易就可以透過那些未塞孔的導通孔而溢流到零件面,造成一些不可預期的短路問題。
PCB是如何塞孔的?三種塞孔方法介紹
塞孔就是使用物質將導通孔給填充堵死,就工作熊個人的了解目前有三種常用的塞孔方法,分別為:
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防焊塞孔(solder mask covered):
使用防焊漆(solder mask)印刷在已經完成電鍍銅的導通孔上方,讓防焊漆自然流入導通孔中並將之阻塞。使用防焊漆塞孔的優點是便宜,缺點則是品質較不易控制且容易形成凹陷,當錫膏印刷不良PCB清洗不到位時錫珠容易陷入殘留於這些凹陷處,當然這些都有辦法可以解決,就是加製程與管控。另外有一個不算缺點但必須提醒的事項,防焊塞孔的導通孔表面覆蓋的是絕緣防焊漆,它無法吃錫也不能做為電性接觸之用。使用防焊塞孔時孔徑建議要在0.4mm (16mil)以下,否則防焊漆將無法完全覆蓋塞住導通孔。 -
樹脂塞孔(resin plugging):
使用樹脂將已經完成電鍍銅的導通孔填平,然後再於其上方鍍銅變成焊墊。說起來很簡單,但樹脂塞孔時由於無法確保每次塞孔的表面都能與焊墊齊平,所以必須額外將之磨平後再執行一次電鍍銅,當然也可以選擇表面不做電鍍銅,而直接以防焊漆覆蓋。樹脂塞孔優點是表面可以製作電鍍銅及其他的表面處理金屬,不會影響到焊錫量,另外就算通孔直徑超過0.4mm也可以塞孔;樹脂塞孔的缺點是樹脂可能不太密實會有縫隙,文獻及經驗顯示,這些縫隙中的空氣在回焊受熱過程中可能進入BGA的錫球內部造成中空弱化焊錫強度,並吹脹錫球外徑與相鄰錫球短路。 -
電鍍銅塞孔(copper electroplating microvia filling):
利用添加劑的特性,控制局部區域銅的生長速率,來進行填孔的目的,只是電鍍填孔的孔徑不可太大,一般只能在使用雷射鑽孔的微通孔(micro-via)中使用。電鍍塞孔有樹脂塞孔後電鍍的所有優點,但是不會有空氣藏在通孔中的問題,缺點是價格較貴,且填孔後容易出現表面凹陷的dimple,dimple如果太深。容易造成BGA空焊及孔洞問題,所以需要與PCB製造商訂定dimple深度的規格。
要注意的是塞孔可不只以上三種方法。
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何謂半塞孔與全塞孔?
全塞孔就是將整個導通孔全部都給塞滿直到PCB兩面的表面,這也是我們一般對塞孔的印象。而半塞孔則只能用在防焊塞孔,一般是為了節省成本,因為PCB的價錢除了材料成本外,再來就是製程的多寡,製程越多當然就越貴。
「樹脂全塞孔」的一般製程是使用絲印網版在需要塞孔的PCB一面先印上防焊漆,有些比較大的孔可能得在PCB的同一面印兩次以上,經過烘烤後,再於PCB的另一面需要塞孔的位置印上防焊漆,這樣才能讓防焊漆填滿整個導通孔的目的。
而所謂的「半塞孔」,就是只在PCB一面需要塞孔的位置印刷防焊漆,而PCB另外一面對應的導通孔位置則不再印刷防焊漆,這樣就節省了PCB的部分製程,PCB的價錢自然就會降低。
只是半塞孔的品質問題不少,除非是單面板組裝製程,否則不建議使用。半塞孔在PCB板廠的生產工藝上容易在孔壁的內部空間形成死角,殘留隱藏化學藥水,無法被清洗乾淨,這樣就容易在後續的SMT或波焊時造成可靠性問題,也容易進錫珠。
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PCB的導通孔塞孔後會影響導熱或是高頻/高速的效果?
這似乎是很多PCB的layout工程師都會有的疑問?工程師們總是擔心導通孔塞孔後是否會影響到導熱或是高頻的效果。
其實,影響散熱導通孔(thermal vias)效率的最大因素是銅箔通道的大小,也就是說當熱源(通常是IC)經由越大的銅截面積連接到較低溫度(通常是接地)的散熱效果越好,如果導通孔使用電鍍銅塞孔反而可以增加散熱率,因為銅截面積增加了,而使用樹脂全塞孔表面做電鍍銅時散熱效果差異不大,使用防焊塞孔的話則會使得散熱效果變差,但也只是差一點點,不過這個可以藉由增加散熱導通孔的數量來弭補。
至於塞孔會不會影響高頻的效率,就工作熊個人的了解,高頻訊號最好不要經由導通孔來傳遞訊號,但這幾乎不太可能,因為高頻訊號傳遞時不建議有激烈的轉折與高低起伏,而via-in-pad設計如果不塞孔的話,在SMT製程時就無法預估並保證每次流入導通孔的焊錫量都是固定的,也就是說傳遞訊號的導體面積無法固定,這樣就可能造成高頻的傳輸不穩;另外,訊號傳遞的導體突然從銅(箔)轉換為錫(流入通孔的焊錫),再轉回銅(箔)的過程中可能也會造成高頻訊號延遲不同步,所以高頻/高速板的via-in-pad最好可以塞孔,而且最好是電鍍銅塞孔,使用一致的導體,降低訊號傳遞的失誤。
工作熊不是高頻/高速板的專家,如果有錯誤歡迎指正。
PCB上那些位置的導通孔需要塞孔?
如果可以的話建議PCB上的所有導通孔(vias)全部塞孔,只留EE或ME特別指定有特殊需求的孔不塞,比如說導通孔需要做為測試點,或是需要作為接觸用,需特別注意無塞孔的vias在焊接時是否會出現焊錫溢流過via到PCB另一面或via在焊墊上造成少錫等問題。
PCB防焊塞孔和防焊開窗有什麼區別?
防焊(solder mask)我們一般俗稱綠漆,這是因為一般我們看到的PCB都是綠色,而PCB上沒有印刷綠漆的地方就是防焊開窗的地方,因為防焊為絕緣漆,所以這些開窗的地方通常就是需要吃錫的焊墊,或是PCBA完成後還有需要做電性接觸的焊墊或測試點。
如果是採用防焊塞孔時,在不需要塞孔的導通孔位置就需要做防焊開窗,否則PCB廠就會使用防焊覆蓋於沒有開窗的導通孔,當然在PCB製作的規格書注意事項中最好特別加註要採用何種塞孔製程,免得到時候PCB製作出來時與想像的不同。
須留意的是,Gerber中定義PCB規格時,防焊層為負片,也就是黑影為開窗,不需要印刷防焊漆。
IPC-4761中有定義各種不同的塞孔工藝,有興趣的朋友可以參考看看。
延伸閱讀:
PCB電路板為何要有測試點?
電路板上為何要有孔洞?何謂PTH/NPTH/vias(導通孔)
Solder Mask(S/M)是什麼?對PCB有什麼用處?只有綠色嗎?
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