1、背景說明
在IPC-SM-782中有兩個重要概念“Producibility Levels”(可生產(chǎn)性水平)和“Component Mounting Complexity Levels”(元器件安裝復(fù)雜性水平),它們有所區(qū)別但又都分為三級且對應(yīng)。這兩個概念都是用來描述PCBA組裝的復(fù)雜性,三級水平的劃分依據(jù)是組裝所采用的技術(shù)——通孔插裝技術(shù)、表面組裝技術(shù)和混合安裝技術(shù)。
這兩個概念與現(xiàn)實(shí)不完全相符。一方面,插裝元器件的使用越來越少;另一方面,普通間距與精細(xì)間距封裝同面組裝所帶來的難度與復(fù)雜度,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過插裝技術(shù)與表面組裝技術(shù)混合應(yīng)用所帶來的難度與復(fù)雜性。也就是說,今天電子制造的復(fù)雜性主要來自兩方面的挑戰(zhàn):一是元器件封裝尺寸越來越;二是普通間距與精細(xì)間距封裝在PCB同一安裝面上的混合使用。這也是今天PCBA可制造性設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn),PCBA的可制造性設(shè)計(jì)的核心任務(wù)就是要通過封裝選型與元器件布局等設(shè)計(jì)手段解決普通間距與精細(xì)間距封裝同一安裝面上的混用難題。
2、混裝度
混裝度,這是本書提出的一個重要概念,指PCBA安裝面上各類封裝組裝工藝的差異程度,具體講就是各類封裝組裝時所用工藝方法與鋼網(wǎng)厚度的差異程度,組裝工藝要求的差異程度越大,混裝度越大,反之,亦然;煅b度越大,工藝越復(fù)雜,成本越高。
PCBA的混裝度反映了組裝工藝的復(fù)雜性。我們平常講到的PCBA“好不好焊接”,實(shí)際上包含兩層意思,一層意思是說PCBA上有沒有工藝窗口很窄的元件,如精細(xì)間距元件;另一層意思是說PCBA安裝面上各類封裝組裝工藝的差異程度。
PCBA的混裝度越高,對每類封裝的組裝工藝優(yōu)化就越難,工藝性就越差。舉一個例子,如手機(jī)PCBA,盡管手機(jī)板上所用的元器件都是精細(xì)間距或小尺寸元件,如01005、0201、0.4mmCSP、PoP,每個封裝的組裝難度都很大,但是,它們的工藝要求屬于同一個復(fù)雜級別,工藝的混裝度并不高,每個封裝的工藝都可以得到優(yōu)化的設(shè)計(jì),最終的組裝良率會非常高。而通信PCBA,盡管所用元器件尺寸都比較大,但工藝的混裝度比較高,組裝時需要使用階梯鋼網(wǎng)。受限于元件布局間隙與鋼網(wǎng)制作難度,很難滿足每個封裝的個性需求,最終的工藝方案往往是一個照顧各類封裝工藝要求的折中方案,而不是優(yōu)的方案,組裝的良率不會很高。這就是提出混裝度這個概念的意義所在。
同一裝配面上安裝工藝要求相近的封裝,是封裝選型的基本要求。在硬件設(shè)計(jì)階段,確立合適的封裝,是可制造性設(shè)計(jì)的一步。
3、混裝度的度量與分類
PCBA的混裝度,用PCB同一裝配面上所用元器件理想鋼網(wǎng)厚度的差值來表示,差值越大,表示混裝度越大,工藝性越差。
鋼網(wǎng)厚度差值越大,工藝的優(yōu)化難度越大。工藝難度大,并不是說階梯鋼網(wǎng)制作難度大,而是階梯鋼網(wǎng)厚度越大,焊膏的印刷質(zhì)量越難保證。理想情況下,階梯鋼網(wǎng)的階梯厚度不宜超過0.05mm(2mil)
4、元器件引腳間距與鋼網(wǎng)厚度的關(guān)系
鋼網(wǎng)厚度的設(shè)計(jì)主要從兩方面考慮,即元器件引腳間距與封裝的共面性。元器件引腳間距與鋼網(wǎng)開窗的面積有一定的對應(yīng)關(guān)系,基本上決定了可使用的厚度值,封裝的共面性決定了可使用的最小厚度值。由于鋼網(wǎng)厚度不是根據(jù)單一的元器件引腳間距設(shè)計(jì)的,因此,不能簡單地按間距大小判定混裝度,但可以作為一個基本參考來進(jìn)行元器件的封裝選型。
5、混合度概念的意義
這個概念對元器件封裝的選型、元件的布局有重要指導(dǎo)意義。我們希望在同一裝配面上封裝的工藝差異性越小越好。
江西英特麗電子科技有限公司成立于2016年5月,總投資近10億,占地面積12畝,廠房面積3萬平方米,坐落于風(fēng)景優(yōu)美,人杰地靈的才子之鄉(xiāng)撫州市臨川區(qū)高新科技產(chǎn)業(yè)園,公司傾心打造國內(nèi)EMS智能制造的標(biāo)桿企業(yè)。
公司目前有24條ASM高端SMT線、PANASONIC自動插件線、測試車間、組裝車間、老化車間、包裝車間、實(shí)驗(yàn)室等全套EMS設(shè)備及設(shè)施,廠區(qū)環(huán)境優(yōu)美,有近1萬平方米的無塵車間和3800平方米的現(xiàn)代化辦公區(qū)域,中央空調(diào)涉及到所有工作區(qū)域。公司辦公與車間工作環(huán)境優(yōu)雅舒適,并設(shè)有圖書館、活動中心等場所及設(shè)施。生活區(qū)為現(xiàn)代化公寓式宿舍,室內(nèi)均設(shè)有冷熱式空調(diào)、熱水等,員工就餐、購物等配套齊全。