一位SMT工程师面试问答的工艺问题，一起分享讨论

看见了这么有深度的SMT知识，特别手痒，最后忍不住连夜把它答了，一起分享学习。

1) 锡膏的特性？
2) 锡膏元件的焊接过程？
3) 如何优化工艺参数？如Profile曲线的优化？
4) 锡膏、工艺参数、机器设备对印刷锡膏的影响？怎么去改善？
5) Profile DOE的制作？ 贴片机的CPK的制作？
6) SPI如何证明系统是Ok可信的，是否数据准确？
7) 来料不良的验证，元件引脚的镀层？来料不良样本抽取多少？
8) IMC的形成机理？IMC的厚薄对焊接有什么影响？IMC层一般多厚，范围是多少？
9) 钢网开刻主要依据是什么？面积比和宽厚比分别是多少？
10) Udfiller胶量怎么去控制？胶量怎么去计算？计算公式是什么？
11) DFM中单板怎么去评估？如有一双面板元件较多，只能设计为双面板，且第二面元件较多，另增加一元件只能放在第一面，问此元件能否设计在第一面？依据是什么？
12) 单板工艺中DFM的要素？
13) IMC层分析？主要分析IMC层中什么？
14) 切片实验？
15) 锡膏的评估怎么去做？
16) 元件过两次回流炉时第一面元件为什么会掉？有没有相应的计算公式证明元件不会掉件？


答：1、锡膏的特性？  
    粘性、流动性、触变性，熔点常用有铅183 无铅217 等等。      
2、锡膏元件的焊接过程？
     可分为4个阶段：升温、恒温、回流、冷却
     升温：印刷贴片好的PCB进入回流焊，从室温缓慢升温，升温速度控制在1-3℃/S。
     恒温：通过保持稳定的温度使锡膏中的助焊剂发挥作用并适量挥发。
     回流：此时温度升到最高，锡膏液化，PCB焊盘和零件焊端之间形成合金，完成焊  
               接，时间在60S左右，依锡膏来确定。
     冷却：对焊接好的板降温，降温速度控制的好可取得漂亮的焊点，例ROHS 6-7℃/S。

3、如何优化工艺参数？如Profile曲线的优化？
     一般要经过预设、测量、调整三个步骤来取得最佳参数。
以炉温曲线为例，要先依据锡膏的种类、PCB厚度等预设出回流焊的走速和各温
区温度，然后用炉温测试仪对PCB板的实际温度曲线进行测量，再参考以往经验和
锡膏焊接的常规过程要求进行分析，对预设的温度和走速进行反复调整和重复验证，
进而取得最适宜的曲线文件。

4、 锡膏、工艺参数、机器设备对印刷锡膏的影响？怎么去改善？
    首先锡膏可能因其成份配比、颗粒大小或使用不规范出现的成型性、触变性、流动性
等等特性的不良，进而造成的印刷时出现坍塌、短路、少锡等状况。
工艺参数如印刷压力、刮刀速度、刮刀角度等会造成锡量不够、拉尖、成型不规则或
锡膏过后连锡等等不良。
硬件则主要在刮刀硬度、钢网张力、开孔大小、开口形状、表面粗糙度、钢网厚度及
印刷机对PCB的支撑和固定等造成印刷不良，总之决定锡膏印刷品质的因素很多。
实际生产中就根据实际问题，分析出真正造成的不良的原因进而调解到最佳。

5、 Profile DOE的制作？ 贴片机的CPK的制作？
    DOE ：实验设计。一种安排实验和分析实验数据的统计方法。
    Profile DOE 的制作可按以下几步完成：
     1、依据公司的《回流焊作业指导书》选定出测试的指标：如设定的走速、各温区设
          定温度等。
     2、参考分析实验重点，定出板上最合适的测试位置为实验位置。  
     3、预期（以历史经验为参考）该实验位置会出现的结果（如桥接、虚焊等状况），列
         表等待统计。  
     4、准备完成后重复进行几组实验、统计结果，分析结果，判定出最佳参数。  
     5、验证最后Profile，做好总结报告，完成。
    贴片机的CPK即是贴片机的精度\制程能力的指标。有公式可计算，但现在都有用软
件自动计算（如Minitab)。
设备CPK制作可做实验设计：对设备做精度校正，用标准治具进行多次不同头、不同
位置、不同角度的贴装测试，再测量出位置偏差，将得到的多组数据对比的偏移量输
入CPK计算软件，得出CPK值，一般标准CPK大于1时代表制程能力正常。

6、 SPI如何证明系统是Ok可信的，是否数据准确？
    这题问的有点不清楚。SPI三个了解：有一个SPI体系（软件过程改进）、一个美国
整体解决方案销售的公司、一个SPI设备。前面两个不是很了解，只知道SPI设备
是测试锡膏印刷的一种设备，通过三元色照明，配合红激光扫描，密集取样来获取
物体的表面形状。然后自动识别和分析锡膏区域，并计算高度、面积、体积等。我
最喜欢它自动学板的能力，自动生成坐标导出EXCEL文件。哈，或许问题的SPI根
本不是我知道的。。

7、 来料不良的验证，元件引脚的镀层？来料不良样本抽取多少？
    来料不良需有IQC依据相关标准文件如工程承认样品或IPC通用标准或协商的标准
等，进行抽验； 数量可按GB/T2828来订抽样数量，再按AQL允收标准判定批料的
合格与否。元件引脚的镀层一般是纯锡、锡铋或锡铜合金，只有很薄几微米厚。
片式元件的端头结构为：内部钯银电极、中间镍阻挡层、外部镀铅锡层。

8、 IMC的形成机理？IMC的厚薄对焊接有什么影响？IMC层一般多厚，范围是多少？
    IMC（Intermetallic compound) 介面合金共化物
在焊接时金属原子发生迁移、渗入、扩散、结合等动作而行成。是一层薄薄的类似
合金的共化物，可写分子式，如铜锡之间：良性Cu6Sn5 、恶性Cu3Sn等。
有正常焊接就会有IMC层出现，而IMC层会老化增厚，直至遇到阻绝层才会停止。
其本身会造成焊接脆化、再上锡困难等。一般厚度为2-5μm。

9、 钢网开刻主要依据是什么？面积比和宽厚比分别是多少？
    开钢网主要依据PCB 的Gerber文件或者PCB实物。开钢网的宽厚和面积经长期的
实践和经验累积基本已固定，焊盘特大时要中间架网格以保障张力。
宽厚比和面积比是开钢网的大的基本要求：
面积比=开口面积÷孔壁面积 一般要大于0.66（ROHS 0.71）
宽厚比=开口宽度÷模板厚度 一般要大于1.5 (ROHS 1.6 )

10、 Udfiller胶量怎么去控制？胶量怎么去计算？计算公式是什么？
    Udfiller讲的是底部充胶吧，为确保芯片组装的长期可靠性。
控制胶的使用量可以用称重法：取20块板做样本，称量计算其附胶前和附胶后的
重量差，再计算出每板的用胶量。公式可为：
（样本附胶后重量G2 - 样本附胶前重量G1）÷样本数量N＝单片用胶量G
也可以自己想各种方法：（胶瓶内使用前的重量 - 使用后的重量）÷生产数量，也
可以计算出来单板用量，而且制程损耗都能算在内了。

11、 DFM中单板怎么去评估？如有一双面板元件较多，只能设计为双面板，且第二面
元件较多，另增加一元件只能放在第一面，问此元件能否设计在第一面？依据是什么？
      DFM（可制造性设计）可从以下几个方面的设计规范性上评估一块板：
        MARK点、定位孔、各元件布局、元件\焊盘的距离以及通孔的设计等。  
     ？第二问的重点没理解清，理论上讲该元件是可以放的，只要注意功能的对称合理性，
        如它是左右声道功能上面的一颗元件，则左声道跑电源区拉一条线路总不好。另外，
        注意如果该元件是插装元件则要考虑生产工艺的合理性（参考下题几点）等。

12、 单板工艺中DFM的要素？
    生产工艺在DFM设计时注意：
     1、尽量采用回流焊的方式，因其具有热冲击小、焊接缺陷少、焊接可靠性高的优点。
     2、若一定有插装元件，那么尽量设计和贴片元件在同一面，这样可先回流贴片元件，
          再过波峰焊，工艺流程难度小。  
     3、当元件多，必须双面时，若没有或有少量插装元件则可选择双面回流后，再后焊
          插装件。  
     4、当双面板又有大量插装件时，可尽量减少第二面贴片零件；采用第一面回流后另
          一面红胶固化贴片件再插件过波峰的工艺流程。
     5、尽量不要选择两面都要插件，若必须有，可选少的一面后焊。

13、 IMC层分析？主要分析IMC层中什么？(和第8题不是类似)
     IMC层分析是对大量的切片实验得到的IMC层高倍放大的图像进行解析，分析其成
份，厚度，其特性，各级层次，良性恶性比例，随时间和温度变化的生成速度，还
有其对产品焊接可靠性的影响等。

14、 切片实验？
     切片实验的作用主要是能清晰准确的分析焊点的成份、可靠性；PCB的材质、通孔  
     的金属层等存在的根源问题以做改进的依据。 其步骤可分为:
      1、标记 将需要验证的目标用油笔等标记好。  
      2、裁样 将整大块的板裁剪，保留以标记部分为中心的适当小块样品。
      3、封胶 用树脂类透明固定胶类将样品灌注慢封好并固化。
      4、磨片 将封好的样品用打磨机从粗到细的磨到标记位置的中心。
      5、抛光 清除磨痕。
      6、微蚀 用配好的氨水或双氧水微蚀抛光面2-3S，以使金属各层面更清晰。
      7、摄像 用高倍金相显微镜观察并拍照取证分析。

15、 锡膏的评估怎么去做？
      首先从其材料上，合金类型，颗粒大小等评估；
其次其特性，触变性、粘性、成型好坏、坍塌情况等可印刷性上评估；
还有观察焊点光洁度，产生桥接假焊的状况和爬锡湿润的状况上，以及焊点上
有无气泡，焊盘附近有无锡珠、助焊剂残留等焊接性上评估；
最后还有焊接可靠性，推拉力测试，IMC层厚度，铜板腐蚀性等方面评估。

16、 元件过两次回流炉时第一面元件为什么会掉？有没有相应的计算公式证明元件不
会掉件？
     正常情况下过第二面时第一面是不会掉件的，但可能会因为个别元器件过大过重等
出现个别掉件现象。
   过第二次时，第一面的锡点已经是合金，其熔点比锡膏要高的，而且即使融化了锡
液的表面张力也可以承受一般元件的重量的，尤其炉子下温区还有向上的吹力。
计算公式为：允许承受零件重量 = 零件每脚面积 × 脚数 × 0.665因数
若温度足够熔融合金，零件重量又大于此允许重量就有可能掉。