SMT製程教育訓練.ppt

1、2019/9/15,技轉課,1,SMT製程教育訓練,2019/9/15,技轉課,2,目錄,什麼是SMA？ SMT工藝流程 Screen Printer MOUNT REFLOW AOI ESD WAVE SOLDER SMT Tester SMA Clean SMT Inspection spec.,2019/9/15,技轉課,3,什麼是SMA？,SMA (Surface Mount Assembly)的英文縮寫，中文意思是 表面貼裝工程 。是新一代電子組裝技術，它將傳統的 電子元器件壓縮成為體積只有幾十分之一的器件。 表面安裝不是一個新的概念，它源於較早的工藝，如 平裝和混合安裝。 電子線路

2、的裝配，最初採用點對點的佈線方法，而且 根本沒有基片。第一個半導體器件的封裝採用放射形的引 腳，將其插入已用於電阻和電容器封裝的單片電路板的通 孔中。50年代，平裝的表面安裝元件應用于高可靠的軍方， 60年代，混合技術被廣泛的應用，70年代，受日本消費類 電子產品的影響，無源元件被廣泛使用，近十年有源元件 被廣泛使用。,2019/9/15,技轉課,4,什麼是SMA？,Surface mount,Through-hole,與傳統工藝相比SMA的特點：,2019/9/15,技轉課,5,SMT流程,一、單面組裝：來料檢測 = 絲印焊膏（點貼片膠）= 貼片 = 烘乾（固化）= 回流焊接= 清洗 = 檢

3、測 = 返修 二、雙面組裝； A：來料檢測 = PCB的A面絲印焊膏（點貼片膠）= 貼片 = 烘乾（固化） = A面回流焊接 = 清洗 = 翻板= PCB的B面絲印焊膏（點貼片膠）= 貼片 = 烘乾 = 回流焊接 （最好僅對B面 = 清洗 =檢測 = 返修） 此工藝適用於在PCB兩面均貼裝有PLCC等較大的SMD時採用。,最最基礎的東西,2019/9/15,技轉課,6,B：來料檢測 = PCB的A面絲印焊膏（點貼片膠）= 貼片 = 烘乾（固化）= A面回流焊接 = 清洗 = 翻板= PCB的B面點貼片膠 = 貼片 = 固化 = B面波峰焊 = 清洗 = 檢測 = 返修） 此工藝適用於在PCB的

4、A面回流焊，B面波峰焊。在PCB的B面組裝的SMD中，只有SOT或SOIC（28）引腳以下時，宜採用此工藝。 三、單面混裝工藝： 來料檢測 = PCB的A面絲印焊膏（點貼片膠）= 貼片 = 烘乾（固化）=回流焊接 = 清洗 = 插件 = 波峰焊 =清洗 = 檢測 = 返修,SMT流程,2019/9/15,技轉課,7,四、雙面混裝工藝： A：來料檢測 = PCB的B麵點貼片膠 = 貼片 = 固化 = 翻板 = PCB的A面插件 = 波峰焊 = 清洗 = 檢測 = 返修 先貼後插，適用於SMD元件多於分離元件的情況 B：來料檢測 = PCB的A面插件（引腳打彎）= 翻板 = PCB的B麵點 貼片膠

5、 = 貼片 = 固化 = 翻板 = 波峰焊 = 清洗 = 檢測 = 返修 先插後貼，適用於分離元件多於SMD元件的情況 C：來料檢測 = PCB的A面絲印焊膏 = 貼片 = 烘乾 = 回流焊接 = 插件，引腳打彎 = 翻板 =PCB的B麵點貼片膠 = 貼片 = 固化 = 翻板 = 波峰焊 = 清洗 = 檢測 = 返修 A面混裝，B面貼裝。,SMT流程,2019/9/15,技轉課,8,D：來料檢測 = PCB的B麵點貼片膠 = 貼片 = 固化 = 翻板 = PCB的A面 絲印焊膏 = 貼片 = A面回流焊接 = 插件 = B面波峰焊 = 清洗 = 檢測 = 返修 A面混裝，B面貼裝。先貼兩面SM

6、D，回流焊接，後插裝，波峰焊 E：來料檢測 = PCB的B面絲印焊膏（點貼片膠）= 貼片 = 烘乾（固化）= 回流焊接 = 翻板 = PCB的A面絲印焊膏 = 貼片 = 烘乾 = 回流焊接1（可採用局部焊接）= 插件 = 波峰焊2 （如插裝元件少，可使用手工焊接）= 清洗 = 檢測 = 返修 A面貼裝、B面混裝。,SMT流程,2019/9/15,技轉課,9,Screen Printer,Mount,Reflow,AOI,SMT流程,2019/9/15,技轉課,10,Screen Printer,STENCIL PRINTING,Screen Printer 內部工作圖,2019/9/15,技轉

7、課,11,Screen Printer,Screen Printer 的基本要素：,Solder (又叫锡膏）經驗公式：三球定律至少有三個最大直徑的錫珠能垂直排在鋼板的厚度方向上至少有三個最大直徑的錫珠能水準排在鋼板的最小孔的寬度方向上單位：錫珠使用米制（Micron)度量，而鋼板厚度工業標準是美國的專用單位Thou.(1m=1*10-3mm,1thou=1*10-3inches,25mm1thou)判斷錫膏具有正確粘度的一種經濟和實際的方法：攪拌錫膏30秒，挑起一些高出容器三，四英寸，錫膏自行下滴，如果開始時象稠的糖漿一樣滑落，然後分段斷裂落下到容器內為良好。反之，粘度較差。,2019/9/

8、15,技轉課,12,Screen Printer,錫膏的主要成分：,2019/9/15,技轉課,13,Squeegee(又叫刮板或刮刀）,菱形刮刀,拖裙形刮刀,聚乙烯材料 或類似材料,金屬,Screen Printer,2019/9/15,技轉課,14,Squeegee的壓力設定：,第一步：在每50mm的Squeegee長度上施加1kg的壓力。第二步：減少壓力直到錫膏開始留在範本上刮不乾淨，在增加1kg的壓力第三步：在錫膏刮不乾淨開始到掛班沉入絲孔內挖出錫膏之間有1-2kg的可接受範圍即可達到好的印製效果。,Screen Printer,Squeegee的硬度範圍用顏色代號來區分：very s

9、oft 紅色soft 綠色hard 藍色very hard 白色,2019/9/15,技轉課,15,Stencil (又叫網板或鋼板）：,Stencil,PCB,Stencil的梯形開口,Screen Printer,PCB,Stencil,Stencil的刀鋒形開口,鐳射切割鋼板和電鑄成行鋼板,化學蝕刻鋼板,2019/9/15,技轉課,16,Screen Printer,鋼板(Stencil)製造技術:,2019/9/15,技轉課,17,Screen Printer,鋼板(Stencil)材料性能的比較:,2019/9/15,技轉課,18,Screen Printer,錫膏印刷缺陷分析:,問

10、題及原因 對 策,搭錫BRIDGING 錫粉量少、粘度低、粒度大、室溫度、印膏太厚、放置壓力太大等。（通常當兩焊墊之間有少許印膏搭連，於高溫熔焊時常會被各墊上的主錫體所拉回去，一旦無法拉回，將造成短路或錫球，對細密間距都很危險）。,提高錫膏中金屬成份比例（提高到88 %以上）。 增加錫膏的粘度（70萬 CPS以上） 減小錫粉的粒度（例如由200目降到300目） 降低環境的溫度（降至27OC以下） 降低所印錫膏的厚度（降至架空高度SNAP-OFF，減低刮刀壓力及速度） 加強印膏的精准度。 調整印膏的各種施工參數。 減輕零件放置所施加的壓力。 調整預熱及熔焊的溫度曲線。,2019/9/15,技轉課

11、,19,問題及原因 對 策,發生皮層 CURSTING 由於錫膏助焊劑中的活化劑太強,環境溫度太高及鉛量太多時,會造成粒子外層上的氧化層被剝落所致.膏量太多 EXCESSIVE PASTE 原因與“搭橋”相似.,避免將錫膏暴露於濕氣中. 降低錫膏中的助焊劑的活性. 降低金屬中的鉛含量.減少所印之錫膏厚度 提升印著的精准度. 調整錫膏印刷的參數.,錫膏印刷缺陷分析:,Screen Printer,2019/9/15,技轉課,20,錫膏印刷缺陷分析:,Screen Printer,問題及原因 對 策,膏量不足 INSUFFICIENT PASTE 常在鋼板印刷時發生,可能是網布的絲徑太粗,板膜太薄

12、等原因.粘著力不足 POOR TACK RETENTION 環境溫度高風速大,造成錫膏中溶劑逸失太多,以及錫粉粒度太大的問題.,增加印膏厚度,如改變網布或板膜等. 提升印著的精准度. 調整錫膏印刷的參數.消除溶劑逸失的條件(如降低室溫、減少吹風等）。 降低金屬含量的百分比。 降低錫膏粘度。 降低錫膏粒度。 調整錫膏粒度的分配。,2019/9/15,技轉課,21,錫膏印刷缺陷分析:,Screen Printer,問題及原因 對 策,坍塌 SLUMPING 原因與“搭橋”相似。模糊 SMEARING 形成的原因與搭橋或坍塌 很類似，但印刷施工不善的原因居多，如壓力太大、架空高度不足等。,增加錫膏中

13、的金屬含量百分比。 增加錫膏粘度。 降低錫膏粒度。 降低環境溫度。 減少印膏的厚度。 減輕零件放置所施加的壓力。增加金屬含量百分比。 增加錫膏粘度。 調整環境溫度。 調整錫膏印刷的參數。,2019/9/15,技轉課,22,Screen Printer,在SMT中使用無鉛焊料：,在前幾個世紀，人們逐漸從 醫學和化學上認識到了鉛（PB） 的毒性。而被限制使用。現在電 子裝配業面臨同樣的問題，人們 關心的是：焊料合金中的鉛是否 真正的威脅到人們的健康以及環 境的安全。答案不明確，但無鉛 焊料已經在使用。歐洲委員會初,步計畫在2004年或2008年強制執行。目前尚待批准，但是電子裝配業還是 要為將來的

14、變化作準備。,2019/9/15,技轉課,23,無鉛錫膏熔化溫度範圍：,Screen Printer,2019/9/15,技轉課,24,Screen Printer,無鉛焊接的問題和影響：,2019/9/15,技轉課,25,MOUNT,表面貼裝對PCB的要求：,第一：外觀的要求，光滑平整，不可有翹曲或高低不平，否則基板會出現裂紋、傷痕、鏽斑等不良。,第二：熱膨脹係數的關係，元件小於3.2*1.6mm時只遭受部分應力，元件大於3.2*1.6mm時，必須注意。,第三：導熱係數的關係。,第四：耐熱性的關係，耐焊接熱要達到260度10秒的實驗要求，其耐熱性應符合：150度60分鐘後，基板表面無氣泡和損

15、壞不良。,第五：銅箔的粘合強度一般要達到1.5kg/cm*cm。,第六：彎曲強度要達到25kg/mm以上。,第七：電性能要求。,第八：對清潔劑的反應，在液體中浸漬5分鐘，表面不產生任何不良，並有良好的沖載性。,2019/9/15,技轉課,26,MOUNT,表面貼裝元件介紹：,表面貼裝元件具備的條件,元件的形狀適合於自動化表面貼裝。,尺寸，形狀在標準化後具有互換性。,有良好的尺寸精度。,適應於流水或非流水作業。,有一定的機械強度。,可承受有機溶液的洗滌。,可執行零散包裝又適應編帶包裝。,具有電性能以及機械性能的互換性。,耐焊接熱應符合相應的規定。,2019/9/15,技轉課,27,MOUNT,表

16、面貼裝元件的種類,有源元件 （陶瓷封裝）,無源元件,單片陶瓷電容,鉭電容,厚膜電阻器,薄膜電阻器,軸式電阻器,CLCC （ceramic leaded chip carrier） 陶瓷密封帶引線晶片載體,DIP（dual -in-line package）雙列直插封裝,SOP（small outline package）小尺寸封裝,QFP(quad flat package) 四面引線扁平封裝,BGA( ball grid array) 球柵陣列,SMC泛指無源表面 安裝元件總稱,SMD泛指有源表 面安裝元件,2019/9/15,技轉課,28,阻容元件識別方法 1元件尺寸公英制換算（0.12英

17、寸=120mil、0.08英寸=80mil）,Chip 阻容元件,IC 積體電路,英制名稱,公制 mm,英制名稱,公制 mm,1206,0805,0603,0402,0201,3.21.6,50,30,25,25,12,1.27,0.8,0.65,0.5,0.3,2.01.25,1.60.8,1.00.5,0.60.3,MOUNT,2019/9/15,技轉課,29,MOUNT,阻容元件識別方法 2片式電阻、電容識別標記,電 阻,電 容,標印值,電阻值,標印值,電阻值,2R2,5R6,102,682,333,104,564,2.2,5.6,1K,6800,33K,100K,560K,0R5,01

18、0,110,471,332,223,513,0.5PF,1PF,11PF,470PF,3300PF,22000PF,51000PF,2019/9/15,技轉課,30,MOUNT,IC第一腳的的辨認方法, IC有缺口標誌, 以圓點作標識, 以橫杠作標識, 以文字作標識（正看IC下排引腳的左邊第一個腳為“1”）,2019/9/15,技轉課,31,MOUNT,常見IC的封裝方式,2019/9/15,技轉課,32,MOUNT,常見IC的封裝方式,2019/9/15,技轉課,33,MOUNT,常見IC的封裝方式,2019/9/15,技轉課,34,MOUNT,來料檢測的主要內容,2019/9/15,技轉課

19、,35,MOUNT,貼片機的介紹,拱架型(Gantry),元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個真空吸料嘴)在 送料器與基板之間來回移動，將元件從送料器取出，經過對元件位置與 方向的調整，然後貼放於基板上。由於貼片頭是安裝於拱架型的X/Y坐 標移動橫樑上，所以得名。,這類機型的優勢在於： 系統結構簡單，可實現高精度，適於各種大小、形狀的元件，甚 至異型元件，送料器有帶狀、管狀、託盤形式。適於中小批量生產， 也可多台機組合用於大批量生產。,這類機型的缺點在於： 貼片頭來回移動的距離長，所以速度受到限制。,2019/9/15,技轉課,36,MOUNT,對元件位置與方向的調整方法：,機

20、械對中調整位置、吸嘴旋轉調整方向，這種方法能達到的精度有限，較晚的機型已再不採用。 鐳射識別、X/Y坐標系統調整位置、吸嘴旋轉調整方向，這種方法可實現飛行過程中的識別，但不能用於球柵列陳元件BGA。 相機識別、X/Y坐標系統調整位置、吸嘴旋轉調整方向，一般相機固定，貼片頭飛行劃過相機上空，進行成像識別，比鐳射識別耽誤一點時間，但可識別任何元件，也有實現飛行過程中的識別的相機識別系統，機械結構方面有其他犧牲。,2019/9/15,技轉課,37,MOUNT,轉塔型(Turret),元件送料器放于一個單座標移動的料車上，基板(PCB)放於一 個X/Y坐標系統移動的工作臺上，貼片頭安裝在一個轉塔上，工

21、作 時，料車將元件送料器移動到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在 取料位置取元件，經轉塔轉動到貼片位置(與取料位置成180度)，在 轉動過程中經過對元件位置與方向的調整，將元件貼放於基板上。,一般，轉塔上安裝有十幾到二十幾個貼片頭，每個貼片頭上安裝 24個真空吸嘴(較早機型)至56個真空吸嘴(現在機型)。由於轉塔的 特點，將動作細微化，選換吸嘴、送料器移動到位、取元件、元件識 別、角度調整、工作臺移動(包含位置調整)、貼放元件等動作都可以 在同一時間週期內完成，所以實現真正意義上的高速度。目前最快的 時間週期達到0.080.10秒鐘一片元件。,這類機型的優勢在於：,這類機型的缺點在於： 貼裝元件

22、類型的限制，並且價格昂貴。,2019/9/15,技轉課,38,MOUNT,對元件位置與方向的調整方法：,機械對中調整位置、吸嘴旋轉調整方向，這種方法能達到的精度有限，較晚的機型已再不採用。 相機識別、X/Y坐標系統調整位置、吸嘴自旋轉調整方向，相機固定，貼片頭飛行劃過相機上空，進行成像識別。,2019/9/15,技轉課,39,MOUNT,貼片機過程能力的驗證：,第一步：最初的24小時的連續回圈，期間機器必須連續無誤地工作。第二步：要求元件準確地貼裝在兩個板上，每個板上包括32個140引腳的玻璃心子元件。主板上有6個全局基準點，用作機器貼裝前和視覺測量系統檢驗元件貼裝精度的參照。貼裝板的數量視乎

23、被測試機器的特定頭和攝影機的配置而定 。 第三步：用所有四個貼裝芯軸，在所有四個方向：0 , 90 , 180 , 270貼裝元件。,一種用來驗證貼裝精度的方法使用了一種玻璃心子，它和一個“完美的”高引 腳數QFP的焊盤鑲印在一起，該QFP是用來機器貼裝的(看引腳圖)。通過貼裝一個 理想的元件，這裏是140引腳、0.025”腳距的QFP，攝影機和貼裝芯軸兩者的精度 都可被一致地測量到。除了特定的機器性能資料外，內在的可用性、生產能力和 可靠性的測量應該在多台機器的累積資料的基礎上提供。,2019/9/15,技轉課,40,MOUNT,貼片機過程能力的驗證：,第四步：用測量系統掃描每個板，可得出任

24、何偏移的完整列表。每個140引腳的玻璃心子包含兩個圓形基準點，相對於元件對應角的引腳布置精度為 0.0001”，用於計算X、Y和q 旋轉的偏移。所有32個貼片都通過系統測量，並計算出每個貼片的偏移。這個預定的參數在X和Y方向為 0.003”，q 旋轉方向為 0.2，機器對每個元件貼裝都必須保持。 第五步：為了通過最初的“慢跑”，貼裝在板面各個位置的32個元件都必須滿足四個測試規範：在運行時，任何貼裝位置都不能超出 0.003”或 0.2的規格。另外，X和Y偏移的平均值不能超過 0.0015”，它們的標準偏移量必須在0.0006”範圍內， q 的標準偏移量必須小於或等於0.047 ，其平均偏移量

25、小於 0.06 ，Cpk(過程能力指數process capability index) 在所有三個量化區域都大於1.50。這轉換成最小4.5s 或最大允許大約每百萬之3.4個缺陷(dpm, defects per million)。,2019/9/15,技轉課,41,MOUNT,貼片機過程能力的驗證：,3 = 2,700 DPM 4 = 60 DPM 5 = 0.6 DPM 6 = 0.002DPM,在今天的電子製造中，希望cmk要大於1.33，甚至還大得多。1.33的cmk也 顯示已經達到4工藝能力。6的工藝能力，是今天經常看到的一個要求，意 味著cmk必須至少為2.66。在電子生產中，D

26、PM的使用是有實際理由的，因為每 一個缺陷都產生成本。統計基數3、4、5、6和相應的百萬缺陷率(DPM)之間的 關係如下：,在實際測試中還有專門的分析軟體是JMP專門用於資料分析，這樣簡化了 整個的過程，得到的資料減少了人為的錯誤。,2019/9/15,技轉課,42,REFLOW,回流的方式：,紅外線焊接,紅外+熱風（組合）,氣相焊（VPS）,熱風焊接,熱型芯板（很少採用）,2019/9/15,技轉課,43,REFLOW,熱風回流焊過程中，焊膏需經過以下幾個階段：溶劑揮發，焊劑清除焊件表面的氧化物，焊膏的熔融、再流動以及焊膏的冷卻、凝固。,基本製程：,2019/9/15,技轉課,44,REFL

27、OW,工藝分區：,（一）預熱區 目的： 使PCB和元器件預熱，達到平衡，同時除去焊膏中的水份、溶劑，以防焊膏發生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較緩慢，溶劑揮發。較溫和，對元器件的熱衝擊盡可能小，升溫過快會造成對元器件的傷害，如會引起多層陶瓷電容器開裂。同時還會造成焊料飛濺，使在整個PCB的非焊接區域形成焊料球以及焊料不足的焊點。,2019/9/15,技轉課,45,REFLOW,（二）保溫區 目的：保證在達到再流溫度之前焊料能完全乾燥，同時還起著焊劑活化的作用，清除元器件、焊盤、焊粉中的金屬氧化物。時間約60120秒，根據焊料的性質有所差異。,工藝分區：,2019/9/15,技轉課,46,REFL

28、OW,（二）再流焊區 目的：焊膏中的焊料使金粉開始熔化，再次呈流動狀態，替代液態焊劑 潤濕 焊盤和元器件，這種潤濕作用導致焊料進一步擴展，對大多數焊料潤濕時間為6090秒。再流焊的溫度要高於焊膏的熔點溫度，一般要超過熔點溫度20度才能保證再流焊的品質。有時也將該區域分為兩個區，即熔融區和再流區。 （四）冷卻區 焊料隨溫度的降低而凝固，使元器件與焊膏形成良好的電接觸，冷卻速度要求同預熱速度相同。,工藝分區：,2019/9/15,技轉課,47,REFLOW,影響焊接性能的各種因素：,工藝因素,焊接前處理方式，處理的類型，方法，厚度，層 數。處理後到焊接的時間內是否加熱，剪切或經過 其他的加工方式。

29、,焊接工藝的設計,焊區：指尺寸，間隙，焊點間隙 導帶（佈線）：形狀，導熱性，熱容量 被焊接物：指焊接方向，位置，壓力，粘合狀態等,2019/9/15,技轉課,48,REFLOW,焊接條件,指焊接溫度與時間，預熱條件，加熱，冷卻速度 焊接加熱的方式，熱源的載體的形式（波長，導熱 速度等）,焊接材料,焊劑：成分，濃度，活性度，熔點，沸點等 焊料：成分，組織，不純物含量，熔點等 母材：母材的組成，組織，導熱性能等 焊膏的粘度，比重，觸變性能 基板的材料，種類，包層金屬等,影響焊接性能的各種因素：,2019/9/15,技轉課,49,REFLOW,幾種焊接缺陷及其解決措施,回流焊中的錫球,回流焊中錫球形

30、成的機理,回流焊接中出的錫球，常常藏於矩形片式元件兩端 之間的側面或細距引腳之間。在元件貼裝過程中，焊膏 被置於片式元件的引腳與焊盤之間，隨著印製板穿過回 流焊爐，焊膏熔化變成液體，如果與焊盤和器件引腳等 潤濕不良，液態焊錫會因收縮而使焊縫填充不充分，所 有焊料顆粒不能聚合成一個焊點。部分液態焊錫會從焊 縫流出，形成錫球。因此，焊錫與焊盤和器件引腳潤濕 性差是導致錫球形成的根本原因。,2019/9/15,技轉課,50,原因分析與控制方法,以下主要分析與相關工藝有關的原因及解決措施： 回流溫度曲線設置不當。焊膏的回流是溫度與時間的函數，如果未到達足夠的溫度或時間，焊膏就不會回流。預熱區溫度上升速

31、度過快，達到平頂溫度的時間過短，使焊膏內部的水分、溶劑未完全揮發出來，到達回流焊溫區時，引起水分、溶劑沸騰，濺出焊錫球。實踐證明，將預熱區溫度的上升速度控制在14C/s是較理想的。 如果總在同一位置上出現焊球，就有必要檢查金屬板設計結構。鋼板開口尺寸腐蝕精度達不到要求，對於焊盤大小偏大，以及表面材質較軟（如銅模板），造成漏印焊膏的外形輪廓不清晰，互相橋連，這種情況多出現在對細間距器件的焊盤漏印時，回流焊後必然造成引腳間大量錫珠的產生。因此，應針對焊盤圖形的不同形狀和中心距，選擇適宜的鋼板材料及範本製作工藝來保證焊膏印刷品質。,REFLOW,2019/9/15,技轉課,51,如果在貼片至回流焊的

32、時間過長，則因焊膏中焊料粒子的氧化，焊劑變質、活性降低，會導致焊膏不回流，焊球則會產生。選用工作壽命長一些的焊膏（至少4小時），則會減輕這種影響。另外，焊膏印錯的印製板清洗不充分，使焊膏殘留於印製板表面及通孔中。回流焊之前，被貼放的元器件重新對準、貼放，使漏印焊膏變形。這些也是造成焊球的原因。因此應加強操作者和工藝人員在生產過程的責任心，嚴格遵照工藝要求和操作規程行生產，加強工藝過程的品質控制。,REFLOW,2019/9/15,技轉課,52,REFLOW,立片問題（曼哈頓現象）,回流焊中立片形成的機理,矩形片式元件的一端焊接在焊 盤上，而另一端則翹立，這種現象 就稱為曼哈頓現象。引起該種現象

33、 主要原因是元件兩端受熱不均勻， 焊膏熔化有先後所致。,2019/9/15,技轉課,53,REFLOW,如何造成元件兩端熱不均勻：,有缺陷的元件排列方向設計。我們設想在再流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的再流焊限線，一旦焊膏通過它就會立即熔化。片式矩形元件的一個端頭先通過再流焊限，焊膏先熔化，完全浸潤元件的金屬表面，具有液態表面張力;而另一端未達到183C液相溫度，焊膏未熔化，只有焊劑的粘接力，該力遠小於再流焊焊膏的表面張力，因而，使未熔化端的元件端頭向上直立。因此，保持元件兩端同時進入再流焊限線，使兩端焊盤上 的焊膏同時熔化，形成均衡的液態表面張力，保持元件位置不變。,2019/9/15,技轉課,

34、54,在進行汽相焊接時印製電路元件預熱不充分。汽相焊是利用惰性液體蒸汽冷凝在元件引腳和PCB焊盤上時，釋放出熱量而熔化焊膏。汽相焊分平衡區和飽和蒸汽區，在飽和蒸汽區焊接溫度高達217C，在生產過程中我們發現，如果被焊元件預熱不充分，經受一百多度的溫差變化，汽相焊的汽化力容易將小於1206封裝尺寸的片式元件浮起，從而產生立片現象。我們通過將被焊元件在高低箱內以145C-150C的溫度預熱1-2分鐘，然後在汽相焊的平衡區內再預熱1分鐘左右，最後緩慢進入飽和蒸汽區焊接消除了立片現象。,焊盤設計品質的影響。若片式元件的一對焊盤大小不同或不對稱，也會引起漏印的焊膏量不一致，小焊盤對溫度回應快，其上的焊膏

35、易熔化，大焊盤則相反，所以，當小焊盤上的焊膏熔化後，在焊膏表面張力作用下，將元件拉直豎起。焊盤的寬度或間隙過大，也都可能出現立片現象。嚴格按標準規範進行焊盤設計是解決該缺陷的先決條件。,REFLOW,2019/9/15,技轉課,55,REFLOW,細間距引腳橋接問題,導致細間距元器件引腳橋接缺陷的主要因素有： 漏印的焊膏成型不佳； 印製板上有缺陷的細間距引線製作； 不恰當的回流焊溫度曲線設置等。 因而，應從鋼板的製作、網印製程、回流焊製程等關鍵 工序的品質控制入手，盡可能避免橋接隱患。,2019/9/15,技轉課,56,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,1.吹孔 BLOWHOLES 焊點中（S

36、OLDER JOINT）所出現的孔洞，大者稱為吹孔，小者叫做針孔，皆由膏體中的溶劑或水分快速氧化所致。,調整預熱溫度，以趕走過多的溶劑。 調整錫膏粘度。 提高錫膏中金屬含量百分比。,問題及原因 對 策,2.空洞 VOIDS 是指焊點中的氧體在硬化前未及時逸出所致，將使得焊點的強度不足，將衍生而致破裂。,調整預熱使儘量趕走錫膏中的氧體。 增加錫膏的粘度。 增加錫膏中金屬含量百分比。,2019/9/15,技轉課,57,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,問題及原因 對 策,3.零件移位元及偏斜 MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊後移位元的原因可能有：錫膏印不准、厚度不均、

37、零件放置不當、熱傳不均、焊墊或接腳之焊錫性不良，助焊劑活性不足，焊墊比接腳大的太多等，情況較嚴重時甚至會形成碑立。（TOMBSTONING 或 MAMBATHAN EFFECT，或 DRAWBRIGING），尤以質輕的小零件為甚。,改進零件的精准度。 改進零件放置的精准度。 調整預熱及熔焊的參數。 改進零件或板子的焊錫性。 增強錫膏中助焊劑的活性。 改進零件及與焊墊之間的尺寸比例。 不可使焊墊太大。,2019/9/15,技轉課,58,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,問題及原因 對 策,4.縮錫 DEWETTING 零件腳或焊墊的焊錫性不佳。5.焊點灰暗 DULL JINT 可能有金屬雜質污染

38、或給錫成份不在共熔點，或冷卻太慢，使得表面不亮。6.不沾錫 NON-WETTING 接腳或焊墊之焊錫性太差，或助焊劑活性不足，或熱量不足所致。,改進電路板及零件之焊錫性。 增強錫膏中助焊劑之活性。防止焊後裝配板在冷卻中發生震動。 焊後加速板子的冷卻率。提高熔焊溫度。 改進零件及板子的焊錫性。 增加助焊劑的活性。,2019/9/15,技轉課,59,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,問題及原因 對 策,7.焊後斷開 OPEN 常發生於J型接腳與焊墊之間，其主要原因是各腳的共面性不好，以及接腳與焊墊之間的熱容量相差太多所致（焊墊比接腳不容易加熱及蓄熱）。,改進零件腳之共面性 增加印膏厚度，以克服共面

39、性之少許誤差。 調整預熱，以改善接腳與焊墊之間的熱差。 增加錫膏中助焊劑之活性。 減少焊熱面積，接近與接腳在受熱上的差距。 調整熔焊方法。 改變合金成份（比如將63/37改成10/90，令其熔融延後，使焊墊也能及時達到所需的熱量）。,2019/9/15,技轉課,60,AOI,自動光學檢查(AOI： Automated Optical Inspection),運用高速高精度視覺處理技術自動檢測PCB板上各種 不同帖裝錯誤及焊接缺陷，PCB板的範圍可從細間距高密 度板到低密度大尺寸板，並可提供線上檢測方案，以提高 生產效率，及焊接品質。,通過使用AOI作為減少缺陷的工具，在裝配工藝過程 的早期查找

40、和消除錯誤，實現良好的程序控制。早期發 現缺陷將避免將壞板送到隨後的裝配階段，AOI將減少修 理成本將避免報廢不可修理的電路板。,2019/9/15,技轉課,61,通過使用AOI作為減少缺陷的工具，在裝配工藝過程的早期查找和消除錯誤，以實現良好的程序控制。早期發現缺陷將避免將壞板送到隨後的裝配階段，AOI將減少修理成本將避免報廢不可修理的電路板。,由於電路板尺寸大小的改變提出更多的挑戰，因為它使手工檢查更加困難。為了對這些發展作出反應，越來越多的原設備製造商採用AOI。,為什麼使用AOI,AOI,2019/9/15,技轉課,62,AOI檢查與人工檢查的比較,AOI,2019/9/15,技轉課,

41、63,高速檢測系統與PCB板帖裝密度無關 快速便捷的編程系統- 圖形介面下進行-運用帖裝資料自動進行資料檢測-運用元件資料庫進行檢測資料的快速編輯 運用豐富的專用多功能檢測演算法和二元或灰度水平光學成像處理技術進行檢測 根據被檢測元件位置的瞬間變化進行檢測視窗的自動化校正，達到高精度檢測 通過用墨水直接標記於PCB板上或在操作顯示器上用圖形錯誤表示來進行檢測電的核對,主 要 特 點,AOI,2019/9/15,技轉課,64,可檢測的元件,元件類型 -矩形chip元件（0805或更大） -圓柱形chip元件 -鉭電解電容 -線圈 -電晶體 -排組 -QFP,SOIC（0.4mm 間距或更大） -

42、連接器 -異型元件,AOI,2019/9/15,技轉課,65,AOI,檢測項目 -無元件：與PCB板類型無關 -未對中：（脫離） -極性相反：元件板性有標記 -直立：編程設定 -焊接破裂：編程設定 -元件翻轉：元件上下有不同的特徵 -錯帖元件：元件間有不同特徵 -少錫：編程設定 -翹腳：編程設定 -連焊：可檢測20微米 -無焊錫：編程設定 -多錫：編程設定,2019/9/15,技轉課,66,影響AOI檢查效果的因素,影響AOI檢查效果的因素,內部因素,外部因素,部 件,貼 片 質 量,助 焊 劑 含 量,室 內 溫 度,焊 接 質 量,AOI 光 度,機 器 內 溫 度,相 機 溫 度,機 械

43、 系 統,圖 形 分 析 運 算 法 則,AOI,2019/9/15,技轉課,67,序號 缺陷 原因 解決方法,1 元器件移位 安放的位置不對 校準定位座標焊膏量不夠或定位壓力不夠 加大焊膏量，增加安放元器件焊膏中焊劑含量太高， 的壓力在再流焊過程中焊劑的 減小錫膏中焊劑的含量流動導致元器件移動,2 橋接 焊膏塌落 增加錫膏金屬含量或黏度焊膏太多 減小絲網孔徑，增加刮刀壓力加熱速度過快 調整再流焊溫度曲線,3 虛焊 焊盤和元器件可焊性差 加強 PCB 和元器件的篩選印刷參數不正確 檢查刮刀壓力、速度再流焊溫度和升溫速度不當 調整再流焊溫度曲線,不良原因列表,2019/9/15,技轉課,68,序

44、號 缺陷 原因 解決方法,4 元器件豎立 安放的位置移位 調整印刷參數焊膏中焊劑使元器件浮起 採用焊劑較少的焊膏印刷焊膏厚度不夠 增加焊膏厚度加熱速度過快且不均勻 調整再流焊溫度曲線採用Sn63/Pb37焊膏 改用含 Ag 的焊膏,6 焊點錫過多 絲網孔徑過大 減小絲網孔徑焊膏黏度小 增加錫膏黏度,5 焊點錫不足 焊膏不足 擴大絲網孔徑焊盤和元器件焊接性能差 改用焊膏或重新浸漬元件再流焊時間短 加長再流焊時間,不良原因列表,2019/9/15,技轉課,69,ESD (Electro-Static Discharge,即靜電釋放),Whats ESD？,ESD,怎樣能產生靜電？ ? 摩擦電 ?

45、靜電感應 ? 電容改變 在日常生活中，可以從以下多方面感覺到靜電 閃電 冬天在地墊上行走以及接觸把手時的觸電感 在冬天穿衣時所產生的劈啪聲 這些似乎對我們沒有影響，但它對電子元件及電子 線路板卻有很大的衝擊。,2019/9/15,技轉課,70,對靜電敏感的電子元件,晶片種類,靜電破壞電壓,VMOS MOSFET Gaa SFET EPROM JFET SAW OP-AMP CMOS,30-1,800 100-200 100-300 100- 140-7,200 150-500 190-2,500 250-3,000,ESD,2019/9/15,技轉課,71,電子元件的損壞形式有兩種完全失去功能

46、 器件不能操作 約占受靜電破壞元件的百分之十間歇性失去功能 器件可以操作但性能不穩定，維修次數因而增加 約占受靜電破壞元件的百分之九十 在電子生產上進行靜電防護，可免： 增加成本 減低品質 引致客戶不滿而影響公司信譽,ESD,2019/9/15,技轉課,72,從一個元件產生以後，一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電 的威脅。這一過程包括：元件製造：包含製造、切割、接線、檢驗到交貨。 印刷電路板：收貨、驗收、儲存、插入、焊接、品管、包裝到出貨。 設備製造：電路板驗收、儲存、裝配、品管、出貨。 設備使用：收貨、安裝、試驗、使用及保養。其中最主要而又容易疏忽的一點卻是在元件的傳送與運輸的過程。,E

47、SD,遭受靜電破壞,2019/9/15,技轉課,73,靜電防護要領 靜電防護守則原則一：在靜電安全區域使用或安裝靜電敏感元件 原則二：用靜電屏蔽容器運送及存放靜電敏感元件或電路板 原則三：定期檢測所安裝的靜電防護系統是否操作正常 原則四：確保供應商明白及遵從以上三大原則,ESD,2019/9/15,技轉課,74,ESD,1.避免靜電敏感元件及電路板跟塑膠製成品或工具（如電腦，電腦及電腦終端機）放在一起。 2.把所有工具及機器接上地線。 3.用靜電防護桌墊。 4.時常遵從公司的電氣安全規定及靜電防護規定。 5.禁止沒有系上手環的員工及客人接近靜電防護工作站。 6.立刻報告有關引致靜電破壞的可能。,靜電防護步驟,2019/9/15,技轉課,75,品質控制,總次品機會=總檢查數目每件產品潛在次品機會,（次品的數目總次品的機會）1000000=PPM（Parts Per Million)或DPMO（Defection Per Million Opportunities),影響各行各業的ISO9000出現。在品質管理上，它是一個很好的制度。可是， 這些檔管理只產生官僚化現象。這制度只可以保證現有品質要求，但在產 品不斷改善(Continuous Improvement)方面，並沒有什麼貢獻。,