新人培訓-SMT工藝

SMT的特點

組裝密度高、電子產品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%?？煽啃愿?、抗振能力強。焊點缺陷率低。高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。易于實現自動化，提高生產效率。降低成本達30%~50%。節省材料、能源、設備、人力、時間等，為什么要用表面貼裝技術(SMT)？

電子產品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小電子產品功能更完整，所采用的集成電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件，產品批量化，生產自動化，廠方要以低成本高產量，出產優質產品以迎合顧客需求及加強市場競爭力電子元件的發展，集成電路(IC)的開發，半導體材料的多元應用電子科技革命勢在必行，追逐國際潮流SMT有關的技術組成

電子元件、集成電路的設計制造技術電子產品的電路設計技術電路板的制造技術自動貼裝設備的設計制造技術電路裝配制造工藝技術裝配制造中使用的輔助材料的開發生產技術SMT表面貼裝的步驟第一步為制造著想的產品設計（DFM,DesignforManufacture)第二步工藝流程的控制第三步焊接材料第四步絲印第五步黏合劑/環氧膠及滴膠第六步貼放元件第七步焊接第八步清洗第九步測試/檢查第十步返工與修理第一步為制造著想的產品設計（DFM,DesignforManufacture)雖然對DFM有各種的定義，但有一個基本點是為大家所認同的，那就是在新產品開發的構思階段，DFM就必須有具體表現，以求在產品制造的階段，以最短的周期、最低的成本，達到盡可能高的產量。第二步工藝流程的控制

隨著作為銷售市場上具有戰略地位的英特網和電子商務的迅猛發展，OEM面臨一個日趨激烈的競爭形勢，產品開發和到位市場的時機正在戲劇性的縮短，邊際利潤的壓力事實上已有增加。同時合約加工商(CM)發現客戶要求在增加：生產必須具有資格并持有執照，產品上的電子元件必需有效用和有可追溯性。這樣，文件的存檔已成為必不可少的了。第三步焊接材料

理解錫膏及其如何工作，將對SMT過程的相互作用有更好的了解。適當的評估技術用來保證與錫膏相聯系的生產線的最佳表現。第四步絲印

在表面貼片裝配的回流焊接中，錫膏是元件引腳或端點和電路板上焊盤之間的連接介質。除了錫膏本身之外，絲印之中有各種因素，包括絲印機，絲印方法和絲印過程的各個參數。其中絲印過程是重點。第五步黏合劑/環氧膠及滴膠

必須明確規定黏合劑的稠密度、良好的膠點輪廓、良好的濕態和固化強度、膠點大小。使用CAD或其它方法來告訴自動設備在什么地方滴膠點。滴膠設備必需有適當的精度、速度和可重復性，以達到應用成本的平衡。一些典型的滴膠問題必須在工藝設計時預計到第六步貼放元件今天的表面面貼片設備備不僅要能能夠準確貼貼放各種元元件，而且且要能夠處處理日益變變小的元件件包裝。設設備必須保保持其機動動性，來適適應可能變變成電子包包裝主流的的新元件。。設備使用用者-OEM和CM-正面臨臨激動人心心的時刻，，成功的關關鍵在于貼貼片設備供供應商滿足足顧客要求求和在最短短的時間內內提交產品品的能力。。第七步焊接批量回流焊焊接，過程程參數控制制，回流溫溫度曲線的的效果，氮氮氣保護回回流，溫度度測量和回回流溫度度曲線優化化。第八步清洗清洗時常被被描述成““非增值””過程，但但這樣現實實嗎？或者者是太過簡簡化，以致致于阻礙了了對復雜事事物的仔細細思考。沒沒有可靠的的產品和最最低的成本本，一個公公司在今天天的環球經經濟中無以以生存。因因此制造過過程中的每每一步都必必須經過仔仔細檢查以以確保其有有助于整個個成功。第九步測試/檢查查選擇測試和和檢查的策策略是基于于板的復雜雜性，包括括許多方面面：表面貼貼片或通孔孔插件，單單面或雙面面，元件數數量（包括括密腳），，焊點，電電氣與外觀觀特性，這這里，重點點集中在元元件與焊點點數量。第十步返工與修理不把返工看作作“必須的不不幸”，開明明的管理者明明白，正確的的工具和改進進的技術員培培訓的結合，，可使返工成成為整個裝配配工序中一個個高效和有經經濟效益的步步驟。錫膏1.前言2.錫膏的種種類3.錫膏的成成份4.錫膏的選選擇5.錫膏的檢檢測標準規範範6.錫膏的使使用方法及操操作程序7.表面黏著著組裝實務之之影響*PCB之組裝製程主主要分為兩種種，表面黏著著技術(SMTsolder)及及傳統波銲過過錫爐(wavesolder)。在西元1992年前前不論SMT或wavesolder全部都都使用CFC為溶劑將助助銲劑洗掉，，自從1996年1月1日禁產CFC後，wavesolder製製程已由CFC改用HCFC、水洗洗及免洗製程程；但在SMTsolder方面面，超過7成成以上業者已已改成免洗製製程。*SMT技術術之主要製程程是在PCB銲墊(PAD)上印上上錫膏後，將將SMT零件件放在錫膏上上，再經過高高溫reflow把SMT零件銲在在PCB上面面。以往用CFC溶劑清清洗flux，如此不會會影響銲點及及電性；但在在免洗製程中中SMT錫膏膏之助銲能力力不能太強，，否則會增加加兩個相近零零件之表面絕絕緣阻抗，而而使漏電流變變大，導致整整個電子系統統無法正常運運作，嚴重者者可能會腐食食錫點，所以以使用免洗flux之錫錫膏於SMT時必須要執執行S.I.R(表面絕絕緣阻抗)的的測試。*由此可知在在免洗製程中中，SMT所所用於錫膏內內flux之之活性不能太太強，因此為為彌補SMT免洗製程中中之flux助銲能力的的不足，必須須從其他方面面著手才能使使免洗製程的的良率和以前前使用CFC清洗flux的製程一一樣好前言*目前在SMT製程上上所使用之錫錫膏主要分為為RA(清洗型型)及RMA(免洗洗型),這兩種錫膏膏主要之最大大差異,在於於錫膏當中之之助銲劑其活活性的強弱來來區分,一般般來說,由於於RA型錫膏需需經過清洗之之動作,因此此活性較強,銲錫性也較較好:反之,RMA型錫膏因無需需清洗,而為為了保持產品品“可靠度””,不被銲後後殘留之殘渣渣所腐蝕,所所以其活性較較弱,銲錫性性也較差,因因而需在N2的環境下下才能維持產產品的良率。。*何謂活性的的強弱,其區區別主要在於於錫膏助銲劑劑當中添加了了多少比例的的活性劑,也也就是添加了了多少的鹵素(氯、溴溴、氟)或有機酸,依照目前現現有的國際檢檢測之標準規規範或工研院院測試所依照照之規範,皆皆以IPC-TM-650規規範為基準,但是由於各各種規範並未未明定錫膏當當中鹵素添加加量不得超過過的比例,因因此所有RMA型錫膏皆皆須通過一些些定性測試,如“銅鏡試驗”、“銅板腐蝕試驗驗”、“鉻酸銀試驗”,以上為迴迴銲前之測試試,而在迴銲銲後之基板,更需要進行行表面絕緣阻抗抗(S.I.R)測試。*簡單來說,RA型的錫膏不論論在“光澤度度”、“銲錫錫性”都優於於RMA型錫膏膏,但是在““電器的信賴賴性(可靠度度)”卻不如如RMA型,但由於環保保意識的高漲漲,因而不得得不導入免洗洗製程,也迫迫使錫膏廠商商必須忍痛降降低錫膏的活活性(RMA型),以確確保產品的可可靠度,因此此廠商在選擇擇錫膏的同時時,務必注意意到“活性劑劑添加量”的的數據。錫膏的種類錫膏的組成主主要是由特定定的錫粉合金金與助銲劑共共同構築形成成的物質。在在此將以此二二大類加以簡簡述如下:錫粉合金:目前市面上所所用之錫粉合合金主要以Sn63:Pb37、Sn62:Pb36:Ag2的成份份為主;錫粉粉形狀為球形形或橢圓形;錫粉粒徑為為20-45、25-45或20-38μm;選擇何種合合金成份或粒粒徑之錫粉,需依照產品品零件的特性性來決定。助銲劑:由於各家廠商商所使用之成成份不同,在在此僅就其作作用加以簡述述。1.松香(rosin)/樹脂(Resin):可分為天然然及合成兩種種2.溶劑(solvent):用以調整(降低)錫膏膏黏度3.活性劑(activator):用以清除待銲銲金屬表面上上的氧化物4.增稠劑(thickeners):用以調整(增增加)錫膏黏黏度5.流變劑(rheologicaladditives):用以防止錫錫膏在印刷後後發生崩塌現現象6.其它添加加劑:各家廠牌錫錫膏之不同配配方在廠商所提供供之錫膏成份份分析表中,必須詳實記記載的項目分分別為:“錫錫粉合金之比比例”、“金金屬與助銲劑劑之比例”、、“錫粉粒徑徑”、“錫膏膏黏度”以及及最為重要的的“鹵素(活活性劑)含有有量”。以下將以圖片片及文字再輔輔助說明錫膏的成份何謂SolderPaste何謂SolderPaste錫粉的製造方方式SolderPaste(SolderPowder)錫粉於顯微鏡鏡底下的放大大圖示(此為為真球狀錫粉粉,另外也有有不定形狀的的錫粉,目前前已經很少在使使用)SolderPaste(SolderPowder)*在SMT製製程中，欲製製造出一項完完美的產品，，良率的提升升，除了錫膏膏之外，有關關印刷作業中中各項設定數數據.鋼板的的開法.零件件置取機.迴迴銲爐.溫度度設定..等等，都有密切切關聯，但是是在設備條件件無法變動下下，我們勢必必要學習如何何以錫膏的特特性及數據設設定的變更來來解決問題。。*首先了解產產品名稱，基基板的種類，，零件的種類類，根據調查查目前基板主主要有：噴錫錫板.鍍(化化)金板.鍍鍍K金板.鍍鍍鎳板.裸銅銅板.軟板，，其中前兩項項較容易生產產，後四項問問題較多；零零件上以SOP.QFP零件腳尾端端及connector鍍金腳的吃吃錫狀態為常常見問題，另另外CHIP(0402)的立碑問問題及BGA空銲問題也也時常發生，，因此初期可可藉由這幾點點來解決問題題的所在。*大部分RMA型錫膏，，最主要的弱弱點，在於其其銲錫性的表表現較差，最最大的關鍵點點就是鹵素的的含有量，所所以我們必須須向客戶強調調，新產品的的銲錫性在零零件腳的爬升升性、包覆性性、光澤度…….等，在未未開啟N2的的情況下，絕絕對有把握達達到RMA型型在N2情況況下，所展現現的吃錫狀態態。*以下圖示為為SMT流程程圖及錫膏使使用上應注意意事項的圖示示,若能確實實做好,將有有助於提高產產品的良率錫膏的選擇SolderPaste(RequiredProperties)表面黏著製程程之圖示SolderPaste目前較具公信信力檢測錫膏膏之規範有許許多種,如IPC、JIS、QQ、、MIL….等,由於國內內較具公信力力的檢測單位位“工研院””主要是以IPC之標準準規範為基準準,所以在此此將就IPC規範當中所所列舉之測試試方法作一簡簡述如下:1.銅鏡試驗法:本法是用以以檢查助銲劑劑腐蝕性的強強弱，其做法法是在一長方方型的玻璃片片上，以真空空蒸著方式塗塗上一層薄銅銅，再滴以標標準的助銲劑劑及所欲檢測測的助銲劑，，然後置於環環境控制的溫溫濕箱中24小時，以比比較各受檢者者的腐蝕程度度如何。(依依IPC-TM-650,2、3、32)2.鉻酸銀試驗:助銲劑或其抽抽出液之腐蝕蝕性如何，可可按IPC-TM-650中的2、、3、33之之試紙法去進進行檢測。3.鹵化物含量:助銲劑腐蝕蝕性的程度如如何，可透過過鹵化物含量量之檢測而加加以評估。即即以助銲劑固固形物中氯的的等值含量作作為具體表達達之方式。助助銲劑之固形形物須按4、、3、2節加加以測定，而而鹵化物之檢檢測則可按IPC-TM-650中中2、3、35法去進行行。4.表面絕緣組抗抗(SIR):助銲劑殘渣渣在已清洗或或未清洗的情情況下,需經經過168hr,85℃85%RH之測測試條件下,其最終測試試之表面阻抗抗值要大於100MΩ,可按IPC-TM-6505中2、6、3、3法去去進行行。重要說說明：：在JIS及QQ的的規範範中,有另另外測測試水溶液液抵抗抗這個項項目,其最最初及及最終終的測測試值值均需需大於於100,000ΩΩCM錫膏的的檢測測標準準規範範(1)、保保存方方法成品保保管要要控制制在0-10℃℃的環環境下下。使用期期限為為5個個月(未開開封)。不可放放置於於陽光光照射射處。。(2)、操操作注注意事事項非作業業者不不可操操作使使用。。使用時時須戴戴手套套和眼眼鏡等等保護護用具具。若與皮皮膚接接觸時時,使使用乙乙醇或或IPA……等溶溶劑擦擦拭。。(3)、使使用方方法開封前前須將將溫度度調回回使用用環境境溫度度上,回溫溫時間間2-3小小時,禁止止使用用其它它加熱熱器使其溫溫度上上昇的的作法法。開封後後須充充份攪攪拌,使用用攪拌拌機時時間為為1-3min,視視攪拌拌機機機種而而定。。當天未未使用用完之之錫膏膏,不不可與與尚未未使用用之錫錫膏共共同置置放,應另另外存存放在在別的的容器器之中,以確確保品品質的的穩定定性。。錫膏印印刷在在基板板後,建議議於6-8小時時內置置放零零件完完成部部品著著裝。。室內溫溫度請請控制制在22-28℃,濕度度RH30-60%為最最好作作業環環境。。欲擦拭拭印刷刷錯誤誤的基基板,建議議使用用乙醇醇、IPA或去去漬油油等。。如需調調整錫錫膏黏黏度時時,請請使用用專用用稀釋釋劑SLOV-H。。錫膏的的使用用方法法及操操作程程序在實際際組裝裝的情情況下下,將將朝向向印刷刷性、、銲錫錫性及及信賴賴性三三大類類作一一探討討：1、印印刷性性：a.粉粉末粒粒徑與與鋼版版的開開口大大小的的相關關性b.黏黏度及及黏著著指數數(Thixotropy)與鋼鋼版脫脫模的的關連連性c.黏黏度與與溫度度的關關連性性2.、、銲錫錫性：：a.活活性性劑的的添加加量b.活活性性劑的的種類類(鹵鹵素及及有機機酸)c.Reflow的溫溫度3.、、信賴賴性：：a.清清洗洗或免免清洗洗b.SIR(表面面絕緣緣阻抗抗)c.活活性劑劑的殘殘留量量表面黏黏著組組裝實實務之之影響響印刷機機(PRINTER)MPM2000MPM3000MPM2000/3000印印刷機機比較GeneralBoardHandlingPrintHeadStencilSqueegeeVisionsystemProgramGeneralModelUltraprint3000HiEUltraprint2000HiELength(inches)6363Width(inches)6346Height(inches)6064AutomationFullyautomaticFullyautomaticBoardHandlingPrintHeadStencilSqueegeeVisionsystemProgram貼片機機的種種類拱架型型(Gantry):QP242,QP341轉塔型型(Turret):CP642,CP643,CP742拱架型型(Gantry)的特點點(一一)元件送送料器器、基基板(PCB)是固定定的，，貼片片頭(安裝裝多個個真空空吸料料嘴)在送送料器器與基基板之之間來來回移移動，，將元元件從從送料料器取取出，，經過過對元元件位位置與與方向向的調調整，，然后后貼放放于基基板上上。由由于貼貼片頭頭是安安裝于于拱架架型的的X/Y坐標移動動橫梁上上，所以以得名。。對元件位位置與方方向的調調整方法法：1)、機械械對中調調整位置置、吸嘴嘴旋轉調調整方向向，這種種方法能能達到的的精度有有限，較較晚的機機型已再再不采用用。2)、激光光識別、、X/Y坐標系統統調整位位置、吸吸嘴旋轉轉調整方方向，這這種方法法可實現現飛行過過程中的的識別，，但不能能用于球球柵列陳陳元件BGA。。3)、、相機識別別、X/Y坐標系統統調整位位置、吸吸嘴旋轉轉調整方方向，一一般相機機固定，，貼片頭頭飛行劃劃過相機機上空，，進行成成像識別別，比激激光識別別耽誤一一點時間間，但可可識別任任何元件件，也有有實現飛飛行過程程中的識識別的相相機識別別系統，，機械結結構方面面有其它它犧牲。。拱架型(Gantry)的特點(二)這種形式式由于貼貼片頭來來回移動動的距離離長，所所以速度度受到限限制?，F現在一般般采用多多個真空空吸料嘴嘴同時取取料(多多達上十十個)和和采用雙雙梁系統統來提高高速度，，即一個個梁上的的貼片頭頭在取料料的同時時，另一一個梁上上的貼片片頭貼放放元件，，速度幾幾乎比單單梁系統統快一倍倍。但是是實際應應用中，，同時取取料的條條件較難難達到，，而且不不同類型型的元件件需要換換用不同同的真空空吸料嘴嘴，換吸吸料嘴有有時間上上的延誤誤。這類機型型的優勢勢在于：：系統結結構簡單單，可實實現高精精度，適適于各種種大小、、形狀的的元件，，甚至異異型元件件，送料料器有帶帶狀、管管狀、托托盤形式式。適于于中小批批量生產產，也可可多臺機機組合用用于大批批量生產產。轉塔型(Turret)的特點(一)元件送料料器放于于一個單單坐標移移動的料料車上，，基板(PCB)放于一個個X/Y坐標系統統移動的的工作臺臺上，貼貼片頭安安裝在一一個轉塔塔上，工工作時，，料車將將元件送送料器移移動到取取料位置置，貼片片頭上的的真空吸