锡炉制程技术

HUNG1錫爐製程技術HUNG2壹、錫爐基本配備貳、輔助設備儀器參、製程應用肆、問題剖析HUNG3壹、錫爐基本配備錫爐的基本配備為：一、助銲槽二、空氣刀（風刀）三、預溫加熱器四、銲錫槽五、爪輸送帶六、冷卻風扇七、控制面板組合而成、再依功能及效益增加其他附屬設備。HUNG4一、助銲槽助銲劑主要的功能為：(一)清潔被銲接物金屬表面的氧化膜。(二)在銲接物表面形成一液態的保護膜隔絕高溫時四周的空氣，防止金屬表面的再氧化。(三)降低銲錫的表面張力，增加其擴散能力。(四)增加毛細管現象，使銲錫流動性良好順利完成銲接。助銲槽型式：於製程中存放助銲劑之裝置其型態可分為發泡式、噴霧式、滾筒式三種。HUNG5發泡管中有無以數計的小孔，作發泡和敷上基本上的助銲劑作用。啟動時因FLUX需要不斷的釋出，以至FLUX造成揮發，故使用量大。另因經常曝露於空氣中，常造成FLUX比重不同，須常添加稀釋劑調和比重。如圖發泡式HUNG6噴霧式靠SENSOR感應以噴頭於PC板經過時噴霧。以吉電而言有固定及NOZZLE往復式兩種。PC板經噴霧區時，才進行噴霧，免去等待PC板前不必要的用量及曝露於空氣中之不必要的揮發，與發泡式比較約可省下30%FLUX用量。如圖HUNG7吉電噴霧機的功能比較：NOZZLE往復式噴霧機1.利用高壓真空原理將FLUX經由噴嘴產生霧狀顆粒2.其往復行程由驛碼器經由電流送至PLC再由PLC自行設定3.其噴距視PCB之寬度、大小由光電來自動調整4.其噴霧之設計針對S.M.D.零件之死角及陰影效應部位進行完美塗佈5.FLUX比重因採用高壓真空原理絕不揮發不用每2小時作Ph值滴定試驗，也無需加裝自動比重控制6.FLUX密閉，且助銲劑不揮發，比傳統發泡減少2/3用量比滾筒減少1/2用量7.保養容易只需一星期保養一次噴頭8.操作方便，完全由PLC控制定點式噴霧機1.噴霧行徑寬窄距離不易調整，需由人工自行調整2.FLUX易揮發，需經常測定其FLUX的比重或要加裝自動比重控制器，且每2小時需做滴定試驗3.針對SMD多層板較不易塗沾FLUX4.FLUXTANK開放噴霧量易揮發消耗量大HUNG8滾筒式為ㄧ圓筒型，軸心旋轉，軸緣沾FLUX再由軸心往上噴霧。具有FLUX回收功能，因工作方式FLUX需不斷釋出，易造成揮發，比重不一的情況。如圖HUNG9二、空氣刀空氣刀主要的功能為：此設備由空氣管中吹出空氣去除過多的助銲劑，使助銲劑更均勻分怖於PC板上。噴向須有角度，不可垂直噴，防止將FLUX噴上PC板零件面上。HUNG10三、預溫盤預溫盤主要的功能為：(一)先行將助銲劑活化，去除銲點處表面的污染。(二)將助銲劑內所含之水，及溶劑去除，防止在PC板通過錫槽(波)時發生噴濺。(錫球產生)(三)可去除PC板所含之部份水氣，尤其對於減少貫穿孔(PTH)銲點之氣泡有正向效果。(四)提高PC板與零件之溫度，減低熱衝擊(ThermalShock)及熱應力(ThermalStress)。HUNG11於製程中存放於助銲槽與錫槽之間可分為電熱管、板狀加熱器、紅外線加熱器三種。預溫盤型式一般電熱管板狀加熱器紅外線加熱器HUNG12四、銲錫槽銲錫主要的功能為：(一)如果金屬表面已經塗上助銲劑及加熱至適當溫度，幾乎所有銲錫都會與金屬結合，一般銲錫主要成份是以錫(SN)與鉛為主，而其中又以接近最低熔點的組成且有共熔點63%錫與37%鉛之合金才是所需的性質，而目前波銲的應用以60/40＆63/37合金為主。(二)主要目的乃利用快速銲錫方式防止零件受熱太久造成傷害或脫落等問題達到量產要求。HUNG13於製程中存放銲錫之裝置其型態可分為單波峰與雙波峰銲錫槽兩種。以吉電而言有U型及V型銲錫槽兩種。單波鋒焊錫爐雙波鋒焊錫爐吉電V型焊錫爐HUNG14五、爪輸送帶此設備用鎖於輸送鏈的基板抓爪，利用軌道輸送設備使基板順利進入製程銲接作業中。。抓爪依各家廠商配備及要求而不同。HUNG15六、冷卻風扇此設備置於錫爐PC板出口。吹出空氣冷卻基板。須向外吹，勿朝錫爐內吹避免影嚮爐內恆溫。HUNG16七、控制面板此設備置於錫爐外殼上。調整及啟動銲錫爐各製程功能及設定。HUNG17貳、輔助設備儀器錫爐的輔助設備儀器用品為：一、DIPTEST二、水平量器三、比重計四、高溫玻璃（透明纖維板）五、熱感紙HUNG18一、DIPTESTER量測錫爐各製程條件與控制箱所設訂的條件是否相同或差異。功能特性a.可感應助銲劑發泡高度夠不夠。b.可感應錫波高度是否足夠。c.顯示PC板經過第一波及第二波錫爐之銲接溫度及時間，並顯示第一波加第二波錫爐之總接觸時間。d.底座夾具為可調式。HUNG19三、比重計量測及調整助焊槽內FLUX比重。四、高溫玻璃（透明纖維板）量測FLUX槽發泡及錫爐噴錫狀況。量測及調整錫爐軌道角度。吉電錫爐角度調整為每調高1度，即需調高5.5公分。二、水平量計HUNG20五、熱感紙量測FLUX噴霧狀況。圖為吉電NOZZLE往復式噴霧機，噴霧狀況。HUNG21參、製程應用一、錫爐基本設定二、製程注意事項三、設計注意事項HUNG22一、輸送帶二、FLUX三、預溫盤四、噴錫高度五、吃錫角度六、錫爐溫度七、DIPTIME一、錫爐基本設定1.2m/min~1.4m/min45~50cc/min105℃~125℃2.0~3sec7mm5~7°245℃~250℃HUNG23二、基板製程中注意事項(1).軌道鬆緊度調整：a.基板寬度依各錫爐入口調整＋5～84㎜。b.繞二圈或CHK連續30片後無任何異常即可判定OK。(3).發泡槽調整：a.發泡式。檢測發泡槽與FINGER之間距約10㎜。b.噴霧式。以熱感紙檢驗噴霧量及狀況。(2).輸送帶與錫槽調整：間距約7㎜。HUNG24(5).預熱要求：由於SMT零件在錫爐製程中有些要浸入溶融銲錫中，故零件受熱衝擊較大，對於預熱的需求其加熱速率(溫昇-溫度上昇時間)不能超過2℃/SEC，同時預熱後之溫度應不低於第一個錫槽溫度100℃以下。最好為105℃。(6).預熱時間：a.PC板預熱溫度過高，錫便不易附著PC板。b.PC板預熱溫度過低，錫便易於附著PC板。(4).FLUX比重：介於0.82~0.83之間，須參考各家條件。HUNG25(7).基板表面溫度範圍：依板材而定約從80℃～150℃。一般設定約80℃～100℃。(8).錫槽內流速調整：a.錫流波愈平，愈光滑愈好，愈不易有錫珠。b.錫爐基本調整。就是不要與空氣接觸。(9).過錫時間：一般PC板上任何一點通過錫波的時間以2~3秒為宜。主因SMT零件承受高溫瞬間限制避免浸入熔錫時間太長而受熔蝕。HUNG26(10).DIPTEST：要重覆使用。須下降20℃~30℃才可再使用。(11).預防PC板過錫變形：於錫爐上端加一錫刀。錫波寬度輸送速度＝沾錫時間HUNG27(12).錫成份化驗：三個月一次。包含錫、鉛、銅。(13).銅(Cu)若超過0.45%：須更換一半以上的錫。a.易造成PC板PAD點短路。b.錫強度變弱。(14).錫爐主波後面擋板可調整，理論上比前面高一點。(15).錫爐最少一年清洗一次，包含發泡槽、錫爐槽等。HUNG28(16).錫面若能銲好的話，其DIPTIME愈短愈好。(17).PC板過錫爐受熱溫度過高，附著於PC板上的錫因溫度過高而帶走。易產生錫洞。(18).PC板過錫爐受熱溫度過低，殘留於PC板上的錫因溫度過低而帶不動。易產生短路。錫爐最佳設定條件：即已訂好條件，就不用再調整減少問題至最低。HUNG29三、設計注意事項(1).PC板管腳設計零件腳與PC板鍍穿孔間隙以0.2mm~0.8mm為優單面板0.2~0.4mm雙面板0.2~0.8mmABPC板零件管腳0A-B0.8mmHUNG30(A)(B)(A)(B)(C)(D)錫方向(A)最好(A)和(B)最好、不易短路(2).PC板零件設計陰影效應HUNG31(B)最好(A)(B)錫方向(3).QFP零件設計陰影效應HUNG32避免陰影效應將PAD加長使PAD較易吃錫錫方向(4).克服陰影設計HUNG33肆、問題剖析(1).錫球發生之原因很多助銲劑的配方中，多少都會滲入少量的水，但這微量的水還不致引起錫球，當錫球突然發生時，可能是以下原因所造成的：◆PCB預熱不夠，導致表面的助銲劑未乾。◆助銲劑的配方中含水量過高。◆不良的貫穿孔(PTH)。◆工廠環境濕度過高。HUNG34(2).冷銲的原因PC板過錫後，保持輸送軌道的平穩，讓錫鉛合金固化的過程中，得到完美的結晶，即能解決冷銲的困擾。會造成冷銲的原因，有下列幾種來源：◆輸送軌道的皮帶振動。◆機械軸承或馬達轉動不平衡。◆抽風設備或電扇太強。◆PC板已經流過輸送軌道出口，錫還未乾。HUNG35(3).銲孔錫不足會造成銲孔錫不足的原因，有下列幾種來源：◆零件及PC板本身的銲錫性不良。◆貫穿孔裡面不乾淨。◆防銲油墨流入貫穿孔內或沾到銅墊表面(單層板)。◆零件孔及零件腳的比率不正確。◆錫波不穩定或輸送帶振動。HUNG36(4).包銲造成包銲的原因，有下列幾種來源：◆過錫的深度不正確。◆預熱或錫溫不足。◆助銲劑活性與比重的選擇不當。◆PC板及零件銲錫性不良。◆不適合的油脂物夾混在銲錫流程。◆錫的成份不標準或已經嚴重污染。HUNG37(5).錫尖(冰柱)造成錫尖(又稱冰柱)的原因，有下列幾種來源：◆機器設備或使用工具溫度輸出不均衡。◆PC板表面太大的銲接面設計，或密集的銲接物過錫時會局部吸熱造成熱傳不均。◆太重的金屬零件吸熱。◆PC板或零件本身的銲錫性不良。◆助銲劑的活性不夠，不足以潤銲。A.溫度傳導：B.銲錫性：HUNG38(6).錫尖(冰柱)◆零件腳與零件孔的比率不正確。◆沒插零件的貫穿孔(PTH)太大。◆PC板表面銲接區域太大時，造成表面熔錫凝固慢流動性大。◆PC板過錫太深。◆錫波流動不穩定。C.設計：D.機器設備：◆手動或自動錫爐的錫面有錫渣或浮懸物。HUNG39(7).短路(架橋、連銲)◆PC板銲接面沒有考慮錫流的排放(沒有按照PC板設計準則)，所以當錫流經時，易造成堆積而形成短路(又稱架橋、連銲)。◆PC板過錫後，銲點或其他銲接線路未乾的熔錫流動，沾到鄰近的銲點或線路而形成。◆PC板線路設計太接近。A.PC板的設計：◆零件彎腳不規律或零件腳彼此太接近。HUNG40B.銲錫材料：◆PC板或零件腳有錫或銅等金屬之雜物殘留。◆PC板或零件腳銲錫性不良。◆助銲劑活性不夠。◆錫鉛合金受到污染。◆預熱不夠。◆錫波表面冒出浮渣。◆PC板沾錫太深。C.機器設備：