SMT制程简介

SMT製程簡介AOPQA2BombS.M.T.SurfaceMountTechnology•定义：是指在恰当材质的表面上焊牢为数极多的表面贴装电子零件(SMDs)的装配技术。SMT定义領料ReceiveMaterials備料PrepareMaterials錫膏印刷Printingsolderpaste零件置放Pick&Place迴焊Reflow迴焊Reflow零件置放Pick&Place錫膏印刷Printingsolderpaste轉版ReverseBoardAOIAutoOpticalInspectionAOIAutoOpticalInspection目檢VisualInspection條碼管理系統SFIS入庫ToEnterWarehouse出貨DeliverGoodsAOIAutoOpticalInspection1OKNG下一程序NextProcedure修整TouchUp目檢VisualInspectionOKNG修整TouchUp下一程序NextProcedure目檢VisualInspection2SMTFLOW領料•作業目的:領取生產用料•作業重點:實物與領料單規格相符數量正確領料•在產線領料上線前,物料會按照料件上提供的信息(料號D/C,LOT,廠商,數量)打印ReelId,並貼於料盤上用於料件的識別.•ReelID是每捲料捲的身分證號碼,由資料庫產生的唯一號碼,以確保每捲料在資料庫內有正確的資料,系統在上料時就會給每一捲料捲一個ID,可以從ViewPartNumberinFeeder中看到,Reelid可以連結到資料庫中,紀錄每捲料捲的料號,DateCode,LotCode,Supplier,Qty.錫膏印刷(PRINTINGSOLDERPASTE)StencilPrinter-印刷机•作業目的:均勻地印刷錫膏•作業重點:確認程式名稱確認鋼板名稱與作業標準書相符錫膏印刷品質錫膏=焊錫粉末+助焊劑助焊劑功用:•除氧化去除金屬表面其錫膏的氧化膜(化學作用),使焊點成為較容易焊接的表面,但是無除去油質及灰塵等作用.•降低表面張力/催化助焊降低溶融後的表面張力,增加焊錫擴散性,幫助合金成長層的產生.•防止二度氧化作用在進行焊接時,溶融焊錫與焊點金屬表面與大氣接觸進行氧化作用,Flux在做完除氧化後，會覆蓋焊接點與焊點金屬表面,來防止焊接點產生二度氧化.助焊劑(Flux)的作用印刷參數的影響•印刷速度•印刷速度如太快,會發生虛印、漏印或錫膏量不足(錫膏印刷時下降未完全).相反印刷速度太慢,錫膏雖有充分時間下降,但鋼版與基板接觸時間過長,而使錫膏流至反面,造成錫膏拉絲而出現小錫珠.當錫膏黏度太低,再連續印刷時易造成滲漏下塌而產生短路。良好印刷狀態錫膏量不足印刷速度太快錫膏量過多印刷速度太慢印刷參數的影響•印刷壓力•印刷壓力過大時,鋼版前端會彎曲,易造成錫膏滲透,而產生小錫珠.相反如印刷壓力不足,也無法達到良好印刷效果,可能會造成漏印虛印等等現象.適當印刷壓力不但可保護鋼版、刮刀更可確保產品良率穩定.印壓過強造成滲漏易發生短路印壓不足鋼版上錫膏殘留易產生空焊印刷參數的影響•基板與鋼版間隙•所謂間隙是指基板與鋼版之間的間隔，如果間隙過大時很容易發生錫膏流進反面的鋼版，造成錫膏量過多，易產生短路。相反間隙過小容易發生印刷後錫膏量不足使印刷形狀崩潰，產生空焊現象。間隙過大導致錫膏滲漏間隙過小導致印刷量不足印刷品質檢測SPI定義:錫膏覆蓋自動光學檢查機作業目的:對PCB印刷品質進行檢測:印刷短路,錫厚,錫少,位移,漏印等.零件置放•作業目的:正確的放置零件於PCB•作業重點:確認程式名稱使用正確的材料正確的置放方向性Mounter-置件機置件機分類FUJI高速置件機SIEMENS高速置件機SIEMENS泛用置件機Bartector防錯件系統置件機要將零件正確的放置於PCB上,前提是人員在上料以及接料時確保料件正確.因各機種料件均較多,在人工對料的情況下,難免會出現錯失,導致基板錯件的異常.針對此問題,經過驗證,Bartector防錯件系統開始導入使用.Bartector的功能•防止錯件•Feeder管理•生產線上零件管理•基板生產情報追溯查詢Bartector防錯件系統Bartector上料作業當Feeder不在機器上,換料卷或新裝料卷時:•在Bartector電腦上利用F2開啟上料視窗.•依視窗順序,利用掃描儀輸入USERID,FEEDERID,REELID,P/N,數量.•完成後,訊息視窗中有提示訊息.•刷過的Feeder放入對應站位,LED亮綠燈.Bartector防錯件系統Bartector接料作業當Feeder在機器上,接料時:•在Bartector電腦上利用F3開啟接料視窗.•依視窗順序，利用掃描儀輸入USERID,FeederID,ReelID,FeederID(第二次FeederID用來再次確認),如沒使用ReelID,請直接輸入P/N,系統會自動新增ReelID,自行輸入數量.•完成後,訊息視窗中有提示訊息.DoubleCheck流程•接料员核對料號並接料.•接完料刷ReelId.•接料员在料盤上簽工號,日期,供料時間;並填寫供料管制表.•找相關人員做DoubleCheck,簽工號,日期,時間.•檢查员在供料管制表上簽字確認.•在接料時,接料人員以及區域負責人還須對此進行DoubleCheck,以保證所上料件之正確性:迴焊(REFLOW)回焊爐•作業目的:焊接熔接Reflow是SMT焊接的最後製程，影響其著裝基板的性能及信賴性,是極為重要的製程。•作業重點:使用正確的程式名稱確認溫度/輸送設定與作業標準書相符溫度曲線量測錫膏的迴焊溫度曲線•溫度曲線取決於PCB的複雜程度與迴焊爐的加溫特性而定•錫膏接合行為的優劣受溫度曲線影響是無庸置疑的，一般，溫度曲線取決於PCB的複雜程度和迴焊爐的加溫特性而定。事實上，錫膏並未存在特定的加溫曲線，各廠商所提供的建議值僅當作參考。藉助測溫器則可方便調整欲得之溫度曲線。•後面將介紹錫膏材料在各個迴焊階段的變化,包括所產生之加熱曲線及不同錫膏組成所造成的影響。錫膏的迴焊溫度曲線•錫膏迴焊的各個階段：•探討迴焊曲線，較符合邏輯思考的方式是從迴焊過程的末段向前段依序探討。這是因為整個溫度曲線的焦點集中在錫膏融化、潤濕與散佈等過程，此一過程幾乎是迴焊過程的最終步驟。BDAC---低溫區高溫區錫膏的迴焊溫度曲線•融錫凝固區(D區)•只要錫膏中的粉末顆粒熔化，並能潤濕待接合的表面，則冷卻速率愈快愈好，如此一來，可得表面光亮之焊點、較小接觸角且接合形狀良好。冷卻速率慢會使較多基材物質熔入錫膏中，產生粗糙或空焊之接點。甚者，所有接頭端金屬皆會溶解造成抗潤溼或是焊點強度不佳。當接點處之融錫未完全凝固前遭受振動，會使焊點完整性變差。BDAC---低溫區高溫區錫膏的迴焊溫度曲線•錫膏熔化區(C區)•迴焊之尖峰熔錫溫度是使PCB高於錫膏所熔化的溫度，尖峰溫度的選擇為溫度曲線中的核心過程。若溫度不夠高，則錫膏無法熔化；若溫度過高，則會受熱而損壞。後者可藉由錫膏的殘留物是否呈焦炭狀、PCB的變色/棕化或零件的功能失效等方面判斷。理想的迴焊尖峰溫度的選擇是使錫膏顆粒能合併成一液態錫球並潤濕待接合之表面，潤濕現象會伴隨著毛細現象的進行，此一過程相當迅速。錫膏中的助焊劑有助於合併和潤濕的進行，但金屬表面的氧化物及迴焊爐中的氧氣卻會阻礙此一過程的進行。溫度愈高，助焊劑的作用愈強，但同時在迴焊爐中遭受氧化的機會亦愈高。•錫膏熔化後的黏滯度和表面張力隨溫度升高而降低，可使潤濕效果增快，因此，須選擇一最佳的尖峰溫度和時間搭配，用以減少尖峰區域的覆蓋面積。典型的60Sn、63Sn和62Sn合金，其尖峰溫度是選擇210℃或230℃，並維持30~60秒。理想的迴焊曲線是PCB上各點尖峰溫度一致，欲達到次一目的，在PCB進入融錫區前的溫度最好達到一致。錫膏的迴焊溫度曲線•持溫區(B區)•持溫區的目的在保證PCB上的各部位到達尖峰融錫區前的溫度。如果板子的零件設計特別簡單，且迴焊爐的均溫效果良好，此情況下，甚至不需要持溫，板子進入迴焊爐中到達錫膏熔化的時間便足使稀釋劑揮發、且松香和活化劑完成其清潔接合表面的作用。但PCB上若有極大之溫差，則需要持溫再某一溫度下，使昇溫較慢之區域能藉由熱傳導作用而使溫度到達一致；然而溫差較小的板子，單一持溫區域就足夠，較複雜的板子則需要二段或以上的持溫區域。除非PCB上的溫差很大，須要利用持溫區的設計作調節，否則，持溫區的時間便會過長，且助焊劑也會因氧化而耗盡。•決定持溫的溫度和階段是取決於PCB設計的複雜性及迴焊爐之熱對流特性優劣而定，通常選擇70~100℃或150℃，但並非固定不變之溫度，如果板子特別複雜；板子選擇在松香軟化溫度下的持溫溫度較好，如此，可減少助焊劑熔化後的持溫時間。特殊情況下選用105℃持溫可使尖峰融錫區域的時間達到最短。但大多數選用100~120℃單一階段持溫。BDAC---低溫區高溫區錫膏的迴焊溫度曲線•初始昇溫區(A區)•初始的昇溫階段目的是在二個限制條件下由室溫迅速的加熱，一是昇溫速率不可快致使PCB或零件損壞，二是不可使稀釋劑急速的揮發造成四濺。但對多數錫膏而言，稀釋劑並無法很快的揮發，因為其高沸點使錫膏不致在印刷過程中硬化。昇溫速率的限制一般是零件製造商所建議，一般訂定在4℃/sec以下，以防止產生應變造成損壞，通常，昇溫速率介於1~3℃/sec之間，如前所述，如果PCB上的溫差不大時，則昇溫階段可0直達至尖峰融錫區域的起點。BDAC---低溫區高溫區錫膏的迴焊溫度曲線•迴焊過程並不應侷限一特定之溫度曲線，改變錫膏中的一種元素也許就需要一組不同的溫度曲線.AOI(AutoOpticalInspection)AutomaticalOpticalInspection自动光学检测•作業目的:检测SMT表面粘贴元件不良•定義:AOI性能說明•自動化觀念擡頭•100%檢視以改善品質•增加重現性/一致性•降低人員因疲勞或情勢不佳誤判所造成的損失•使生産的方法更具彈性及可靠性•加強生産力,使檢驗之速度與生産速度相配合•自動産生統計報表以便於管理及決策分析•因應未來産品輕小化/人員不可檢測者•降低整體成本(包括人工檢視費,重新組裝費,退貨之再處理費,維修服務費,賠償費,…等)InspectionAlgorithm_檢測框介紹•Missing•Void•Lead•lead_void•Solder•Warp/align•AOI檢測顯像時用多種檢測框來標示及定位連板表面粘贴元件的不良腳位及現象,方便AOI操機人員進行不良辨識及卡關:•Missing檢測內容:缺件、錯件、侧立、立碑、反白、极反、损件、偏移、位移.主要是針對零件本體不良檢測.檢測方法：影像特征比對，將影像的輪廓特征值記憶，作為比對的條件.通常撷取一个好的影像当sample與待測元件比對.InspectionAlgorithm_檢測框介紹•Void(檢測內容：基本用法:零件的空焊、多錫、少錫。特殊用法:翘脚、缺件、極性、錯件等)•Lead_void(检测內容:IC类零件的空焊、多锡、少锡,检测框放至IC引脚与PAD吃锡位置）主要是針對引腳與PAD大小差不多之IC零件。InspectionAlgorithm_檢測框介紹•Lead(IC腳之缺件、偏移、腳彎，廣泛用于引腳的定位.）也可用Lead起定位作用，通常會對void、lead_void、solder定位作用。•Solder(短路,检测框应将IC引脚及PAD整体框住,预设在Anglecamera检测）在框外搜索有超过短路门槛值且有连续7个Pixel即视为短路。InspectionAlgorithm_檢測框介紹•檢查缺點：無•用來定位板彎造成零件之偏移，用X及Y方向的灰階特徵值來做定位，通常應用在IC腳或RN之上，且只能定位單顆元件。•AlignWindowInspectionAlgorithm_檢測框介紹檢測框之間的連結關系WARPALIGNLEADLEAD_V