SMT技术手册

目錄頁次目錄......................................................11.目的...................................................22.範圍...................................................23.SMT簡介................................................24.常見問題原因與對策.....................................55.SMT外觀檢驗............................................126.注意事項:..............................................137.測驗題:................................................141.目的使從業人員提升專業技術，做好產品品質。2.範圍凡從事SMT組裝作業人員均適用之。3.SMT簡介3.1SMT之詮譯何謂SMT(SurfaceMountTechnology)呢？所謂SMT乃是可在“PCB”印上錫膏，然後放上極多數“表面黏裝零件”(SMD=Surfacemountdevice，有時亦稱為SMC=Surfacemountcomponents)，再過REFLOW使錫膏溶融，讓電子零件與基板焊墊接合裝配品之一種技術。也可被定義為：“凡是電子零件，不管有腳無腳，皆可在基板的單面或雙面進行裝配，並與板面上的焊墊進行機械及電性接合，並經焊錫過程之金屬化後，使之搭接成為一體”之謂也。相反地，傳統零件與底材板接合的方式，是將零件腳插入通孔，然後使焊錫填充其中進行金屬化而成為一體。前者能在板子兩面同時進行焊接，後者則否。3.2要使用SMT技術，必須具備以下物品3.2.1著裝機具(CHIPMOUNTER)：分中、高速機及泛用機，中高速機可著裝一般的SMD，如CHIP電容、電阻、IC等，泛用機可著裝異型的SMD，如接線座、大型IC(如QFP)等異型或大型零件。3.2.2SMT零件：主要是以陶瓷板(CERAMIC)切割成小片(CHIP)製程的電容、電阻以及其他各功能不同之IC、二極體等。3.2.3將零件焊接於電路板上的媒介材料，如錫膏(SOLDERPASTE)、熱硬化膠(ADHESIVE)。3.2.4其他還有印刷機與迴焊爐：前著是在基板上印上錫膏，後者為經高溫使錫膏溶化使零件與基板焊墊接合。3.3SMT之放置技術:由於表面黏裝技術及新式零件封裝設計之快速發展，也連帶刺激自動放置機的不斷的革新。多數品牌的放置機，其對SMD自動放置的基本理念均屬大同小異。其工作順序是：3.3.1由真空轉軸及吸頭所組成的取料頭先將零件拾起。3.3.2利用機械式夾抓或照像視覺系統做零件中心之校正。3.3.3旋轉零件方向或角度以便對準電路板面的焊墊。3.3.4經釋除真空吸力後，可使零件放置在板面的焊墊上。3.4SMT之優點3.4.1能使封裝密度提高50~70%。3.4.2可使用更高腳數之各種零件。3.4.3由於其零件腳及接線均甚短，故可提高傳輸速度。3.4.4組裝前無而任何準備工作(指零件腳之成型)。3.4.5具有更多且快速之自動化生產能力。3.4.6減少零件貯存空間。3.4.7節省製造廠房空間。3.4.8總成本降低。3.5錫膏的成份3.5.1焊錫粉末(POWDER)一般常用為錫(63%)鉛(37%)合金，其熔點為183℃。其粉末單位類別區分如下(1)mesh：其計算單位為錫粉末不規則狀時代用之，使用每英吋網目篩選。(2)μm：目前科技進步已進入圓球時代，以光學儀器檢測粒徑，採圓球直徑計算。3.5.2錫膏專用助焊劑(FLUX)構成成份主要功能揮發形成份溶劑粘度調節，固形成份的分散固形成份樹脂主成份，助焊催化功能分散劑防止分離，流動特性活性劑表面氧化物的除去3.6熱風迴焊溫度曲線圖(PROFILE)目前廠內所使用的為千住錫膏，一般情況中，下圖為千住錫膏推獎之溫昇速度設定之依據，若有焊接不良的情況發生，請依實際情況變更調整，以改善迴焊品質。(1)昇溫速度請設定2~3℃/sec以下，其功用在使溶劑的揮發與水氣的蒸發。(2)預熱區段，130~140℃至160~170℃的範圍徐徐昇溫，其功用可使溶劑蒸發、FLUX軟化與FLUX活性化。(3)迴焊區段，最低200℃，最高230℃的範圍加熱進行。其目的為FLUX的活性作用，錫膏的溶融流動。(4)冷卻區段，設定冷卻速度為4~5℃/秒。本區在於焊點接著與凝固。200℃150℃100℃50℃60~90秒180秒溫昇速度2~3℃/秒200℃以上20~30秒最高不可超過230℃冷卻速度為4~5℃/秒調整溫度曲線可參考下表來加以修正條件情況發生對應對策1.預熱區溫度及時間不足預熱區加溫不足時，FLUX成份中的活性化不足，於迴焊區時溫度分佈不均，易造成零件劣化及焊接不良。START昇溫速度2℃~3℃/SEC130℃~160℃的範圍中60~120SEC中徐徐加溫2.預熱區溫度及時間過剩錫粉末過度氧化作用。易形成飛散錫珠，冷焊，錫珠，短路現象。3.預熱區曲線平緩因各加溫爐裝置不同，各型基板的大小及所需的基板溫度不同，只要加熱溫度分佈均勻，預熱區曲線平緩或斜面並無太大影響。請多方實驗後，根據最合適之溫昇使用。由預熱區至迴焊區時昇溫速度為3~4℃/SEC4.預熱區曲線斜面5.迴焊區溫度及時間不足由於加熱不足，易造成焊接不良、空焊、墓碑效應、小錫珠產生及跨橋現象。迴焊區為液相線183℃以上20~40SEC加熱。6.迴焊區溫度及時間過剩加熱過度，FLUX炭化將時間計算，停留溫度在210~230℃的範圍中。7.冷卻區溫度及時間速度太快基本上冷卻的速度快，焊接強度較佳。如冷卻的速度太快，於凝固時的應力，而造成強度降低。冷卻的速度為4~5℃/SEC8.冷卻區溫度及時間速度太慢加熱過度，焊接點強度降低。4.常見問題原因與對策4.1錫膏印刷：4.1.1印刷不良的內容與特性要因圖竚ぃ▆饯玴筁玴/ぃìぃ▆秖ぃ▆奎爵琖秖ぃ镑奎瞴ㄤ熬熬炒耞隔奎爵奎àぃ▆だ摸ぃ▆迭癹綵ぃ▆瞷禜┦へ弘录Ρ膀狾┦矪瞶簧轰葵眎耞秨へ耞彩へ弘玴杆祑痷奎籌诀秖簎笆┦聋采采畖だ采畖翲牟跑┦﹚弘ㄏノ吏挂硉葵丁回溃溃秖叉饯硉借4.1.2印刷不良原因與對策不良狀況與原因對策印量不足或形狀不良--‧銅箔表面凹凸不平‧刮刀材質太硬‧刮刀壓力太小‧刮刀角度太大‧印刷速度太快‧錫膏黏度太高‧錫膏顆粒太大或不均‧鋼版斷面形狀、粗細不佳‧提高PCB製程能力‧刮刀選軟一點‧印刷壓力加大‧刮刀角度變小，一般為60~90度‧印刷速度放慢‧降低錫膏黏度‧選擇較小錫粉之錫膏‧蝕刻鋼版開孔斷面中間會凸起，鐳射切割會得到較好的結果短路‧錫膏黏度太低‧工作環境溫度太高‧印膏太偏‧印膏太厚‧增加錫膏的黏度‧降低環境的溫度(降至27度以下)‧加強印膏的精準度‧降低所印錫膏的厚度(降低鋼版與PCB之間隙，減低刮刀壓力及速度)膏量太多‧印膏太偏‧印膏太厚‧提升印刷之精準度‧減少所印之錫膏厚度(降低鋼版與PCB之間隙，減低刮刀壓力及速度)黏著力不足‧環境溫度高、風速大‧以及錫粉粒度太大‧錫膏黏度太高，下錫不良‧消除溶劑逸失的條件(如降低室溫，減少吹風等)‧選用較小的錫粉之錫膏‧降低錫膏黏度坍塌、模糊‧錫膏金屬含量偏低‧錫膏黏度太底‧工作環境溫度太高‧印膏太厚‧增加錫膏中的金屬含量百分比‧增加錫膏黏度‧降低環境溫度‧減少印膏之厚度4.2表面裝著機：4.2.1不良問題之分類如下：4.2.1.1裝著前的問題(零件吸取異常)(A)無法吸件(B)立件(C)視覺辨視異常(D)半途零件掉落(E)其他4.2.1.2裝著後的問題(零件裝著異常)(A)零件偏移(B)反面裝著蝕刻鋼版鐳射鋼版(C)缺件(D)零件破裂(E)其他4.2.2問題對策的重點(A)不良現象發生多少次？(B)是否為特定零件？(C)是否為特定批？(D)是否出現在特定機器(E)發生期間是否固定4.2.3零件吸取異常的要因與對策4.2.3.1零件方面的原因：(A)粘於紙帶底部(B)紙帶孔角有毛邊(C)零件本身毛邊勾住紙帶(D)紙帶孔過大，零件翻轉(E)紙帶孔太小，卡住零件4.2.3.2機器方面的原因：(A)吸嘴不良、真空管路阻塞、真空閥是否異常？(B)吸料高度太高，即吸料時吸嘴與零件有間隙，也會造成立件。(C)供料器不良、紙帶(或塑膠帶)裝入是否不良？上層透明帶剝離是否不良？供料器PITCH是否正確？※料帶PITCH計算方法如下：PITCH定義為TAPE式的零件包裝方式，其相鄰的兩顆零件間距。公式為導孔數*4mm以下圖為例，兩零件間有3個導孔，其PITCH為3孔*4mm=12mm導孔4.2.3.3吸取率惡化時的處理流程圖秨﹍礚箂ン浪琩PARTSDATA砞﹚浪琩ㄑ竟ㄑ竟﹟Τ箂ン箂ン盿ず硓盿耞硓盿辈Μタ盽ミン龟悔箂ンミ浪琩糒繷场浪琩祘Α戈ミン浪SENSOROK盿溃籠峨?诀竟崩笆ㄑ竟笆▆辈盿近笆雌▆浪琩箂ンㄑ竟玡籠▆OK粄醚ERRORタNGNONONO挡ㄑ竟崩秈场▆箂ン▆浪琩痷浪琩痷皌恨浪琩痷恨溅)浪琩糒棒峨YESOKOKOKYESOKYESYESNOOKOKOKOKOKOKOKOKNGNGNGタ修正修正修正修正修正修正NGNGNGNG瞶OR传NGNGNGNG修理OR更換修理OR更換修理OR更換NGNGNG修正更換更換SMT箂ンぃ▆矪瞶瑈祘瓜4.2.4裝著位置偏斜或角度不正的要因對策4.2.4.1零件吸嘴上運送時發生偏移，其原因大致為真空吸力下降，吸嘴移動時導致振動，尤其遇上下圖的零件更常發生。4.2.4.2裝著瞬間發生偏位，裝著後XYTABLE甩動還有基板移出過程的晃動等，下圖為易發生裝著時位置偏位的零件。4.2.5零件破裂的原因4.2.5.1掌握源頭：是否發生於裝著或原零件就不良。4.2.5.2原零件不良4.2.5.3掌握發生狀況：是否為特定的零件？是否為固定批？是否發生於固定機台？發生時間一定嗎？4.2.5.4發生於裝置上的主因通常是Z方向受力太大，固需檢查吸料高度與零件厚度是否設定正確。4.2.6裝著後缺件的原因4.2.6.1掌握現象：如裝著時帶走零件；裝著後XY-TABLE甩動致零件掉落；零件與錫膏量愈小則愈易發生。4.2.6.2機器上的問題：如吸嘴端髒了；吸嘴上下動作不良；真空閥切換不良；裝著時的高度水平不準，基板固定不良；裝著位置太偏。4.2.6.3其它原因：零件面附有異物被吸嘴吸入或零件在製造時零件下面附有油或脫離劑，導致無法附著於錫膏上。另一方面基板板彎太大，裝著時會振動或錫膏粘著力不足時也會發生缺件情況。4.3熱風迴焊爐(REFLOW)4.3.1不良原因與對策不良狀況與原因對策橋接、短路：‧錫膏印刷後坍塌‧鋼版及PCB印刷間距過大‧置件壓力過大，LEAD擠壓PASTE‧錫膏無法承受零件的重量‧升溫過快‧SOLDERPASTE與SOLDERMASK潮濕‧PASTE收縮性不佳‧降溫太快‧提高錫膏黏度‧調整印刷參數‧調整裝著機置件高度‧提膏錫膏黏度‧降低升溫速度與輸送帶速度‧SOLDERMASK材質應再更改‧PASTE再做修改‧降低升溫速度與輸送帶速度零件移位或偏斜：‧錫膏印不準、厚度不均‧零件放置不準‧焊墊太大，常發生於被動零件，熔焊時造成歪斜‧改進錫膏印刷的精準度‧改進零件放置的精準度‧修改焊墊大小空焊：‧PASTE透錫性不佳‧鋼版開孔不佳‧刮刀有缺口‧焊墊不當，錫膏印量不足‧刮刀壓力太大。元件腳平整度不佳‧升溫太快‧焊墊與元件過髒‧FLUX量過多，錫量少‧溫度不均‧PASTE量不均‧PCB水份逸出‧PASTE透錫性、滾動性再提高‧鋼版開設再精確‧刮刀定期檢視‧PCB焊墊重新設計‧調整刮刀壓力‧元件使用前作檢視‧降低升溫速度與輸送帶速度‧PCB及元件使用前清洗或檢視其清潔度‧FLUX比例做調整‧要求均溫‧調整刮刀壓力‧PCB確實烘烤冷焊：‧輸送帶速度太快，加熱時間不足‧加熱期間，形成散發