SMT制程教育训练.ppt

2020/4/30
技轉課
聚脂
高 好 0.4% 60-390 中等 中等 佳（2%） 4萬 10-14% 好 粗 中
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Screen Printer
錫膏印刷缺陷分析:
問題及原因
對
策
1. 搭錫BRIDGING
• 提高錫膏中金屬成份比例（提高到88
錫粉量少、粘度低、粒度大、室 %以上）。
溫度、印膏太厚、放置壓力太大 • 增加錫膏的粘度（70萬 CPS以上）
等。（通常當兩焊墊之間有少許 • 減小錫粉的粒度（例如由200目降到 印膏搭連，於高溫熔焊時常會被 300目）
各墊上的主錫體所拉回去，一旦 • 降低環境的溫度（降至27OC以下）
無法拉回，將造成短路或錫球， • 降低所印錫膏的厚度（降至架空高度
對細密間距都很危險）。
SNAP-OFF，減低刮刀壓力及速度）
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 要為將來的變化作準備。
优点
成本最低 周轉最快
提供完美的工藝定位 沒有幾何形狀的限制 改進錫膏的釋放
縱橫比1：1 錯誤減少 消除位置不正機會
縱橫比1：1
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缺点
形成刀鋒或沙漏形狀 縱橫比1.5：1 要涉及一個感光工具 電鍍工藝不均勻失去 密封效果 密封塊可能會去掉
鐳射光束產生金屬熔渣 造成孔壁粗糙
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Screen Printer
鋼板(Stencil)材料性能的比較:
性能
抗拉強度 耐化學性 吸水率 網目範圍 尺寸穩定性 耐磨性能 彈性及延伸率 連續印次數 破壞點延伸率 油量控制 纖維粗細 價格
不鏽鋼
極高 極好 不吸水 30-500 極佳 極佳 差(0.1%) 2萬 40-60% 差 細 高
材質
尼龍
中等 好 24% 16-400 差 中等 極佳（2%） 4萬 20-24% 好 較粗 低
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。
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Screen Printer
無鉛錫膏熔化溫度範圍：
無鉛焊錫化學成份
48Sn/52In 42Sn/58Bi 91Sn/9Zn 93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu 95.5Sn/3.5Ag/1Zn 93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu 99.3Sn/0.7Cu 95Sn/5Sb 65Sn/25Ag/10Sb 96.5Sn/3.5Ag 97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag
• 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。
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Screen Printer
錫膏印刷缺陷分析:
問題及原因
對
策
2. 發生皮層 CURSTING
• 避免將錫膏暴露於濕氣中.
由於錫膏助焊劑中的活化劑太 • 降低錫膏中的助焊劑的活性. 強,環境溫度太高及鉛量太多時, • 降低金屬中的鉛含量. 會造成粒子外層上的氧化層被
剝落所致.
3. 膏量太多 EXCESSIVE PASTE 原因與“搭橋”相似.
• 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.
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Screen Printer
錫膏印刷缺陷分析:
問題及原因
對
策
4. 膏量不足 INSUFFICIENT PASTE
• 增加印膏厚度,如改變網布或板膜 等.
熔點範圍
118°C 共熔 138°C 共熔 199°C 共熔 218°C 共熔 218~221°C 209°~ 212°C 227°C 232~240°C 233°C 221°C 共熔 226~228°C
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
Squeegee Stencil
10mm 45度角
菱形刮刀
Squeegee Stencil
拖裙形刮刀
45-60度角
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Screen Printer
Squeegee的壓力設定：
第一步：在每50mm的Squeegee長度上施加1kg的壓力。
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什麼是SMA？
Surface mount
Through-hole
與傳統工藝相比SMA的特點：
高密度 高可靠 低成本 小型化 生產的自動化
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SMT流程
最最基礎的東西
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 => 檢測 => 返修
鋼板製造技術
简介
化學蝕刻鋼板
在金屬箔上塗抗蝕保護劑 用銷釘定位感光工具將圖 形曝光在金屬箔兩面，然 後使用雙面工藝同時從兩 面腐蝕金屬箔
電鑄成行鋼板
通過在一個要形成開孔的 基板上顯影刻膠，然後逐 個原子，逐層地在光刻膠 周圍電鍍出範本
鐳射切割鋼板
直接從客戶的原始Gerber 資料產生，在作必要修改 後傳送到鐳射機，由鐳射 光束進行切割
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
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SMT流程
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
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。
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Screen Printer
錫膏的主要成分：
成分
主要材料
作用
焊料合 金粉末
Sn/Pb Sn/Pb/Ag
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。
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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,25mm>>1thou)
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Screen Printer
Stencil (又叫網板或鋼板）： PCB
Stencil的梯形開口 Stencil
鐳射切割鋼板和電鑄成行鋼板
PCB
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化學蝕刻鋼板
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Stencil的刀鋒形開口 Stencil
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Screen Printer
鋼板(Stencil)製造技術:
• 減輕零件放置所施加的壓力。
7. 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
• 增加金屬含量百分比。 • 增加錫膏粘度。 • 調整環境溫度。
因居多，如壓力太大、架空
• 調整錫膏印刷的參數。
高度不足等。
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Screen Printer
在SMT中使用無鉛焊料：
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 => 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
• 降低錫膏粘度。
• 降低錫膏粒度。
• 調整錫膏粒度的分配。
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錫膏印刷缺陷分析:
問題及原因
6. 坍塌 SLUMPING 原因與“搭橋”相似。
對
策
• 增加錫膏中的金屬含量百分 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。
A面混裝，B面貼裝。
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SMT流程
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SMD，回流焊接，後插裝，波峰焊
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SMT流程
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。
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SMT流程
Screen Printer
Mount
AOI
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Reflow
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Screen Printer
Screen Printer 內部工作圖
Squeegee
Solder paste
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STENCIL PRINTING
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Stencil
SMD與電路的連接
助
活化劑
松香，甘油硬脂酸脂 鹽酸，聯氨，三乙醇酸
增粘劑 松香，松香脂，聚丁烯
焊
金屬表面的淨化
淨化金屬表面，與SMD保 持粘性
溶劑
丙三醇，乙二醇
對焊膏特性的適應性
劑 搖溶性 Castor石臘（臘乳化液）
附加劑 軟膏基劑
防離散，塌邊等焊接不良
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Screen Printer
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。
Squeegee的硬度範圍用顏色代號來區分：
very soft
紅色
soft
綠色
hard
藍色
very hard
白色
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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。
常在鋼板印刷時發生,可能是網 • 提升印著的精准度.
布的絲徑太粗,板膜太薄等原因. • 調整錫膏印刷的參數.
5. 粘著力不足
• 消除溶劑逸失的條件(如降低室溫、
POOR TACK RETENTION
減少吹風等）。
環境溫度高風速大,造成錫膏中 • 降低金屬含量的百分比。
溶劑逸失太多,以及錫粉粒度太 大的問題.
SMT製程教育訓練
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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.
技轉課
2
什麼是SMA？