0201在SMT制程之挑战

2019/8/2TopUnion0201在SMT製程之挑戰一.簡介二.印刷技術三.貼片作業四.迴流焊作業五.檢驗&QA六.REWORK七.結論2019/8/2TopUnion一.簡介1.0201元件:1)尺寸L0.6xW0.3xT0.25mm;重量約0.15mg2)元件比0402小77%.3)PAD面積比0402小66%2.用途：目前大都用於手機,PDA,GPS等(WirelessLAN)無線行動通訊用產品.2019/8/2TopUnion應用趨勢(表1)資料來源:Ascentex2019/8/2TopUnion3.0201可能發生之焊點缺失1)Tombstoning(立碑)2)Pillowing(枕銲):一端焊接,另一端空焊.3)Solderbridging(橋接)4)Solderbeading(錫珠)5)Inconsistentsoldervolume(錫量不足或過多)6)Componentshift(零件偏移)7)Missingcomponent(缺件)2019/8/2TopUnion4.0201需克服之點1)PCB元件高密度擺放,元件間互相干涉.2)高速機設備的精準度.3)元件太輕,造成之焊接不良.應用趨勢(表2)資料來源:Ascentex2019/8/2TopUnion窄間距表面粘著的基本概念和議題吸嘴吸嘴外形的誤差量吸嘴中心與零件中心的偏移量GAP(相鄰間距)后置零件先置零件銅箔零件尺寸誤差程式置件位置資料來源:Ascentex2019/8/2TopUnion零件尺寸相對于高密度置件之關係零件可靠性βPitch=150μm10054.68σ16082.72σ20122.38σPitch=150μm之良率100599.999717%160899.34000%201298.26000%6σ範圍內鄰接Gap10050.198mm16080.327mm20120.380mm4σ範圍內鄰接Gap10050.132mm16080.226mm20120.262mm3σ範圍內鄰接Gap10050.099mm16080.176mm20120.203mmCP7series資料來源:Ascentex2019/8/2TopUnion各公司SMD尺寸精度（SMD0201）零件外觀尺寸的最大容許誤差值0.03mmABCDEMURATA0.6±0.030.3±0.030.3±0.03T.D.K0.6±0.030.3±0.030.3±0.030.10~0.20KYOCERA0.6±0.030.3±0.030.33MAXTaiyoYudenRohmPHILIPSMatsushitaelectroniccomponents0.6±0.030.3±0.030.3±0.03TaiyoElectric0.6±0.030.3±0.030.23±0.03RohmMatsushitaelectroniccomponents0.6±0.030.3±0.030.25±0.050.15±0.05HokurikuElectricIndustruy0.6±0.050.3±0.030.23±0.030.13±0.08KOA0.6±0.030.3±0.030.23±0.03KamayaElectric0.6±0.030.3±0.030.25±0.030.15±0.05KyoceraCapacitorResistorAEDBC資料來源:Ascentex2019/8/2TopUnion印刷機溫度曲線溫度偏差△t均溫性檢查立碑檢查回焊送料精度吸件位置互換精度（組裝）供料器組裝精度置件精度零件辨識精度（影像處理）不同零件的吸取率吸嘴和相鄰零件的干涉粘著機印刷精度錫膏形狀的精度鋼板製作鋼板厚度（適當的錫量）不同廠家的吸取率料帶零件孔開孔精度料帶送料孔開孔精度零件尺寸精度零件形狀電極精度SMD錫膏顆料直徑錫膏粘度無鉛錫膏助焊劑的特性印刷機、刮刀的影響錫膏考慮到置件後焊錫量的銅箔設計Resist精度的知識減少基板彎曲的設計窄間距的設計基板的設計銅箔形狀、尺寸0201與高密度粘著5.要因分析資料來源:Ascentex2019/8/2TopUnion1.和印刷有關的控制點操作員設備材料方式環境教育訓練知識細心度執掌印刷機刮刀印刷平台與支撐檢視系統印刷再現性鋼板助焊劑錫膏成分錫膏粒徑PCB平面度焊墊平面度刮刀下限距離刮刀壓力印刷速率離板速率鋼板清洗灰塵空調系統空氣溼度環境溫度二.印刷技術之挑戰2019/8/2TopUnion功力好壞貼片後見分曉資料來源:Ascentex貼片前後的比較(1)2019/8/2TopUnion資料來源:Ascentex貼片前後的比較(2)2019/8/2TopUnion2.鋼板與焊墊的相對關係與設計原則(2)W:焊墊寬度L:焊墊長度S:端接點內距2019/8/2TopUnion貼片角度原PAD寸法鋼板開孔寸法說明90度(與PCB行進方向平行)W=0.48mmL=0.3mmS=0.23mmW=0.46mmL=0.28mm外擴0.013mm鋼板厚度0.13mm0度(與PCB行進方向垂直)W=0.46mmL=0.3mmS=0.23mmW=0.45mmL=0.28mm外擴0.013mm鋼板厚度0.13mm參考數據2019/8/2TopUnion3.錫膏的選擇與運用1)SnPb系列錫膏.2)加工物性A)黏度:180~210Pa.sB)錫膏層積(PasteDeposit):愈慢愈佳C)粒徑:愈小愈佳2019/8/2TopUnion粒徑說明20um1.元件易發生傾斜.2.易阻塞鋼板開孔.3.高密度置件易發生短路.20um不易購買且錫膏單價高C)錫膏粒徑對0201焊點品質之影響(4)2019/8/2TopUnion4.印刷製程的管制事項元件0201印刷速率1.0in/sec刮刀不銹鋼印刷角度60度印刷壓力2.3lb/in印刷高度0,完全貼緊離板速率0.02in/sec參考數據2019/8/2TopUnion1.貼片參數操作員設備材料方式環境教育訓練知識細心度執掌移動軸置件頭吸料嘴PCB支撐檢視系統置件準確性與再現性供料器軟體元件PCB平面度PCB焊墊平面度錫膏黏性接著劑黏性檢視資料元件資料吸料嘴PCB支撐與鉗夾力投料方式轉換方式灰塵空調系統空氣溼度環境溫度三.貼片作業2019/8/2TopUnion2.選擇合適的貼片機廠商型號ASSEMBL’EONFCM,SapphireXII,Topaz-X(i)II,Topaz-X(i),Emerald-X(i)II,Emerald-X(i)CONTACTC7d,C7ESSEMTECCLM9000VEUROPLACERXpress20,Xpress10FUJICP732E,CP643E,NP-153EXL,NP-251EXL,QP-341E,QP-351E,XP-141EI-PULSEM1,M1a,MCUBEIVASTECHPLM4000,PLM2000設備規格:各設備的機型參考(表1)2002.102019/8/2TopUnionJUKIKE-2030,KE-2020,KE-2010,KJ-01,KJ-02MYDATAMY19,MY15,MY12,MY9PANASONICMSR,MSH-3,CM88C-M1,MSF,MV2-V,MCF,CM202-DHU,CM201-DHU,CM20F-M,CM301SAMSUNGCP60L,CP45F,CP45FV,CP40C/CVSANYOTCM-X100,TCM-X100J,TCM-200,TCM-X300,TCM3700,TCM3500Z,TCM3000Z,TCM3600J,TCM3200J,TCM3100JSIEMENSSiplaceHS-50,SiplaceS-25HM,SiplaceF5HM,SiplaceF4SONYSI-E1000MKIIITYCOIntelliplacer,Flexplacer8UNIVERSAL4797A/S,4796L,4796B/RYAMAHAYV180Xg,YV100Xg,YV100X,YV100-II,YV88Xg,YV88X設備規格:各設備的機型參考(表2)2002.102019/8/2TopUnion3.貼片機在功能上的限制0201元件限制改善重量輕真空吸力貼片壓力移動速率真空吸力需降低貼片壓力需降低移動速率需降低面積小吸件偏移貼片偏移雙孔式真空吸嘴高倍率Camera貼片方式1)貼片機之機構與條件2019/8/2TopUnion部位說明VacuumNozzle雙孔式真空吸嘴CameraCCDCameras32umAOI畫素20um(Before-Reflow)2)貼片機機構2019/8/2TopUnion2.A)VacuumNozzle(4)2019/8/2TopUnion2.B)VacuumNozzle之建議操作條件(5)NozzletypeVacuumforcekPaAperturesurfaceareamm2Vacuumpick-upforcegTacktimesec0201“93.30.0720.660.20402“93.30.1961.810.0850603“93.30.3853.550.0852019/8/2TopUnion2.C)VacuumNozzle吸件容許偏移角度(3)2019/8/2TopUnion2.D)Nozzle規格之選擇(5)2019/8/2TopUnionSpecialNozzlefor0201200µm902Nozzlefor0402and0201HighFlexibilityIntroductionof0201906Nozzleonlyfor0201Robustplacementprocess(4)ofgapsdownto200µmHighvolume0201placements350µm450µm500µm800µmSource:Siemens2019/8/2TopUnionTouchlessPICKUPTouchlessPickUpZ-Axismovestoafixedheightabovethecomponent.ComponentissuckedoutofthepocketNormalPickUpZ-AxismovestillcomponentistouchedThenZ-AxismovesbackandcomponentispickedupSource:Siemens2019/8/2TopUnion3)貼片速率與精度之關係(4)Z=0X(mm)-0.15-0.10-0.0500.050.100.15Y(mm)0.15XΔ0.10XOOOX0.05O0OOOOΔ-0.05O-0.10XΔOOX-0.15Δ註:O:表取件速率與置件精度皆佳Δ:表取件速率佳,但置件精度差X:表取件速率與置件精度皆差2019/8/2TopUnion4)貼件偏移對焊點不良率之影響(5)2019/8/2TopUnion4.供料器(6)2019/8/2TopUnion5.其他考量因素1)SMT治具2)PCB平面度與厚度3)震動2019/8/2TopUnion1.迴流焊參數操作員設備材料方式環境教育訓練知識輸送帶中心支撐加熱區冷卻區助焊劑合金組成合金粒徑PAD表面焊接環境壓力預熱滯留迴流焊冷卻輸送帶速率灰塵空調系統四.迴流焊作業2019/8/2TopUnion2.迴焊爐之選擇要點1)加熱區:上七區;下四區.2)加熱區長度:每區60cm3)SnPb焊料不需氮氣供給.若為無鉛焊料,則氧氣濃度需低於5000ppm.(參考數據)2019/8/2TopUnion3.溫度問題元件0201preheating120~240sec150~180℃一般80~90sec;最多2min183℃一般30~60sec;最多90secTpeak210~235℃升溫速率Max.3℃/sec降溫速率Max.3℃/sec1)SnPb焊料之操作條件2019/8/2TopUnion2)量測Profile之方法測量Profile,黏貼The