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1SMT(SurfaceMountTechnology)製程準則＆表面裝著技術2綱要•SMT簡介•錫膏印刷(SolderPrint)製程•零件裝著(Mount)製程•回焊(Reflow)製程•SMT製程問題分析與對策※註：本教育僅用於SEKSUN內部教育訓練用3什麼是SMT?SMT簡介SMT(SurfaceMountTechnology)的縮寫，意思是表面裝著技術。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元器件。表面裝著並不是一個新的概念，它源于較早的工藝，如平裝和混合安裝。電子線路的裝配，最初採用點對點的布線方法，而且根本沒有基板。第一個半導體元件的封裝採用放射形的引腳，將其插入已用于電阻和電容器封裝的單片電路板的通孔中。50年代，平裝的表面裝著元件開始應用。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，而近十年有源元件已開始被廣泛使用。4SMT作業略圖錫膏印刷零件裝著產品回焊SMT簡介5SMT技術應用SMT簡介6與傳統製程相比SMT的特點︰高密度高可靠小型化低成本生產自動化SurfacemountThrough-holeSMT簡介7SMT組裝類別一、單面組裝︰錫膏印刷(點膠)→裝著→(烘乾固化)→回流焊接→(清洗)→檢測二、雙面組裝1︰PCB的A面錫膏印刷(點膠)→裝著→回流焊接→B面錫膏印刷(點膠)→裝著→回流焊接→(清洗)→檢測上述適用于在PCB兩面均貼裝有PLCC等較大的SMD時採用。SMT簡介8SMT組裝類別三、雙面組裝2︰PCB的A面錫膏印刷(點膠)→裝著→回流焊接→B面點膠→裝著→固化→波峰焊接→(清洗)→檢測此工藝適用于在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。四、單面混裝︰錫膏印刷(點膠)→裝著→(烘乾固化)→回流焊接→清洗→插件→波峰焊接→(清洗)→檢測SMT簡介9SMT組裝類別五、雙面混裝1︰PCB的B面(點膠)→裝著→固化→PCB的A面插件→波峰焊→(清洗)→檢測先貼後插，適用於SMD元件多於分離元件的情況六、雙面混裝2︰PCB的A面插件(PIN腳折彎)→PCB的B面點膠→裝著→固化→翻板→波峰焊→(清洗)→檢測先插後貼，適用於分離元件多於SMD元件的情況七、雙面混裝3︰PCB的A面錫膏印刷→裝著→固化→回流焊接→插件(PIN腳折彎)→翻板→PCB的B面點膠→裝著→固化→翻板→波峰焊→(清洗)→檢測A面混裝，B面貼裝。SMT簡介10SMT組裝類別八、雙面混裝4︰PCB的B面點膠→裝著→固化→翻板→PCB的A面錫膏印刷→裝著→回流焊接→插件→B面波峰焊→(清洗)→檢測A面混裝B面貼裝，先貼兩面SMD，回流焊接後插件再波峰焊九、雙面混裝5︰PCB的B面錫膏印刷(點膠)→裝著→(固化)→回流焊接→A面錫膏印刷→裝著→回流焊接(可採用局部焊接)→插件→波峰焊(如插裝元件少，可使用手工焊接)→(清洗)→檢測A面貼裝、B面混裝SMT簡介單面、雙面、組裝、混裝、女裝、男裝、童裝?...◎X#%$11SMT主要設備ScreenPrinterMounterReflowSMT簡介12印刷製程ScreenPrinterSolderpasteSqueegeeStencilPCB印刷作業示意圖ScreenPrinter13印刷作業原理把錫膏或是導電膠以刮刀緩慢的壓擠過鋼版上的小開孔再使其附著到PCB的焊墊上(如下圖)。其影響印刷製程的因子如下︰•錫膏(導電膠)•鋼板•刮刀•印刷機(印刷參數)Ａ印刷製程ScreenPrinter14錫膏(Solder)一般錫膏的成份RosinOrganicAcidSolvent錫粉助焊劑增黏劑活化劑溶劑2000倍3700倍混合攪拌印刷製程ScreenPrinter15錫膏(Solder)成分焊料合金粉末助焊劑主要材料作用Sn/Pb、Sn/Ag、Sn/BiSn/Cu、Sn/Ag/Cu等活化劑增粘劑溶劑搖溶性附加劑SMD與電路的連接松香，甘油硬脂酸脂鹽酸，聯氨，三乙醇酸用以清除待焊金屬表面上的氧化物松香，松香脂，聚丁烯淨化金屬表面，與SMD保持黏性丙三醇，乙二醇對錫膏特性的適應性Castor石臘（臘乳化液）軟膏基劑防離散，塌邊等印刷不良一般錫膏成份與作用印刷製程ScreenPrinter16錫膏(Solder)IPC規範錫粉粒徑分佈Grade%ofsamplebyweight-NominalSizeLessthan1%Largerthan90%minimumbetween10%maximumlessthanType275microns75~45microns20micronsType345microns45~25microns20micronsType438microns38~20microns20micronsType530microns25~15microns15micronsType625microns20~10microns10microns印刷製程ScreenPrinter17錫膏(Solder)常用無鉛合金組成印刷製程ScreenPrinter無鉛焊錫化學成份48Sn/52In42Sn/58Bi91Sn/9Zn93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu95.5Sn/3.5Ag/1Zn93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu99.3Sn/0.7Cu95Sn/5Sb65Sn/25Ag/10Sb96.5Sn/3.0Cu/0.5Ag熔點範圍118°C共熔138°C共熔199°C共熔218°C共熔218~221°C209°~212°C227°C232~240°C233°C218°C共熔說明低熔點、昂貴、強度低已製定、強度低渣多、潛在腐蝕性高強度、很好的溫度疲勞特性高強度、好的溫度疲勞特性高強度、好的溫度疲勞特性高強度、高熔點好的剪切強度和溫度疲勞特性摩托羅拉專利、高強度高強度、高熔點97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag226~228°C高熔點18鋼板(Stencil)鋼板製作技術比較鋼板製造技術化學蝕刻電鑄模板雷射切割簡介優點缺點在金屬箔上涂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，然后使用雙面工藝同時從兩面腐蝕金屬箔透過在一個要形成開孔的基板上顯影刻膠，然後逐個原子，逐層地在光刻膠周遭電鍍出模板直接從客戶的原始Gerber數據產生，在作必要修改后傳送到雷射機，由雷射光束進行切割成本最低周轉最快形成刀鋒或沙漏形狀長寬比1.5︰1提供完美的工藝定位沒有幾何形狀的限制改進錫膏的脫模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長寬比1︰1錯誤減少消除位置不正機會雷射光束產生金屬熔渣造成孔壁粗糙長寬比1︰1成本高印刷製程ScreenPrinter19鋼板(Stencil)各類鋼板製作技術的切面蝕刻板電鑄板印刷製程ScreenPrinter雷射切割製作鋼板使用之材質Stainless(SUS301、SUS302..)Alloy42(合金)Nickel(鎳)20鋼板(Stencil)鋼板厚度選擇與開孔設計印刷製程ScreenPrinterA.三球定律:依使用錫粉最大粒徑計算至少有三個最大直徑的錫球能垂直排在模孔的濃度方向上(鋼板厚度選擇)至少有三個最大直徑的錫球能水準排在模板的最小孔的寬度方向上(開孔最小寬度設計)鋼板厚度最小寬度21鋼板(Stencil)鋼板厚度選擇與開孔設計印刷製程ScreenPrinterB.開孔最小寬度與鋼板厚度比WidthStencilThickness1.522鋼板(Stencil)鋼板厚度選擇與開孔設計印刷製程ScreenPrinterC.開孔面積與切割面積比axb2xdx(a+b)0.6623鋼板(Stencil)一般開孔比例原則(LeadFree)印刷製程ScreenPrinterStencilOpeningPad=1PadStencilOpening24鋼板(Stencil)一般開孔形狀原則印刷製程ScreenPrinterPasteParticle2xFAdhesivePower1xFAdhesivePower角型的開孔方式較弧型開孔方式下錫性差，易殘錫需要更頻繁的鋼板清潔次數。25刮刀(Squeegee)印刷製程ScreenPrinter•Polyurethane(聚氨脂)•Thermoplastic(熱塑性塑膠)•Stainless(不銹鋼)刮刀材質種類26刮刀(Squeegee)印刷製程ScreenPrinterPolyurethane(聚氨脂)＆Thermoplastic(熱塑性塑膠)硬度與外形選擇•DurometerHDP=50~180•Diamond(正方形)•Rectangle(長方形)•singleedge(單刀)27刮刀(Squeegee)印刷製程ScreenPrinter鋼刮刀外層塗佈處理種類•Nickel/Tefloncoat(鎳/鐵氟龍塗層)•Nickelcoat(鎳塗層)•NickelTitaniumNitridecoat(鎳鈦氮化物塗層)•Electroformed(電鑄處理)理想刮刀所需的要求•ApplyLowerpressure(作業低壓力)•Leftloweramountofresiduesolderpaste(少錫膏殘留)28印刷參數(Parameter)印刷製程ScreenPrinter各項影響印刷作業較大的參數•印刷壓力、速度•鋼板與基板之間隙•脫模距離與速度•鋼板清潔擦拭頻率與使用之溶劑其它印刷設備要求•印刷精準度、穩定性•設備溫濕度控制•產品支撐與固定(真空、支撐Pin、上下/側夾…)29印刷作業特性要因印刷製程ScreenPrinter高效高品質印刷作業基板鋼板錫膏設備Pads•長度•寬度•厚度•形狀•表面處理防焊層•尺寸•厚度精度•相對位置•外形尺寸•平面度材質•基材•Pads•防焊層開孔•長度•寬度•鋼板厚度•形狀精度•開孔尺寸•相對位置•鋼板厚度製作、材質•方法•材質•表面處理•板框•張力錫粉•形狀•粒徑•合金成份助焊劑•松脂•溶劑•活性劑•搖變劑•含量流動特性•錫粉粒徑•焊劑含量•焊劑組成•環境溫度•時間變化•保存方式參數•印刷壓力•印刷速度•間隙•脫模距離•脫模速度•攃拭條件•刮刀種類基板支撐•支撐Pin/塊•真空/clamp環境•溫/濕度精度•夾具平面度•支撐平面度•刮刀平面度30裝著設備類型裝著製程MounterPanasonicCM402JUKIFX-1SumsungSM320高速機、泛用機、中速機…都不訴肯德基!!!31裝著設備類型裝著製程Mounter依裝著元件應用分類TransformerConnectorHICCSPSVPBGA-TBGA-PMTCPQFPALC20123216TransistorSOP1608Diode1005060304020201速度元件尺寸大小快慢高速機泛用機泛用機高速機中速機中速機32裝著設備類型一裝著製程Mounter依裝著作業型態分類拱架型(Gantry)元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個真空吸料嘴)在送料器與基板之間來回移動，將元件從送料器取出，經過對元件位置與方向的調整，然後貼放于基板上。由於貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標移動橫樑上，所以得名。(如先前介紹的JUKIFX-1與SumsungSM320均屬此類）這類機型的優勢在於︰系統架構簡單，可實現高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產，也可多台機組合用于大批量生產。這類機型的缺點在于︰貼片頭來回移動的距離長，所以速度受到限制。33裝著設備類型一裝著製程Mounter拱架型(Gantry)貼片機對元件位置與方向的調整方法•雷射識別、X/Y坐標系統補償貼片位置、吸嘴旋轉調整方向，這種方法可實現在貼片頭運動過程中進行元件識別與方向調整，但不能用于BGA元件，因而採相機識別的方式加強這方面的功能。(目前公司產線所用JUKIKE系列、FX-1、FX