SMT及DIP制程简介

及製程簡介PeterChiang姜義炎[e-mail]@pchome.com.tw0936031722製作:DIP:DualIn-linePackageSurfaceMountDevice表面黏著零件PlatedThroughHole貫穿孔零件SurfaceMountTechnology表面黏著技術SMT與DIP基本組成設備材料零件印刷電路板測試製造方法設計SMTDIPSMT:SurfaceMountTechnologyDIP:DualIn-linePackageSMD:SurfaceMountDevice管理不良分類常見的問題實際是…..•金手指沾錫•線路斷裂•防焊漆掉落•防焊漆起泡•防焊漆上到錫墊•不吃錫•錫球•錫珠•板翹或彎曲•銅泊翹起•錫吃不足•阻抗值•板子濕氣高•良率•零件不易拔起•表面塗料厚度不均衡印錫膏機Chip置件IC置件自動光學檢查迴焊InCircuitTest手插件功能測試包裝波焊InCircuitTest製程材料選擇零件受損傷;損壞吃錫,誤判錫渣製造方法1.SMT製程1.上錫膏2.上零件3.迴焊烘烤2.DIP製程1.手插件2.過錫爐3.上膠製程1.上膠2.上零件3.迴焊烘烤4.板子翻身5.過DIP錫爐SMT製程SMT:SurfaceMountTechnology波焊製程上膠製程尚未吃錫吃了錫比較一下SMT良率良率置件鋼板錫膏迴焊印刷機準確度溫度區線進板子定位板子/鋼板定位板子/鋼板接觸刮刀下壓開始印刷刮刀上升板子/鋼板分開出真空光學點速度距離水平速度距離水平壓力角度速度距離水平速度距離水平鋼板印刷過程錫膏製程刮刀印刷機鋼板印刷電路板鋼板印刷製程1.鋼板來回印刷2.印刷方向3.分離速度4.錫量5.刮刀鋼板印刷行程距離6.鋼刀與鋼板停止距離7.刮刀壓力8.印刷機調整9.鋼板與PCB接觸距離10.印刷速度11.污染1.板子附層材質2.錫墊寬度與縱橫比析3.錫墊旁防焊漆高度4.顆粒高低平整度5.幾何大小6.清潔度7.板灣1.準確度2.再現性3.視覺系統4.參數控制5.偏差能力1.彎曲2.長度3.角度4.硬度5.材質6.尺寸7.形狀1.固定材質2.松香流性3.板材匹配性4.塌陷5.附著力6.錫膏成分7.黏度8.顆粒大小與散佈9.穩定與持久性10.推移力1.縱橫比尺寸與誤差2.配置形狀/框的大小3.縱橫比幾何形狀4.孔璧粗糙及角度5.鋼板材質及厚度6.平整度7.縱橫比8.面積比鋼板印刷製程所產生的問題原因助焊劑的作用1.去氧化2.去除少許污染3.減少熱衝擊4.由熱產生活化作用5.與稀釋劑混合減少錫球及錫珠6.預防吃錫後板翹助焊劑（Flux）清潔1.協助熱量的傳遞與分佈2.將待焊金屬表面進行化學清潔3.將氧化物或其他反應後無用的殘渣，排開到待焊區以外的空間去4.能夠清除氧化物的化學活性SMT迴焊爐-四區重點1.預熱區–助焊劑降低金屬氧化–預熱升溫太快易形成塌錫、短路、錫球。2.恆溫區–錫膏wetting,逐漸溶解,燈絲效應產生–受熱不均，時間太短易成立碑、空焊。3.迴焊區–錫膏完全溶解–表面張力結束–時間長，板子易變黃，時間短，不熔錫。4.冷卻區–溫度降太快，零件易破裂。吃錫過程須知1.松香2.浸錫3.熱4.吃錫表面5.時間零件腳溫度錫橋的產生過程不正常免洗SMT溫度區線20406080100120140160180200220240306090120150180210240270300預熱區2–4min.Max.恆溫區60–90sec.typical迴焊區(30-90sec.max)30-60sec.typical2.5oC/sec0.5-0.6oC/sec1.3–1.6oC/sec210-236oC最高溫度.(seconds)(oC)0Reflow溫度曲線050100150200250183100200300400500最佳化慣例時間：秒溫度：C250C~1500C預熱區1800C~2350C迴焊區2350C~250C冷卻區1500C~1800C恆溫區RamptospikeRampsoakspike在整個溫度曲線中，對製程有重要影響的參數分別是1.升溫斜率3℃（過劇之升溫斜率造成小零件立碑與熱衝擊）2.恆溫區與迴焊區必須延長至總長3m以上,否則產能必然下降3.最高溫度時的均溫性高（ΔT範圍面積更小，均溫與熱補償必須進一步提昇）4.最高溫度及熔點以上溫度持續時間（足夠熱量使錫膏完全沾錫，生成良好合金層）。5.降溫斜率3℃（過慢易再氧化，焊點粗大且暗淡；過快則易產生内應力，焊點脆弱，外觀不光滑）。6.氮氣迴焊爐導入以克服材料的不穩定性(氧化物生成)綜上所述，無鉛制程對Reflow的要求如下：1.完善的提供更高溫度的能力。2.熱對流模組：絕對的溫度穩定性和準確的加熱區域分割，溫度不互相影響。3.最佳的熱絕緣性，不影響外界環境。4.高效率的利用氮氣。5.強大的製作各種溫度曲綫的能力。6.爐膛同一截面内的極小溫差。靠近系統降低冷空氣進入松香外部加熱器為了一致的溫度錫溫預熱至擾流波的最短距離錫波與板子接觸距離時間預熱為了亮錫快速冷卻接觸:2-3秒穿過通道維持溫度調整爐子送風管口而維持溫度無鉛錫渣多波焊溫度曲線尾部風扇錫波1/3波焊機器管控輸送帶寬度輸送帶角度板子進出爪勾清潔保養密度高度活化充填與消耗滲透力酸價比分析接觸方法浸泡時間控制板子溫度預熱溫度輸送帶速度冷卻風扇溫度高度錫波型態貫穿孔表面黏著零件錫的充填與消耗錫的純度與組合板子接觸面積浸錫時間錫波的水平錫槽雜質控制錫波湧出速度浸錫的角度板子運送管控助焊劑管控波焊行程管控錫波管控錫爐的問題(1)波面不正常波面有擾流現波面有擾流現象脫離錫液面太快液面水平高度液面溫度過錫方向錯誤第二次再過焊預熱時間預熱溫度焊液雜質過多錫渣過多輸送帶震動焊點錫量過多焊接前不良拿起錫爐的問題(2)1.吃錫時間2.吃錫距離3.助焊劑比重4.助焊劑潤濕板面5.助焊劑量6.仰角7.夾具材料不適當8.夾具方向不適當9.使用SMT治具量測10.DIP量測治具少使用11.統計過程控制SPC12.設計問題•DIP:DualIn-LinePackageShelfLife•先進先出•足夠嗎?供應商C供應商B倉庫一年倉庫三個月供應商A倉庫二天交貨入倉庫已經二天交貨入倉庫已經五天交貨入倉庫已經十天一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月...12345678910天起始點??365天零件新鮮度•先進先出有風險??•進工場倉庫前如何降低吃錫問題–供應商生產日期至今交貨合理?–供應商生產溫溼度正確否–供應商的倉庫溫溼度正確否?–運送途中溫溼度正確否?–運送途中環境正確否?•不同零件環境管理要定義•先進先出+ShelfLife較好GrowthofOxideEffect階段I階段II階段IIINotesolderFiletrise不好老化時間StageIIdependentoncoatingthickness吃錫能力隨時間而下降GrowthofIntermetallicEffectAcceptableWettingPreferredwettingNonWetting好以色紙決定溼度假線路零件腳長度CapacitorCapacitorCapacitorCapacitor