SMT技术手册1

1、 SMT 技術手冊(版本： 1.0)單位：工程技轉作者：審核：日期：1 版本記錄版本日期說明1.02005/01/03初版2目錄版本記錄.2目錄 .31. 前言 .52. SMT 簡介 .52.1.何謂 SMT(Surface Mount Technology)呢？ .52.2.SMT 之放置技術 .52.3.錫膏的成份 .52.3.1.焊錫粉末 .52.3.2.錫膏 / 紅膠的使用 .52.3.3.錫膏專用助焊劑 (FLUX) .62.4.回溫 .62.5.攪拌 .62.6.印刷機 .62.7.錫膏印刷不良原因 .72.8.印刷不良原因與對策 .82.9.PCB 自動送板的操作 .82.10

2、.貼片機不良問題之分類 .82.10.1.裝著前的問題 (零件吸取異常 ) .82.10.2.裝著後的問題 (零件裝著異常 ) .92.10.3.問題對策的重點 .92.10.4.零件吸取異常的要因與對策.92.10.5.裝著位置偏斜或角度不正的要因對策.92.10.6.零件破裂的原因 .102.10.7.裝著後缺件原因 .102.11. 熱風回焊爐 (Reflow) .102.11.1.操作方法及程式 .102.11.2.熱風回流區溫度設定參考值.102.11.3.熱風迴焊溫度曲線圖 (PROFILE) .102.11.4.調整溫度曲線 .122.12. 常見問題原因與對策 .132.12.

3、1.料帶 PITCH 計算方法如下： .132.12.2.吸取率惡化時的處理流程圖.142.12.3.裝著位置偏斜或角度不正的要因對策.152.12.4.零件破裂的原因 .152.12.5.裝著後缺件的原因 .152.13. 熱風迴焊爐 (REFLOW) .162.13.1.不良原因與對策 .162.13.2.墓碑效應 .192.14. SMT 外觀檢驗 .213 2.15. 注意事項224 1. 前言使 SMT 從業人員提升專業技術，並確保產品品質。凡從事SMT 從業人員均適用之。2.SMT 簡介2.1.何謂 SMT(Surface Mount Technology)呢？所謂 SMT 就是可

4、在 “PCB”印上錫膏，然後放上多數 “表面黏裝零件 ”，再過 REFLOW使錫膏溶融，讓電子零件與基板焊墊接合裝配之技術。有時也可定義為：“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 ”。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。2.2.SMT 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

5、順序是：（1） 由真空轉軸及吸頭所組成的取料頭先將零件拾起。（2） 利用機械式夾抓或照像視覺系統做零件中心之校正。（3） 旋轉零件方向或角度以便對準電路板面的焊墊。（4） 經釋除真空吸力後，可使零件放置在板面的焊墊上。2.3.錫膏的成份焊錫粉末一般常用為錫 (63%)鉛(37%)合金，其熔點為183。錫膏 /紅膠的使用（1） 錫膏 /紅膠的保存以密封狀態存放在恆溫 ,恆濕的冰箱內 ,保存溫度為 0100 C,溫度太高 ,錫膏中的合金粉未和助焊劑起化學反應後 ,使粘度上升而影響其印刷性 ,溫度過低 ,助焊劑中的松香成份會產生結晶現象 ,使得錫膏惡化。（2） 錫膏從冰箱中取出時 ,應在其密封狀態下

6、回溫 6-8 hrs(kester)/1-2hrs(千住 )後再開封 . 如一取出就開封 ,存在的溫差使錫膏結露出水份 ,這時錫膏回焊時易產生錫珠 ,但也5 不可用加熱的方法使其回到室溫,這會使錫膏品質劣化。（3） 錫膏使用前 ,先用攪拌機攪30-40sec(kester)/5min(千住 ),攪拌時間不可過長 ,因錫粉末中粒間摩擦 ,使錫膏溫度上升 ,而引起粉未氧化 ,其特性質化 ,黏度降低。（4） 錫膏 /紅膠開封後盡可能在 24小時內用完 ,不同廠牌和不同 TYPE 的錫膏 /紅膠不可混用。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，固形成份的分散樹脂主成份，助焊

7、催化功能固形成份分散劑防止分離，流動特性活性劑表面氧化物的除去2.4.回溫（1） 錫膏 /紅膠運送過程必須使用密閉容器以保持低溫。（2） 錫膏 /紅膠必須儲存於010之冰箱中 ,且須在使用期限內用完。（3） 未用完之錫膏 /紅膠必須立即緊密封蓋並記錄時間放回冰箱以維持其活性,紅膠在常溫下最低回溫1-2 小時方可使用 ,無需攪拌。2.5.攪拌（1） 打開本機上蓋 ,轉動機器錫膏夾具之角度,以手轉動夾具測之圓棒 ,放入預攪拌之錫膏並鎖緊。（2） 左右兩夾具上的錫膏罐重量要適配(差異不可過高 +/-100 克)機器高速轉動可避免晃動。（3） 蓋上上蓋設定較佳的攪拌時間 ,按 (ON/OFF)鍵後機器

8、自動高速攪拌 ,並倒數計時 ,待設定時間完成後將自動停止。（4） 作業完成後 ,打開上蓋 ,依相反動作順序打開夾具的錫膏罐。2.6.印刷機（1） 在機臺上用頂針頂住PCB 定位孔 ,固定好 PCB,PCB 不能晃動。（2） 調好刮刀角度 (60°90°)及高度 (7.0 ±0.2mm),鋼板高度 (8.0 ±0.2mm),左右刮刀壓力 (1.3 ±0.1kg/cm2 )及機台速度 20±2rpm。（3） 選擇手動模式按台扳進鋼板下降鋼板松目視鋼板上的焊孔是否完全對準PCB 上銅箔鋼板夾住台扳出自動試刷一塊,若錫膏不正可根據情況調整。6

9、 （4） 根據機不同可設單 / 雙面印刷及刮刀速度2.7.錫膏印刷不良原因摸迭癹綵瞷禜竚熬耞隔饯玴筁玴/ ì秖奎爵琖奎爵秖镑奎 à奎瞴熬炒诀奎 籌弘牟 跑 吏挂翲葵丁 回采 畖硉采 畖 溃聋 采叉 饯 硉秖溃 秖簎 笆 杆眎弘祑耞彩录 耞矪 瞶痷弘借秨簧 轰玴葵膀 狾2.8.印刷不良原因與對策7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?提高 PCB製程能力?刮刀材質太硬?刮刀選軟一點?刮刀壓力太小?印刷壓力加大?刮刀角度太大?刮刀角度變小，一般為 6090度?印刷速度太快?印刷速度放慢?錫膏黏度太高?降低錫膏黏度?錫膏顆粒太大或不均?選擇較小錫粉之錫膏?鋼

10、版斷面形狀、粗細不佳?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?增加錫膏的黏度?印膏太偏?加強印膏的精確度?印膏太厚?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 )黏著力不足?環境溫度高、風速大?選用較小的錫粉之錫膏?錫粉粒度太大?降低錫膏黏度?錫膏黏度太高，下錫不良坍塌、模糊?錫膏金屬含量偏低?增加錫膏中的金屬含量百分比?錫膏黏度太底?增加錫膏黏度?印膏太厚?減少印膏之厚度2.9.PCB 自動送板的操作（1） 按電源開關連接電源。（2） 當按啟動開關後 ,你可選擇自動或手動模式操作本機。選擇手動操作模式 - 按自 /手動鍵若選擇手動鍵

11、:可任意操作以下任一開關鍵,開降台料架 ,送板間隔設定 ,送基板。選擇自動操作模式 -按自 /手動鍵 (若選自動操作式本按鍵燈亮)。2.10. 貼片機不良問題之分類裝著前的問題 (零件吸取異常 )（1） 無法吸件（2） 立件（3） 半途零件落8 裝著後的問題 (零件裝著異常 )（1） 零件偏移（2） 反面裝著（3） 缺件（4） 零件破裂問題對策的重點（1） 不良現象發生多少次？（2） 是否為特定零件？（3） 是否為特定批量？（4） 是否出現在特定機器設備上？（5） 發生是否週期性？零件吸取異常的要因與對策零件方面的原因（1） 粘於紙帶底部（2） 紙帶孔角有毛邊（3） 零件本身毛邊勾住紙帶（4）

12、 紙帶孔過大，零件翻轉（5） 紙帶孔太小，卡住零件機器方面的原因（1） 吸嘴不良、真空管路阻塞、真空閥是否異常？（2） 吸料高度太高，即吸料時吸嘴與零件有間隙，也會造成立件。（3） 供料器不良、紙帶 (或塑膠帶 )裝入是否不良？（4） 上層透明帶剝離是否不良？（5） 供料器 PITCH 是否正確？裝著位置偏斜或角度不正的要因對策（1） 零件吸嘴上運送時好生偏移,其原因大致為真空吸力下降吸嘴移動時導致振動。（2） 裝著瞬間發生偏位 ,裝著後 X.Y-TABLE 甩動還有基板移出過程的晃動等。9 零件破裂的原因（1） 原零件不良。（2） 掌握發生狀況：是否為特定的零件?是否為固定批量？是否發生於固

13、定機台？發生時間一定嗎？（3） 發生於裝置上的主因通常是正方向受力太大 ,固需檢查吸料高度與零件厚度是否設定正確。裝著後缺件原因（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。（2） 機器上的問題：如吸嘴端,吸嘴上下動作不良，真空閥切換不良，裝著時高度水準不準，基板固定不良，裝著位置太偏。（3） 其他原因：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，裝著過會振動或錫膏粘著力不足時也會發生缺件情況。2.11. 熱風回焊爐 (Reflow)操作方法及程式（1） 開啟 power

14、開關（2） 各單體開關旋鈕，即可變為可動作顯示。（3） 將溫度控制器，調整至適當的溫度設定值。熱風回流區溫度設定參考值（1） 爐溫各區溫度設定依PCB 與錫膏特性而定。（2） 輸送裝置速度調整單位元0.80 ±0.2M/Min( 七區 )或 28±3in/min( 四區 )。（3） 自動，手動 AUTO( 當此開關位在 ”ON”自動時 ,OFF 為手動 )。熱風迴焊溫度曲線圖 (PROFILE)（1） 一般情況中，下圖為錫膏推移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。10 （2） 昇溫速度請設定23 /sec以下，其功用在使溶劑的

15、揮發與水氣的蒸發。（3） 預熱區段，130140至 160195 的範圍徐徐昇溫 ，其功用可使溶劑蒸發 、FLUX軟化與 FLUX 活性化。（4） 迴焊區段，最低 200，最高 240的範圍加熱進行 。其目的為 FLUX 的活性作用，錫膏的溶融流動。（5） 冷卻區段，設定冷卻速度為45/秒。本區在於焊點接著與凝固。最高不可超過 230200200以上 2030秒15010050冷卻速度為 45/ 秒溫昇速度 23/ 秒6090 秒180 秒（6） 下圖為紅膠爐溫曲線參考圖,若有異常 ,則依實際情況調整溫度最高溫度不可超過180 2101801501209090130 sec6030<2.

16、5 /sec6090120150180210240270300時間 (秒)（7） 升溫變化不可超過2.5 /sec。11 （8） 硬化溫度最好在150 180 不可超過 180 且硬化時間維持在90130 秒內。調整溫度曲線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 START成份中的活性化不足，於迴 昇溫速度 2 3/SEC 焊區時溫度分佈不均，易造 130160的範圍中成零件劣化及焊接不良。60120SEC 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

17、加溫爐裝置不同，各型由預熱區至迴焊區時昇溫基板的大小及所需的基板溫速度為 34 /SEC度不同，只要加熱溫度分佈4.預熱區曲線斜面均勻，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。5. 迴焊區溫度及時間不足 由於加熱不足，易造成焊接 迴焊區為液相線 183以上不良、空焊、墓碑效應、小 2040SEC 加熱。錫珠產生及跨橋現象。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210230的範圍中。7. 冷卻區溫度及時間速度 基本上冷卻的速度快，焊接 冷卻的速度為 45 /SEC太快強度較佳。如冷卻的速度太快，於凝固時的應力，而造成強度降低 。8

18、. 冷卻區溫度及時間速度 加熱過度，焊接點強度降低 。太慢2.12. 常見問題原因與對策料帶 PITCH 計算方法如下：12 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13 吸取率惡化時的處理流程圖粄醚 ERRORNG秨礚箂浪琩PARTS DATA砞OK浪琩竟YES龟悔箂OKNG浪琩糒繷场OKOKNG修正瞶 NGOR浪琩 痷传NGOK更換修理NGOR浪琩 痷皌恨更換NGOK更換修理NG浪琩 痷恨OR溅 )更換OK修理NG浪 琩OR糒 棒峨更換NO竟玡 籠YES竟崩秈场箂 挡

19、竟箂箂盿NO硓盿耞NO硓盿辈 盽NONG浪琩祘 戈修正OK 浪NG修SENSOR OK正YES盿NG修溃籠正峨 ?YESOK诀竟NG修崩 笆竟 笆正OKOK辈盿NG修近笆雌正OKNG浪琩箂修正OKSMT箂 矪瞶瑈祘瓜裝著位置偏斜或角度不正的要因對策14 （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，尤其遇上如下圖的零件更常發生。（2） 裝著瞬間發生偏位，裝著後 XY TABLE 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元的零件。零件破裂的原因（1） 掌握源頭：是否發生於裝著或原零件就不良。（2） 原零件不良（3） 掌握發生狀況：是否為特定的零件

20、？是否為固定批？是否發生於固定機台？發生時間一定嗎？（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。裝著後缺件的原因（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。（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15 高度水準不準，基板固定不良；裝著位置太偏。（3） 其他原因：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。2.13. 熱風迴焊爐 (REFLO

21、W)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?提高錫膏黏度?鋼版及PCB印刷間距過大?調整印刷參數?置件壓力過大，LEAD擠壓 PASTE ?調整裝著機置件高度?錫膏無法承受零件的重量?提膏錫膏黏度?升溫過快?降低升溫速度與輸送帶速度? SOLDER PASTE與 SOLDER MASK潮 ? SOLDER MASK 材質應再更改濕? PASTE收縮性不佳? PASTE 再做修改?降溫太快?降低升溫速度與輸送帶速度零件移位元或偏斜：?錫膏印不準、厚度不均?改進錫膏印刷的精準度?零件放置不準?改進零件放置的精準度?焊墊太大，常發生於被動零件，熔?修改焊墊大小焊時造成歪斜16

22、空焊：? PASTE透錫性不佳? PASTE 透錫性、滾動性再提高?鋼版開孔不佳?鋼版開設再精確?刮刀有缺口?刮刀定期檢視?焊墊不當，錫膏印量不足? PCB焊墊重新設計?刮刀壓力太大?調整刮刀壓力。元件腳平整度不佳?元件使用前作檢視?升溫太快?降低升溫速度與輸送帶速度?焊墊與元件過髒? PCB及元件使用前清洗或檢視其清潔度? FLUX量過多，錫量少? FLUX比例做調整?溫度不均?要求均溫? PASTE量不均?調整刮刀壓力? PCB水份逸出? PCB確實烘烤冷焊：?輸送帶速度太快，加熱時間不足?降低輸送帶速度?加熱期間，形成散發出氣，造成表? PCB作業前必須烘烤面龜裂?錫粉氧化，造成斷裂?錫

23、粉須在真空下製造?錫膏含不純物，導致斷裂?降低不純物含量?受到震動，內部鍵結被破壞，造成?移動時輕放斷裂沾錫不良：? PASTE透錫性不佳? PASTE透錫性、滾動性再要求?鋼版開孔不佳?鋼版開設再精確?刮刀壓力太大?調整刮刀壓力?焊墊設計不當? PCB重新設計?元件腳平整度不佳?元件使用前應檢視?升溫太快?降低升溫速度與輸送帶速度?焊墊與元件髒汙? PCB及元件使用前要求其清潔度? FLUX量過多，錫量少? FLUX和錫量比例再調整?溫度不均，使得熱浮力不夠?爐子之檢測及設計再修定?刮刀施力不均?調整刮刀壓力?板面氧化? PCB製程及清洗再要求? FLUX起化學作用?修改FLUX SYSTE

24、M? PASTE內聚力不佳?修改FLUX SYSTEM17 不熔錫：?輸送帶速度太快?降低輸送帶速度?吸熱不完全?延長REFLOW時間?溫度不均?檢視爐子並修正錫球：?預熱不足，升溫過快?降低升溫速度與輸送帶速度?錫膏回溫不完全?選擇免冷藏之錫膏或回溫完全?錫膏吸濕產生噴濺?錫膏儲存環境作調適? PCB中水份過多?PCB於作業前須作烘烤?加過量稀釋劑?避免添加稀釋劑? FLUX比例過多?FLUX及 POWDER比例做調整?粒子太細、不均?錫粉均勻性須協調?錫粉己氧化?錫粉製程須再嚴格要求真空處理? SOLDER MASK含水份?PCB烘考須完全去除水份焊點不亮：?升溫過快，FLUX氧化?降低升

25、溫速度與輸送帶速度?通風設備不佳?避免通風口與焊點直接接觸?迴焊時間過久，錫粉氧化時間增長?調整溫度及速度? FLUX比例過低?調整FLUX比例? FLUX活化劑比例不當或TYPE不合 ?重新選擇活化劑或重新選擇FLUX TYPE適，無法清除不潔物?焊墊太髒? PCB須清洗墓碑效應18 ? 定義板面上為數可觀的各種無接腳 ，小型片狀零件如片狀電阻 、電容等，當過 Reflow 時，主要是因為兩端焊點未能達到同時均勻的融，而導致力量不均衡，其中沾錫力量較大的一端，會將其體重很輕的零件拉偏、拉斜，甚至像吊橋一樣拉起，為三度空間的直立或斜立狀態稱之。? 分類自行歸正：當零件裝著時發生歪斜，但由於過 Reflow 時兩焊點同時熔融，其兩邊所出現的均勻沾錫力量，又會將零件拉回到正確的位置。自動歸正拉得更斜：當兩焊點未能同時熔融，或沾錫力量相差很遠時，則其中某一焊墊上的沾錫力量會將零件拉得更斜。或因該焊墊沾錫力量更大時，不但拉正而且完全拉向自己，以致形成單邊焊接之情形如圖所示。19 拉得更歪單點拉正墓碑效應：這種立體異常的現像，多出現在兩端有金屬封頭的被動小零件上，尤其是當重量輕而兩端沾錫力量又相差很大的情況下，所發生三度空間的焊接異常。2.14. SMT 外觀檢驗目視檢驗是各種生產線上最常見的檢查方法，因其投資不大，故廣受歡迎。受過訓練的作業員只要利