SM生产流程讲解2

SMT組裝流程介紹1.電路板組裝流程2.SMT&DIP元件規格3.SMT組裝及PCBA測試要求4.REFLOWProfile5.AOI光學檢查要求6.SMD作業不良實例探討Preparedby:AEE/DavyChen2002.10.03ComponentTypesPlasticBGAMicroBGA/CSPFlipChipCeramicBGASuperBGATabBGAPCBSMDDIP1-1.PCBA(電路板組裝,#1)—SingleReflow&DipProcessEX:M.B.ofDeskTop-PC1.電路板組裝流程PCBA(電路板組裝,#1)—SingleReflow&DipProcessEX:M.B.ofDeskTop-PC入庫錫膏印刷貼片機迴焊爐ICT手插件迴焊爐Touch-UpTest&PackPCBStencilSolderPasteSolderBarSMDComp.DIPComp.1-2.PCBA(電路板組裝,#2)—DoubleReflow&DipProcessEX:M.B.ofMobile-PCPCBSMDDIP入庫錫膏印刷(1)貼片機迴焊爐ICT手插件迴焊爐Touch-UpTest&PackPCBA(電路板組裝,#2)—DoubleReflow&DipProcessEX:M.B.ofMobile-PC錫膏印刷(2)貼片機迴焊爐PCBStencilSolderBarSolderPasteSMDComp.DIPComp.2.SMT&DIP元件規格2-1.IC元件外形簡介(ICDevicesIntroduction):ThroughHolePackage方形晶片電阻晶片鉭質電容積層陶瓷電容(MLCC)薄膜電容其他晶片電阻陶瓷電容晶片形陶瓷振盪器電阻(排組)晶片電容(排組)積層晶片(薄膜形)鋁電解電容晶片線圈繼電器其他陶瓷微調電容半固定可變電阻開關石英振盪器測針連接器平板型圓型複合型異型(1)被動元件2-3.SMD常用零件：2-2.SurfaceMountedPackageSOPQFLCCPLCCSOJP/C-BGAKBGA(BallGridArray)FlipChipL同軸超小型迷你功率超小(一個匣)SOP(MFP)腳距:1.27mm腳距:0.65mmVSOPQFP/VQFP腳距1mm0.8mm0.65mm0.5mmPLCC/SOJ腳距:1.27mm裸晶片COB多點銲晶片FFPTABLCC模型裸晶片型(2)半導體零件2-3.SMD常用零件：3.SMT組組裝及PCBA測試要要求3-1.SMTREFLOWPROCESS/流焊製造程序：

錫膏印刷(StencilPrinting)點膠(Dispensing)Optional置放(Placement)迴焊(Reflow)

3-2.鋼板(Stencil)種種類與比比較：鋼板種類製作時間製作成本板孔形狀孔壁Undercut上錫性雷射鋼板快較貴較粗糙較多較差化學鋼板慢較便宜

較光滑較少較佳3-3.SMT鋼鋼板:厚厚度及及開孔尺尺寸設計計及使用用要領(1)開孔尺寸寸:一般I.C鋼板板開口要要比PCBpad小小10μm，如此此可避免因因錫膏偏離錫墊墊(Pad)0.2mm就會形成成錫球之之不良現現象。(2)理想鋼板板孔內品品質：★沒有有undercut:undercut在在印刷時時會阻抗抗錫膏前前進，使使印下去去錫膏的形狀不不清晰，，同時亦亦減少錫錫膏量。。★孔壁壁平滑。。★前中中後寬寬度相同同。(3)印刷錫膏膏厚度:每2小時時檢查1次(防防止厚度度不均，控制誤差在10%之內)。(4)鋼板清潔潔保養:在每班/日使用用前清潔潔保養，，防止鋼鋼板污染染及塞孔及變變形問題題(如以以IPA擦拭鋼鋼板，須等乾乾再印)。(5)鋼板工作作壽命:約印刷基基板8萬萬~10萬片片。3-4.鋼板印刷刷的製程程參數有有：(以厚度0.15mm,208pinpitch0.5mm之鋼板板為例)★刮刀壓力力:愈小小愈好(0.05mpa)★印刷速度度:15~30mm/sec,愈愈細線路路要愈慢慢★印刷間隙隙/角度度:基板板與印刷刷底板間間距0.4~0.8mm★錫膏(SolderPaste)★溫度(Temperature):環境境溫度18~24℃,溼度40~50%RH★常見見印刷不不良情形形：(1)印印刷毛毛邊：刮刮刀壓力力太大之之結果。。(2)印印刷不不完整：：刮刀不不利之結結果。★放置印刷刷機台之之錫膏量量，每次控控制最好好印10片，因因為錫膏多，溶溶劑容易易揮發,吸水及氧氧化，對對迴焊之之品質不不好。印錫膏每每片之間間不要超超過10分鐘，，印刷之之後，不不要放置置超過1小小時。印刷10次就要要擦拭鋼鋼板1次次，可保保持下次次印錫膏之形形狀及量量。squeezesolderpastestencilpadPCBSTENCILLING3-5.錫膏種類類與特性性檢查：：(1)錫膏成份:(2)水洗製程程/免洗洗製程錫錫膏特性性比較:(3)錫膏特性性檢查項項目：FLUX成分含量,以及顆粒大小小與黏黏度檢查查。(4)錫膏管理理：需保存4~8℃冷藏下，，印刷錫錫膏過程程在18℃~24℃℃,40%~50%RH環境作業業最好，不可有有冷風或或熱風直直接對著著吹，溫度超過過26.6℃，，會影響響錫膏性性能。存貨儲儲存時間間不超過3個月月，錫膏膏使用前前攪拌1~3分鐘鐘。(5)良好錫膏膏之焊錫錫性對錫錫球要求求：★愈圓愈好好。(對錫球球滾動較較有幫助助)★愈小愈均均勻愈好好。★氧化層愈愈薄愈好好。(所需要要之FLUX活活性就不不需太強強)(6)錫膏使用用前的準準備：回溫。。在錫膏回回溫到室室溫前切切勿拆開開容器或或攪拌錫錫膏。一一般般回溫時時間約為為4~8小小時(以自然回回溫方式式)。如如未回溫溫完全即即使用，錫膏膏會冷凝凝空氣中中的水氣氣，造成成slump,spatter等問題。。(7)錫膏使用用時間不不超過8小時，，回收,隔夜之之錫膏最最好不要要用。PadSolderParticlesPreheatingdrippingMeltedsolderFlowofsolderballsPrintingPreheatingMeltingTransformationofSolderPasteinReflow★若PCB吸水水率超過過0.3%，且且無烘乾乾，則會有有脫層(Delamination)之不良。。(正常常PCB吸水率率應在0.1%以下)★PCB烘烘烤溫度度：(SMT前,PC板的的重烤溫度度，120℃,2hrs)，一一般PCB廠出出貨前PCB烘烘烤規格格:(a)步步驟：：25℃℃昇溫至至130℃℃(約40分鐘鐘)130℃並並以重物物熱壓烘烘烤2小時降溫25℃(約40分鐘後後取出)真真空熱縮縮袋包裝裝出貨(b)包包裝時亦亦可加放放乾燥劑劑。(選選擇性)★PCB上上BGA/QFPIC位置置設計:應避免免設計在在PCB對角線上。(7)SolderAlloyCurve:*PC板翹翹曲度:規格要要求及嚴嚴格進料料檢查(可避免QFP/BGA空焊)。★PCB翹翹曲規格格：不超過PCB對對角線長長度之0.7%(IPC-TM-650)。。★PCB廠廠商針針對不平平或變形形的PCB，會集中收收集統一一熱壓平平後歸還還。★PCB板板翹通常常與PCB製程程較無關關係，而與Layout與與密密度關係係較大，例如Pad(銅)與PCBEpoxy熱熱膨脹係係數不同同，受熱後後散熱速速度亦不同，若若Layout與密密度不平平均則易易造成PCB翹翹曲。CASEStudy:PC板翹翹曲度Temp.(C)Time(sec)About183CAbout130CPreheatZoneFor50~60sec,Slope=1.5~2C/secSoakZoneHoldat130Cto183CFor90~120sec,Slope=0.5C/secReflowZoneAbove183Cabout90to100sec.PeakTemperature22010C,10~20sec.ReflowProfilehastocalibrateconsideredfromallthedifferentfactorsin

solderpaste,componentdensity,motherboardlayout,materialproperties

and

conveyorspeed,etc..4.REFLOWProfile(AlloySn63Pb37):ForBGAchipset183Cto220C(2~3C/sec)CoolingZone220Cto100C(1~1.5C/sec).SMT迴迴焊條件件(1)預預烤區區(Preheat)&熔熔錫錫加熱區區(Soak):(a)作作用：：★避免免錫膏中中的助焊焊劑成份份急速軟軟化。★使助焊焊劑中揮揮發物(Solvent)完完全發發散。★緩和正正式加熱熱時的熱熱衝擊。。★促進助助焊劑的的活化，，可清潔潔pad上以氧氧化物及及髒污。。(b)影影響：：★若預預烤(溫溫度、時時間)不不足，與與其正式式加熱之之間溫差差大，容易產生因流流移而引引起旁邊邊錫球產產生，以及因溫度分佈不均均所導致致的墓碑效應應(Tombeffectiveness)與燈蕊效應應(Lampwickeffectiveness)。★若預烤烤過度，，則將引起助焊劑成成份的老老化以及錫粉的氧化，進而導導致微小小錫球或或未熔解解的情形形發生。。★若熔錫錫加熱區區溫度上上昇太急急速，溫溫度分佈佈將難以以均勻，容易發發生墓碑效應應與燈蕊效應應。4-1.REFLOW迴迴焊溫度度控制技技術說明明：(2)迴迴焊區區(Reflow):影響：★迴焊區區若加熱熱溫度不不足，則則由於無無法確保保充足的的熔融焊錫與Pad的接接觸時間間，很難難獲得良良好的焊焊接狀態態，同時由於於熔融焊焊錫內部部的助焊焊劑成份份和氣體體無法被被排出，因而而發生空空洞(Void)與與冷焊焊(Coldsoldering)。★迴焊區區的PeakTemp.溫度度太高或或183℃以上上時間拉拉的太長，則該熔熔解的焊焊錫將被被再氧化化而導致致接合程程度減低等缺陷陷產生。。(3)冷冷卻區區(Cooling):影響：★焊接接部位的的冷卻不不可緩慢慢，否則則因元件件與基板板熱容量量有別，，將引引起起溫溫度度分分佈佈不不均均，，焊焊錫錫凝凝固固時時間間的的差差異異將將導導致致元元件件位位置置挪移移，，熱熱膨膨脹脹率率的的差差異異也也將將使使基基板板彎彎曲曲，，進進而而有有局局部部應應力力集集中，，使使該該部部位位的的接接合合度度的的減減低低。。★若若冷冷卻卻速速度度太太慢慢，，也也會會引引起起焊焊錫錫組組織織之之粗粗大大化化，，因因而而導導致致接接合溫溫度度的的減減低低。。★MainBoard:PCBTg=125℃,BGASubstrateTg=175℃℃4-2.REFLOW量測方法：

Thermocouplecanbeattachedtotopsurface,edgesubstrateand

middleballofBGApackage.

PADSolderBallMotherBoardThermocoupleMotherBoardPAD(1)PBGAthethermocoupleinstallationDrillpilotholedownthroughcenterofpadpriortoReflow.(diameterofhole:2to3mm)Putthermocoupleinthecenterofpad(2)ThermocoupleMeasurePosition(red)MotherBoard210℃~220℃205℃~210℃SolderBallTemperaturePCBSurface190℃~205℃4-3.REFLOW迴迴焊溫溫度度曲曲線線規規格格及及管管制制：：★須須依依各各機機種種產產品品PC板板大大小小及及零零件件密密度度考考量量。。★SMT焊焊接接良良率率決決定定於於元件件可可焊焊性性(15%),迴焊焊爐爐(30%),PCB&Layout(15%),錫膏膏&印印刷刷(25%),鋼板板設設計計(15%)。★注注意意QFP/BGAREFLOW溫溫度度需需求求之之差差異異。。★定定期期性性REFLOW溫溫度度實實測測及及持持續續檢檢討討焊焊點點不不良良率率。。★FR-4PC板板表面面溫溫度度應應控控制制<216℃避免免PC板板高高溫溫產產生生彎彎翹翹，造成成零零件件腳腳空空焊焊。4-4.ConveyorSpeed/Angle設設定定條條件件值值,每每日日管制制。。5.AOI光學學檢檢查查要要求求:5.1AOI是是什什麼麼?AutomatedOpticallnspection自動動光光學學檢檢查查機機一一般般區區分分為為:CCDCAMERASCANCOLORCCDCAMERAB/WCCDCAMERALINESCANLASERSCAN5.2AOI可可以以做做什什麼麼?外外觀檢檢查–PCB製製造造業–電電子子加工工業–半半導導體產產業–汽汽車燈燈泡內內殼–零零組件件生產產–其其他5.3AOI應用於於SMT迴迴焊後後－缺缺陷檢檢查缺件：：不因因基板板式樣樣而受受影響響偏移：：不因因基板板式樣樣而受受影響響極反：：有兩兩極記記號的的元件件墓碑效效應電極破破裂反白：：頂端端和底底部有有差異異的元元件錯件：：有可可辨認認字元元的元元件錫少：：其範範圍是是可程程控的的引腳浮浮起：：其範範圍是是可程程式控控制的的錫橋：：可檢檢視細小的的橋接接空焊:?????錫量過過多：：其範範圍是是可程程式控控制的的Case1:QFPlead&leadorBGA錫錫球球與錫錫球間間短路路:原因對策1.錫錫膏膏量太太多(≧≧1mg/mm)★使用用較薄薄的鋼鋼板(150μm)★開孔孔縮小小(85%pad)2.印印刷刷不精精確★將鋼鋼板調調準一一些3.錫錫膏膏塌陷陷★修正正ReflowProfile曲曲線線4.刮刮刀刀壓力力太高高★降低低刮刀刀壓力力5.鋼鋼板板和電電路板板間隙隙太大大★使用用較薄薄的防防焊膜膜6.焊焊墊墊設計計不當當★同樣樣的線線路和和間距距6.SMD作業業不良良實例例探討討Case2:有有腳的的SMD零零件件空焊焊:原因對策1.零零件件腳或或錫球球不平平★檢查查零件件腳或或錫球球之平平面度度2.錫錫膏膏量太太少★增加加鋼板板厚度度和使使用較較小的的開孔孔3.燈燈蕊蕊效應應★錫膏膏先經經烘烤烤作業業4.零零件件腳不不吃錫錫★零件件必需需符合合吃錫錫之需需求Case3:無無腳的的SMD零零件件空焊焊:原因對策1.銲銲墊墊設計計不當當★將錫錫墊以以防焊焊膜分分隔開開，尺尺寸適適切2.兩兩端端受熱熱不均均★同零零件的的錫墊墊尺寸寸都要要相同同3.錫錫膏膏量太太少★增加加錫膏膏量4.零零件件吃錫錫性不不佳★零件件必需需符合合吃錫錫之需需求Case4:SMD零零件浮浮動(漂移移):原因對策1.零零件件兩端端受熱熱不均均★錫墊墊分隔隔2.零零件件一端端吃錫錫性不不佳★使用用吃錫錫性較較佳的的零件件3.Reflow方方式★在Reflow前前先先預熱熱到170℃Case5:墓墓碑(Tombstone)效應:原因對策1.銲墊墊設計不當當★銲墊設計計最佳化2.零件件兩端吃錫錫性不同★較佳的零零件吃錫性性3.零件件兩端受熱熱不均★減緩溫度度曲線升溫溫速率4.溫度度曲線加熱熱太