1、SMT組裝流程介紹,1.電路板組裝流程 2. SMT&DIP元件規(guī)格 3. SMT組裝及PCBA測試要求 4. REFLOW Profile 5. AOI 光學(xué)檢查要求 6. SMD作業(yè)不良實例探討,Prepared by: Jackson 2007.10.03,1-1.PCBA(電路板組裝,#1)Single Reflow&Dip Process EX: M.B. of DeskTop-PC,1.電路板組裝流程,PCBA(電路板組裝,#1)Single Reflow&Dip Process EX: M.B. of DeskTop-PC,入庫,錫膏印刷,貼片機,迴焊爐,ICT,手插件,迴焊爐,

2、Touch-Up,Test&Pack,PCB,Stencil,Solder Paste,Solder Bar,SMD Comp.,DIP Comp.,1-2.PCBA(電路板組裝,#2)Double Reflow&Dip Process EX: M.B. of Mobile-PC,入庫,錫膏印刷(1),貼片機,迴焊爐,ICT,手插件,迴焊爐,Touch-Up,Test&Pack,PCBA(電路板組裝,#2)Double Reflow&Dip Process EX: M.B. of Mobile-PC,錫膏印刷(2),貼片機,迴焊爐,PCB,Stencil,Solder Bar,SMD Comp

3、.,DIP Comp.,2. SMT&DIP元件規(guī)格,2-1. IC 元件外形簡介 (IC Devices Introduction) :,Through Hole Package,2-2.Surface Mounted Package SOP QF LCC PLCC SOJ P/C-BGA,3-2. 鋼板(Stencil) 種類與比較：,3-4. 鋼板印刷的製程參數(shù)有： (以厚度0.15mm,208pin pitch 0.5mm之鋼板為例) 刮刀壓力: 愈小愈好 (0.05 mpa) 印刷速度: 15 30mm/sec , 愈細(xì)線路要愈慢 印刷間隙/角度: 基板與印刷底板間距0.4 0.8m

4、m 錫膏 (Solder Paste) 溫度 (Temperature):環(huán)境溫度18 24,溼度40 50%RH 常見印刷不良情形： (1) 印刷毛邊：刮刀壓力太大之結(jié)果。 (2) 印刷不完整：刮刀不利之結(jié)果。 放置印刷機臺之錫膏量，每次控制最好印10片，因為錫 膏多，溶劑容易揮發(fā),吸水及氧化，對迴焊之品質(zhì)不好。 印錫膏每片之間不要超過10分鐘，印刷之後，不要放置 超過1小時。印刷10次就要擦拭鋼板1次，可保持下次印 錫膏之形狀及量。,(3) 錫膏特性檢查項目：FLUX成分含量, 以及 顆粒大小與 黏度檢查。 (4) 錫膏管理：需保存0 10冷藏下，印刷錫膏過程在1826 , 40% 50%

5、RH環(huán)境作業(yè)最好，不可有冷風(fēng)或熱風(fēng)直接對著吹，溫度超過26.6，會影響錫膏性能。存貨儲存時間不超過3 個月，錫膏使用前攪拌 13分鐘。 (5)良好錫膏之焊錫性對錫球要求： 愈圓愈好。(對錫球滾動較有幫助) 愈小愈均勻愈好。 氧化層愈薄愈好。(所需要之FLUX活性就不需太強),(6)錫膏使用前的準(zhǔn)備：回溫。在錫膏回溫到室溫前切勿拆開容器或攪拌錫膏。 一般回溫時間約為 48小時(以自然回溫方式) 。如未回溫完全即使 用，錫膏會冷凝空氣中的水氣，等問題。 (7)錫膏使用時間不超過24小時，回收,隔夜之錫膏最好不要用。,* PC板翹曲度:規(guī)格要求及嚴(yán)格進(jìn)料檢查(可避免QFP/BGA空焊) 。 PCB翹

6、曲規(guī)格：不超過PCB對角線長度之0.7% (IPC-TM-650)。 PCB 廠商針對不平或變形的PCB，會集中收集統(tǒng)一熱壓平後歸還。 PCB板翹通常與PCB製程較無關(guān)係，而與Layout 與 密度關(guān)係較大 ，例如 Pad (銅)與PCB Epoxy 熱膨脹係數(shù)不同，受熱後散熱速度亦 不同，若Layout 與密度不平均則易造成PCB翹曲。,CASE Study: PC板翹曲度, 若PCB 吸水率超過0.3%，且無烘乾，則會有脫層 (Delamination) 之不良。(正常PCB吸水率應(yīng)在0.1%以下) PCB烘烤溫度：(SMT前, PC板的重烤溫度，120, 2 hrs) ，一般 PCB廠出

7、貨前PCB烘烤規(guī)格: (a) 步驟：25昇溫至130(約40分鐘) 130並以重物熱壓烘烤 2 小時 降溫25(約40分鐘後取出) 真空熱縮袋包裝出貨 (b)包裝時亦可加放乾燥劑。(選擇性) PCB上BGA/QFP IC位置設(shè)計:應(yīng)避免設(shè)計在PCB對角線上。,4. REFLOW Profile : For BGA chipset,183 C to 220 C (2 3 C /sec),Cooling Zone 220C to 100C (1 1.5 C /sec).,(1) 預(yù)烤區(qū)(Preheat) & 熔錫加熱區(qū)(Soak) : (a) 作用： 避免錫膏中的助焊劑成份急速軟化。 使助焊劑中揮

8、發(fā)物(Solvent) 完全發(fā)散。 緩和正式加熱時的熱衝擊。 促進(jìn)助焊劑的活化，可清潔pad上以氧化物及髒污。 (b) 影響：若預(yù)烤(溫度、時間)不足，與其正式加熱之間溫差大 ，容易產(chǎn)生因流移而引起旁邊錫球產(chǎn)生，以及因溫度 分佈不均所導(dǎo)致的墓碑效應(yīng)(Tomb effectiveness) 與 燈蕊效應(yīng)(Lampwick effectiveness)。 若預(yù)烤過度，則將引起助焊劑成份的老化以及錫粉的 氧化，進(jìn)而導(dǎo)致微小錫球或未熔解的情形發(fā)生。 若熔錫加熱區(qū)溫度上昇太急速，溫度分佈將難以均勻 ，容易發(fā)生墓碑效應(yīng)與燈蕊效應(yīng)。,4-1. REFLOW 迴焊溫度控制技術(shù)說明：,(2) 迴焊區(qū)(Reflo

9、w) : 影響：迴焊區(qū)若加熱溫度不足，則由於無法確保充足的熔融 焊錫與 Pad 的接觸時間，很難獲得良好的焊接狀態(tài)， 同時由於熔融焊錫內(nèi)部的助焊劑成份和氣體無法被排 出，因而發(fā)生空洞 (Void) 與冷焊(Cold soldering)。 迴焊區(qū)的Peak Temp. 溫度太高或217以上時間拉的 太長，則該熔解的焊錫將被再氧化而導(dǎo)致接合程度減 低等缺陷產(chǎn)生。,(3) 冷卻區(qū)(Cooling) : 影響： 焊接部位的冷卻不可緩慢，否則因元件與基板熱容量有別， 將引起溫度分佈不均，焊錫凝固時間的差異將導(dǎo)致元件位置 挪移，熱膨脹率的差異也將使基板彎曲，進(jìn)而有局部應(yīng)力集 中，使該部位的接合度的減低。

10、 若冷卻速度太慢，也會引起焊錫組織之粗大化，因而導(dǎo)致接 合溫度的減低。,4-3. REFLOW 迴焊溫度曲線規(guī)格及管制： 須依各機種產(chǎn)品PC板大小及零件密度考量。 SMT 焊接良率決定於元件可焊性(15%) , 迴焊爐(30%) , PCB & Layout (15%), 錫膏&印刷 (25%) , 鋼板設(shè)計 (15 %)。 注意 QFP / BGA REFLOW 溫度需求之差異。 定期性REFLOW 溫度實測及持續(xù)檢討焊點不良率。 FR-4PC板表面溫度應(yīng)控制216避免PC板高溫產(chǎn)生彎翹，造成零件腳空焊。 4-4. Conveyor Speed / Angle 設(shè)定條件值,每日管制。,5.

11、AOI 光學(xué)檢查要求:,5.1 AOI 是什麼 ? Automated Optical lnspection 自動光學(xué)檢查機 一般區(qū)分為 : CCD CAMERA SCAN COLOR CCD CAMERA B/W CCD CAMERA LINE SCAN LASER SCAN,5.2 AOI 可以做什麼 ? 外觀檢查 PCB 製造業(yè) 電子加工業(yè) 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 汽車燈泡內(nèi)殼 零組件生產(chǎn) 其他,5.3 AOI應(yīng)用於SMT迴焊後缺陷檢查,缺件：不因基板式樣而受影響 偏移：不因基板式樣而受影響 極反：有兩極記號的元件 墓碑效應(yīng) 電極破裂 反白：頂端和底部有差異的元件 錯件：有可辨認(rèn)字元的元件 錫少：其

12、範(fàn)圍是可程控的 引腳浮起：其範(fàn)圍是可程式控制的 錫橋：可檢視細(xì)小的橋接 空焊: ? 錫量過多：其範(fàn)圍是可程式控制的,Case 1 : QFP lead & lead or BGA 錫球與錫球間短路 :,原因 對策 1. 錫膏量太多 ( 1mg/mm) 使用較薄的鋼板 (150m) 開孔縮小(85% pad) 2. 印刷不精確 將鋼板調(diào)準(zhǔn)一些 3. 錫膏塌陷 修正 Reflow Profile 曲線 4. 刮刀壓力太高 降低刮刀壓力 5. 鋼板和電路板間隙太大 使用較薄的防焊膜 6. 焊墊設(shè)計不當(dāng) 同樣的線路和間距,6. SMD作業(yè)不良實例探討,Case 2 : 有腳的SMD 零件空焊:,原因

13、對策 1. 零件腳或錫球不平 檢查零件腳或錫球之平面度 2. 錫膏量太少 增加鋼板厚度和使用較小的開孔 3. 燈蕊效應(yīng) 錫膏先經(jīng)烘烤作業(yè) 4. 零件腳不吃錫 零件必需符合吃錫之需求,Case 3 : 無腳的SMD 零件空焊:,原因 對策 1. 銲墊設(shè)計不當(dāng) 將錫墊以防焊膜分隔開，尺寸適切 2. 兩端受熱不均 同零件的錫墊尺寸都要相同 3. 錫膏量太少 增加錫膏量 4. 零件吃錫性不佳 零件必需符合吃錫之需求,Case 4 : SMD 零件浮動(漂移):,原因 對策 1. 零件兩端受熱不均 錫墊分隔 2. 零件一端吃錫性不佳 使用吃錫性較佳的零件 3. Reflow 方式 在Reflow 前先預(yù)

14、熱到 170,Case 5 : 墓碑 ( Tombstone) 效應(yīng):,原因 對策 1. 銲墊設(shè)計不當(dāng) 銲墊設(shè)計最佳化 2. 零件兩端吃錫性不同 較佳的零件吃錫性 3. 零件兩端受熱不均 減緩溫度曲線升溫速率 4. 溫度曲線加熱太快 在Reflow 前先預(yù)熱到170,墓碑效應(yīng)發(fā)生有三作用力: 1. 零件的重力使零件向下 2. 零件下方的熔錫也會使零件向下 3. 錫墊上零件外側(cè)的熔錫會使零件向上,Case 6 : 冷焊 ( Cold solder joints) :,原因 對策 1. Reflow 溫度太低 最低Reflow 溫度215 2. Reflow 時間太短 錫膏在熔錫溫度以上至少10秒 3. Pin 吃錫性問題 查驗 Pin 吃錫性 4. Pad 吃錫性問題 查驗 Pad 吃錫性 (PCB), 冷焊是焊點未形成合金屬( Intermetallic Layer) 或是焊接物 連接點阻抗較高，焊接物間的剝