SMT技术手册.docx
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SMT技术手册
SMT技术手册
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工程技转
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说明
2005/01/03
初版
1.
前言
使SMT从业人员提升专业技术，并确保产品品质。
凡从事SMT从业人员均适用之。
2.SMT简介
2.1.何谓SMT（SurfaceMountTechnology）呢？
所谓SMT就是可在“PCB”印上锡膏，然後放上多数“表面黏装零件”，再过REFLOW使锡膏溶融，让电子零件与基板焊垫接合装配之技术。
有时也可定义为：
“凡是电子零件，不管有脚无脚，皆可在基板的单面或双面进行装配，并与板面上的焊垫进行机械及电性接合，并经焊锡过程之金属化後，使之搭接成为一体”。
相反地，传统零件与底材板接合的方式，是将零件脚插入通孔，然後使焊锡填充其中进行金属化而成为一体。
前者能在板子两面同时进行焊接，後者则否。
2.2.SMT之放置技术
由於表面黏装技术及新式零件封装设计之快速发展，也连带刺激自动放置机的不断的革新。
多数品牌的放置机，其对SMD自动放置的基本理念均属大同小异。
其工作顺序是：
（1）由真空转轴及吸头所组成的取料头先将零件拾起。
（2）利用机械式夹抓或照像视觉系统做零件中心之校正。
（3）旋转零件方向或角度以便对准电路板面的焊垫。
（4）经释除真空吸力後，可使零件放置在板面的焊垫上。
2.3.锡膏的成份
2.3.1.焊锡粉末
一般常用为锡（63%）铅（37%）合金，其熔点为183℃。
2.3.2.锡膏/红胶的使用
（1）锡膏/红胶的保存以密封状态存放在恒温,恒湿的冰箱内,保存温度为0~100C,温度太高,锡膏中的合金粉未和助焊剂起化学反应後,使粘度上升而影响其印刷性,温度过低,助焊剂中的松香成份会产生结晶现象,使得锡膏恶化。
（2）锡膏从冰箱中取出时,应在其密封状态下回温6-8hrs（kester）/1-2hrs（千住）後再开封.如一取出就开封,存在的温差使锡膏结露出水份,这时锡膏回焊时易产生锡珠,但也不可用加热的方法使其回到室温,这会使锡膏品质劣化。
（3）锡膏使用前,先用搅拌机搅30-40sec（kester）/5min（千住）,搅拌时间不可过长,因锡粉末中粒间摩擦,使锡膏温度上升,而引起粉未氧化,其特性质化,黏度降低。
（4）锡膏/红胶开封後尽可能在24小时内用完,不同厂牌和不同TYPE的锡膏/红胶不可混用。
2.3.3.锡膏专用助焊剂（FLUX）
构成成份
主要功能
挥发形成份
溶剂
粘度调节，固形成份的分散
固形成份
树脂
主成份，助焊催化功能
分散剂
防止分离，流动特性
活性剂
表面氧化物的除去
2.4.回温
（5）锡膏/红胶运送过程必须使用密闭容器以保持低温。
（6）锡膏/红胶必须储存於0℃~10℃之冰箱中,且须在使用期限内用完。
（7）未用完之锡膏/红胶必须立即紧密封盖并记录时间放回冰箱以维持其活性,红胶在常温下最低回温1-2小时方可使用,无需搅拌。
2.5.搅拌
（8）打开本机上盖,转动机器锡膏夹具之角度,以手转动夹具测之圆棒,放入预搅拌之锡膏并锁紧。
（9）左右两夹具上的锡膏罐重量要适配（差异不可过高+/-100克）机器高速转动可避免晃动。
（10）盖上上盖设定较佳的搅拌时间,按（ON/OFF）键後机器自动高速搅拌,并倒数计时,待设定时间完成後将自动停止。
（11）作业完成後,打开上盖,依相反动作顺序打开夹具的锡膏罐。
2.6.印刷机
（12）在机台上用顶针顶住PCB定位孔,固定好PCB,PCB不能晃动。
（13）调好刮刀角度（60°~90°）及高度±0.2mm）,钢板高度±0.2mm）,左右刮刀压力±cm2）及机台速度20±2rpm。
（14）选择手动模式→按台扳进→钢板下降→钢板松→目视钢板上的焊孔是否完全对准PCB上铜箔→钢板夹住→台扳出→自动→试刷一块,若锡膏不正可根据情况调整。
（15）根据机不同可设单/双面印刷及刮刀速度
2.7.锡膏印刷不良原因
2.8.印刷不良原因与对策
不良状况与原因
对策
印量不足或形状不良--
?
铜箔表面凹凸不平
?
刮刀材质太硬
?
刮刀压力太小
?
刮刀角度太大
?
印刷速度太快
?
锡膏黏度太高
?
锡膏颗粒太大或不均
?
钢版断面形状、粗细不佳
?
提高PCB制程能力
?
刮刀选软一点
?
印刷压力加大
?
刮刀角度变小，一般为60~90度
?
印刷速度放慢
?
降低锡膏黏度
?
选择较小锡粉之锡膏
?
蚀刻钢版开孔断面中间会凸起，镭射切割会得到较好的结果
短路
?
锡膏黏度太低
?
印膏太偏
?
印膏太厚
?
增加锡膏的黏度
?
加强印膏的精确度
‧降低所印锡膏的厚度（降低钢版与
‧PCB之间隙，减低刮刀压力及速度）
黏着力不足
?
环境温度高、风速大
?
锡粉粒度太大
?
锡膏黏度太高，下锡不良
?
选用较小的锡粉之锡膏
?
降低锡膏黏度
坍塌、模糊
?
锡膏金属含量偏低
?
锡膏黏度太底
?
印膏太厚
?
增加锡膏中的金属含量百分比
?
增加锡膏黏度
?
减少印膏之厚度
2.9.PCB自动送板的操作
（1）按电源开关连接电源。
（2）当按启动开关後,你可选择自动或手动模式操作本机。
选择手动操作模式-----＞按自/手动键
若选择手动键:
可任意操作以下任一开关键,开降台料架,送板间隔设定,送基板。
选择自动操作模式-----＞按自/手动键（若选自动操作式本按键灯亮）。
2.10.贴片机不良问题之分类
2.10.1.装着前的问题（零件吸取异常）
（1）无法吸件
（2）立件
（3）半途零件落
2.10.2.装着後的问题（零件装着异常）
（4）零件偏移
（5）反面装着
（6）缺件
（7）零件破裂
2.10.3.问题对策的重点
（1）不良现象发生多少次？
（2）是否为特定零件？
（3）是否为特定批量？
（4）是否出现在特定机器设备上？
（5）发生是否周期性？
2.10.4.零件吸取异常的要因与对策
2.10.4.1.零件方面的原因
（6）粘於纸带底部
（7）纸带孔角有毛边
（8）零件本身毛边勾住纸带
（9）纸带孔过大，零件翻转
（10）纸带孔太小，卡住零件
2.10.4.2.机器方面的原因
（11）吸嘴不良、真空管路阻塞、真空阀是否异常？
（12）吸料高度太高，即吸料时吸嘴与零件有间隙，也会造成立件。
（13）供料器不良、纸带（或塑胶带）装入是否不良？
（14）上层透明带剥离是否不良？
（15）供料器PITCH是否正确？
2.10.5.装着位置偏斜或角度不正的要因对策
（1）零件吸嘴上运送时好生偏移,其原因大致为真空吸力下降吸嘴移动时导致振动。
（2）装着瞬间发生偏位,装着後甩动还有基板移出过程的晃动等。
2.10.6.零件破裂的原因
（1）原零件不良。
（2）掌握发生状况：
是否为特定的零件?
是否为固定批量？
是否发生於固定机台？
发生时间一定吗？
（3）发生於装置上的主因通常是正方向受力太大,固需检查吸料高度与零件厚度是否设定正确。
2.10.7.装着後缺件原因
（1）掌握现象：
如装着时带走零件，装着後XY-TABLE甩动致零件掉落，零件与锡膏量愈小则愈易发生。
（2）机器上的问题：
如吸嘴端,吸嘴上下动作不良，真空阀切换不良，装着时高度水准不准，基板固定不良，装着位置太偏。
（3）其他原因：
零件面附有异物被吸嘴吸入或零件在制造时零件下面附有油或脱离剂，导致无法附着於锡膏上，另一方面基板板弯太大，装着过会振动或锡膏粘着力不足时也会发生缺件情况。
2.11.热风回焊炉（Reflow）
2.11.1.操作方法及程式
（1）开启power?
开关
（2）各单体开关旋钮，即可变为可动作显示。
（3）将温度控制器，调整至适当的温度设定值。
2.11.2.热风回流区温度设定参考值
（1）炉温各区温度设定依PCB与锡膏特性而定。
（2）输送装置速度调整单位元±0.2M/Min（七区）或28±3in/min（四区）。
（3）自动，手动AUTO（当此开关位在”ON”自动时,OFF为手动）。
2.11.3.热风回焊温度曲线图（PROFILE）
（4）一般情况中，下图为锡膏推移之温昇速度设定之依据，若有焊接不良的情况发生，请依实际情况变更调整，以改善回焊品质。
（5）昇温速度请设定2~3℃/sec以下，其功用在使溶剂的挥发与水气的蒸发。
（6）预热区段，130~140℃至160~195℃的范围徐徐昇温，其功用可使溶剂蒸发、FLUX软化与FLUX活性化。
（7）回焊区段，最低200℃，最高240℃的范围加热进行。
其目的为FLUX的活性作用，锡膏的溶融流动。
（8）冷却区段，设定冷却速度为4~5℃/秒。
本区在於焊点接着与凝固。
（9）下图为红胶炉温曲线参考图,若有异常,则依实际情况调整
温度℃
最高温度不可超过180℃
210
180
150
120
9090~130sec
60
30<2.5℃/sec
0300时间（秒）
（10）升温变化不可超过2.5℃/sec。
（11）硬化温度最好在150℃~180℃不可超过180℃且硬化时间维持在90~130秒内。
2.11.4.调整温度曲线
调整温度曲线可参考下表来加以修正
条件
情况发生
对应对策
1.预热区温度及时间不足
预热区加温不足时，FLUX成份中的活性化不足，於回焊区时温度分布不均，易造成零件劣化及焊接不良。
START?
昇温速度2℃~3℃/SEC?
130℃~160℃的范围中?
60~120SEC中徐徐加温
2.预热区温度及时间过剩
锡粉末过度氧化作用。
易形成飞散锡珠，冷焊，锡珠，短路现象。
3.预热区曲线平缓
因各加温炉装置不同，各型基板的大小及所需的基板温度不同，只要加热温度分布均匀，预热区曲线平缓或斜面并无太大影响。
请多方实验後，根据最合适之温昇使用。
由预热区至回焊区时昇温速度为3~4℃/SEC
4.预热区曲线斜面
5.回焊区温度及时间不足
由於加热不足，易造成焊接不良、空焊、墓碑效应、小锡珠产生及跨桥现象。
回焊区为液相线183℃以上20~40SEC加热。
6.回焊区温度及时间过剩
加热过度，FLUX炭化
将时间计算，停留温度在210~230℃的范围中。
7.冷却区温度及时间速度太快
基本上冷却的速度快，焊接强度较佳。
如冷却的速度太快，於凝固时的应力，而造成强度降低。
冷却的速度为4~5℃/SEC
8.冷却区温度及时间速度太慢
加热过度，焊接点强度降低。
2.12.常见问题原因与对策
2.12.1.料带PITCH计算方法如下：
PITCH定义为TAPE式的零件包装方式，其相邻的两颗零件间距。
公式为导孔数*4mm
以下图为例，两零件间有3个导孔，其PITCH为3孔*4mm=12mm
2.12.2.
吸取率恶化时的处理流程图
2.12.3.装着位置偏斜或角度不正的要因对策
（1）零件吸嘴上运送时发生偏移，其原因大致为真空吸力下降，吸嘴移动时导致振动，尤其遇上如下图的零件更常发生。
（2）装着瞬间发生偏位，装着後XYTABLE甩动还有基板移出过程的晃动等，下图为易发生装着时位置偏位元的零件。
2.12.4.零件破裂的原因
（1）掌握源头：
是否发生於装着或原零件就不良。
（2）原零件不良
（3）掌握发生状况：
是否为特定的零件？
是否为固定批？
是否发生於固定机台？
发生时间一定吗？
（4）发生於装置上的主因通常是Z方向受力太大，固需检查吸料高度与零件厚度是否设定正确。
2.12.5.装着後缺件的原因
（1）掌握现象：
如装着时带走零件；装着後XY-TABLE甩动致零件掉落；零件与锡膏量愈小则愈易发生。
（2）机器上的问题：
如吸嘴端脏了；吸嘴上下动作不良；真空阀切换不良；装着时的高度水准不准，基板固定不良；装着位置太偏。
（3）其他原因：
零件面附有异物被吸嘴吸入或零件在制造时零件下面附有油或脱离剂，导致无法附着於锡膏上。
另一方面基板板弯太大，装着时会振动或锡膏粘着力不足时也会发生缺件情况。
2.13.热风回焊炉（REFLOW）
2.13.1.不良原因与对策
不良状况与原因
对策
桥接、短路：
?
锡膏印刷後坍塌
?
钢版及PCB印刷间距过大
?
置件压力过大，LEAD挤压PASTE
?
锡膏无法承受零件的重量
?
升温过快
?
SOLDERPASTE与SOLDERMASK潮湿
?
PASTE收缩性不佳
?
降温太快
?
提高锡膏黏度
?
调整印刷参数
?
调整装着机置件高度
?
提膏锡膏黏度
?
降低升温速度与输送带速度
?
SOLDERMASK材质应再更改
?
PASTE再做修改
?
降低升温速度与输送带速度
零件移位元或偏斜：
?
锡膏印不准、厚度不均
?
零件放置不准
?
焊垫太大，常发生於被动零件，熔焊时造成歪斜
?
改进锡膏印刷的精准度
?
改进零件放置的精准度
?
修改焊垫大小
空焊：
?
PASTE透锡性不佳
?
钢版开孔不佳
?
刮刀有缺口
?
焊垫不当，锡膏印量不足
?
刮刀压力太大
。
元件脚平整度不佳
?
升温太快
?
焊垫与元件过脏
?
FLUX量过多，锡量少
?
温度不均
?
PASTE量不均
?
PCB水份逸出
?
PASTE透锡性、滚动性再提高
?
钢版开设再精确
?
刮刀定期检视
?
PCB焊垫重新设计
?
调整刮刀压力
?
元件使用前作检视
?
降低升温速度与输送带速度
?
PCB及元件使用前清洗或检视其清洁度
?
FLUX比例做调整
?
要求均温
?
调整刮刀压力
?
PCB确实烘烤
冷焊：
?
输送带速度太快，加热时间不足
?
加热期间，形成散发出气，造成表面龟裂
?
锡粉氧化，造成断裂
?
锡膏含不纯物，导致断裂
?
受到震动，内部键结被破坏，造成断裂
?
降低输送带速度
?
PCB作业前必须烘烤
?
锡粉须在真空下制造
?
降低不纯物含量
?
移动时轻放
沾锡不良：
?
PASTE透锡性不佳
?
钢版开孔不佳
?
刮刀压力太大
?
焊垫设计不当
?
元件脚平整度不佳
?
升温太快
?
焊垫与元件脏污
?
FLUX量过多，锡量少
?
温度不均，使得热浮力不够
?
刮刀施力不均
?
板面氧化
?
FLUX起化学作用
?
PASTE内聚力不佳
?
PASTE透锡性、滚动性再要求
?
钢版开设再精确
?
调整刮刀压力
?
PCB重新设计
?
元件使用前应检视
?
降低升温速度与输送带速度
?
PCB及元件使用前要求其清洁度
?
FLUX和锡量比例再调整
?
炉子之检测及设计再修定
?
调整刮刀压力
?
PCB制程及清洗再要求
?
修改FLUXSYSTEM
?
修改FLUXSYSTEM
不熔锡：
?
输送带速度太快
?
吸热不完全
?
温度不均
?
降低输送带速度
?
延长REFLOW时间
?
检视炉子并修正
锡球：
?
预热不足，升温过快
?
锡膏回温不完全
?
锡膏吸湿产生喷溅
?
PCB中水份过多
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加过量稀释剂
?
FLUX比例过多
?
粒子太细、不均
?
锡粉己氧化
?
SOLDERMASK含水份
‧降低升温速度与输送带速度
‧选择免冷藏之锡膏或回温完全
‧锡膏储存环境作调适
‧PCB於作业前须作烘烤
‧避免添加稀释剂
‧FLUX及POWDER比例做调整
‧锡粉均匀性须协调
‧锡粉制程须再严格要求真空处理
‧PCB烘考须完全去除水份
焊点不亮：
?
升温过快，FLUX氧化
?
通风设备不佳
?
回焊时间过久，锡粉氧化时间增长
?
FLUX比例过低
?
FLUX活化剂比例不当或TYPE不合适，无法清除不洁物
?
焊垫太脏
?
降低升温速度与输送带速度
?
避免通风口与焊点直接接触
?
调整温度及速度
?
调整FLUX比例
?
重新选择活化剂或重新选择FLUXTYPE
?
PCB须清洗
2.13.2.墓碑效应
‧定义
板面上为数可观的各种无接脚，小型片状零件如片状电阻、电容等，当过Reflow时，主要是因为两端焊点未能达到同时均匀的融，而导致力量不均衡，其中沾锡力量较大的一端，会将其体重很轻的零件拉偏、拉斜，甚至像吊桥一样拉起，为三度空间的直立或斜立状态称之。
‧分类
自行归正：
当零件装着时发生歪斜，但由於过Reflow时两焊点同时熔融，其两边所出现的均匀沾锡力量，又会将零件拉回到正确的位置。
拉得更斜：
当两焊点未能同时熔融，或沾锡力量相差很远时，则其中某一焊垫上的沾锡力量会将零件拉得更斜。
或因该焊垫沾锡力量更大时，不但拉正而且完全拉向自己，以致形成单边焊接之情形如图所示。
墓碑效应：
这种立体异常的现像，多出现在两端有金属封头的被动小零件上，尤其是当重量轻而两端沾锡力量又相差很大的情况下，所发生三度空间的焊接异常。
2.14.SMT外观检验
目视检验是各种生产线上最常见的检查方法，因其投资不大，故广受欢迎。
受过训练的作业员只要利用简单的光学放大设备，即可对复杂的板子进行检查。
但目检很难对各种情形定出一种既简单又正确的判断准则。
另一个目检缺失是其变异性太大，几乎完全是在主观意识下去解释规范所言，不同人判断所产生的结果将完全不同，即使同一人在不同板子上由於光线、疲倦，及赶货的紧张压力，客观条件不同时，也可能做出不同的判断标准。
下图为一般焊点之判断情形
2.15.注意事项
（1）锡膏的保存最好以密封形态存放在恒温、恒湿的冰箱内，保存温度为0~10℃，如温度太高，锡膏中的合金粉末和助焊剂化学反应後，使粘度上升而影响其印刷性，如温度过低，焊剂中的松香成份会产生结晶现象，使得锡膏恶化。
（2）锡膏从冰箱中取出时，应在其密封状态下，回到室温後再开封，如果一取出就开封，存在的温差使锡膏结露出水份，这种状态的锡膏回焊时易产生锡珠，但也不可用加热的方法使其回到室温，这也会使得锡膏品质的劣化。
（3）锡膏使用前先用搅拌刀或电动搅拌机搅拌均匀才可使用，使用电动搅拌机搅拌时间不可过长，因锡粉末中粒子间摩擦，锡膏温度上昇，而引起粉末氧化，其特性劣质化，并使黏度降低，所以应注意搅拌时间。
（4）锡膏开封後，请尽早使用，锡膏印刷後，尽可能在4~6小时（依不同锡膏厂牌而不同）内完成零组件部品着装。
（5）不同厂牌和不同TYPE的锡膏不可混合使用。
（6）作业人员请确实作好静电防护措施，避免IC等电子零件遭静电破坏。
（7）外来人员进入生产现场，未采取防静电措施，不可接触电子零件或产品。
测验题
SMT笔试测验卷
姓名：
工号：
部门：
日期：
一、是非题：
（70%，每题7分）
（）1.锡膏应密封冷藏（0~10℃），以确保FLUX稳定性。
（）2.锡膏搅拌时间越久越好，以得到良好的焊锡性。
（）烘烤的目的是为了将内部水份去除，有助於回焊之品质。
（）4.锡膏从冰箱取出後必须回复到室温才可开盖使用。
（）5.墓碑效应主要是因为两端焊点未能达到同时均匀的溶融，而导致力量不均衡的结果。
（）6.为了使锡膏完全溶融，回焊温度越高越好。
（）7.锡球的产生多发生在焊接过程中的加热急速而使焊料飞散所致。
（）8.带状包装之料带其两导孔中心距离为2mm。
（）（吸料）时，当CHIP表面与吸嘴底端有间隙时，容易造成立件。
（）’Y收集存放可以相互重叠，比较节省空间。
二、问答题：
（30%）
请图示说明炉温曲线之各区段之参考温度、时间及目的？
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