SMT技术手册
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SMT技術手冊(版本:1.0)單位:工程技轉作者:審核:日期:版本記錄目錄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2.3.1. 焊錫粉末一般常用為錫(63%)鉛(37%)合金,其熔點為183℃。
2.3.2. 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0~100 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。
2.3.3. 錫膏專用助焊劑(FLUX)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0℃~10℃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/cm 2 )及機台速度20±2rp m 。
(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。
(4) 根據機不同可設單/雙面印刷及刮刀速度 2.7. 錫膏印刷不良原因竚ぃ▆饯玴筁玴/ぃìぃ▆秖ぃ▆奎爵琖秖ぃ镑ㄤ熬熬炒奎àぃ▆だ摸ぃ▆迭癹綵ぃ▆瞷禜2.8. 印刷不良原因與對策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: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2.10.1. 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2.10.2. 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2.10.3. 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?2.10.4. 零件吸取異常的要因與對策2.10.4.1. 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)紙帶孔過大,零件翻轉(5)紙帶孔太小,卡住零件2.10.4.2. 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?2.10.5. 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。
2.10.6. 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。
2.10.7. 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)2.11.1. 操作方法及程式(1)開啟power 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。
2.11.2. 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)。
2.11.3. 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。
(2)昇溫速度請設定2~3℃/sec以下,其功用在使溶劑的揮發與水氣的蒸發。
(3)預熱區段,130~140℃至160~195 ℃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4~5℃/秒。
本區在於焊點接著與凝固。
(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℃180℃210 180 150 12090 6030 <60 90 120 150 180 210 240 270 300 時間(秒)(7) 升溫變化不可超過2.5℃/se c 。
(8) 硬化溫度最好在150℃~180℃不可超過180℃ 且硬化時間維持在90~130秒內。
2.11.4. 調整溫度曲線調整溫度曲線可參考下表來加以修正2.12. 常見問題原因與對策2.12.1. 料帶PITCH計算方法如下: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=12mm2.12.2. 吸取率惡化時的處理流程圖ㄑ竟ㄑ竟Τ箂ンン盿ず硓盿耞硓盿辈盽悔箂ンミ琩糒繷场祘Α戈浪NSOR OK盿溃籠峨?诀竟笆ㄑ竟笆▆辈盿近笆雌▆浪琩箂ンㄑ竟玡籠▆タNONONO挡ㄑ崩秈场▆ン▆痷痷皌恨浪琩痷恨溅)浪琩糒棒峨OKOKOKYESNOOKOKOKOK瞶OR 传修理OR 更換修理OR 更換修理OR 更換SM T 箂ンぃ▆矪瞶瑈祘瓜2.12.3. 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。
2.12.4. 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?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。
2.12.5. 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(REFLOW)2.13.1. 不良原因與對策2.13.2. 墓碑效應‧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。
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。
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。