SMT制程标准化(课堂PPT).ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,SMT,制程標准化,1,1.,電子行業發展與趨勢,汽車用電子設備,電腦、周邊設備,消費電子產品,電腦,通信設備,網絡技朮,精量技朮,光電技朮,液晶顯示技朮,納米電子時代,電子行業發展與趨勢,短,薄,輕,小,高技朮含量,2,2.SMT,制造業發展與趨勢,SMT,有鉛制程,SMT,無鉛制程,WEEE,指令全面實施,ROHS,指令全面實施,全球綠色制造,SMT制造業發展與趨勢,全球綠色制造,铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯（,PBB,）,、多溴二苯醚（,PBDE,）及其他有毒有害,物质的含量 將被雙規。,3,3.SMT,設備的認識,印刷,貼片,回流焊,4,4.,常見電子元件的認識,BGA,PLCC,QFP,SOP,SOT(Small outline transistor),R,RN,LED,TR,R,D,C,C,5,5.,貼片技術組裝流程圖,Surface Mounting Technology Process Flow Chart,發料,Parts Issue,基板烘烤,Bare Board Baking,錫膏印刷,Solder Paste Printing,泛用機貼片,Multi Function,Mounting,迴焊前目檢,Visual Insp.b/f Reflow,迴流焊,Reflow Soldering,修理,Rework/Repair,爐后比對目檢,ICT/FT,測試,品檢,修理,Rework/Repair,點固定膠,Glue Dispnsing,高速機貼片,Hi-Speed Mounting,修理,Rework/Repair,供板,PCB Loading,印刷目檢,VI.after printing,插件,M.I/A.I,波峰焊,Wave Soldering,裝配,/,目檢,Assembly/VI,入庫,Stock,6,6.,SMT 元件常見不良圖示,反白,空焊,短路,錫珠,多錫,偏位,立,碑,少件,PAD,脫落,多錫,空焊,錫渣,7,7.,制程的主要內容,8,8.SMT,制程標准化,9,9.,錫膏,鋼網,&,印刷,錫膏管制,錫膏的成份及作用,錫膏的使用,錫膏類型的選擇,錫膏的檢驗,錫膏的運輸,.,儲存,9.1,錫,膏,10,9.1,錫,膏,原材料,重量,(%),功 效,金屬合金,85-92,元件與電路板間電氣性和機機械的接合,助焊劑,松香,(Rosin),2-8,給以黏性,黏著力,金屬氧化物的去除,黏著劑,1-2,防止滴下,防止焊料表面氧化,活性劑,0-1,金屬氧化物的去除,溶劑,1-7,黏性,印刷性的調整,a.,錫膏的基本成份配合合成比例,表,9.,錫膏,鋼網,&,印刷,b.,錫膏的選用原則,:,客戶指定,錫膏的合金成分及比例,錫膏的錫粉顆粒大小,Type2:,用於標準的,SMT,間距為,50mil(1.25mm),當間距小 於,30mil(0.75mm),時,必須用,3,型,;,Type3:,用於小間距,(30mil15mil),即,(0.75mm0.38mm),在間距為,15mil,或更小時,必須使用,;,Type4:,精細間距印刷時選用球形細粒度焊膏,間距,0.5mm,時,焊膏顆粒尺寸應在,20-38um,之間,.,低黏度的錫膏,:V600 KCPS;,中黏度的錫膏,:600 KCPS V 800 KCPS,備註,:1mil=0.0254mm,11,9.2.,選擇助焊劑的要素,A.,化學活性,(,除去母材和焊料表面的氧化膜,),B.,對母材來講,助焊劑的浸潤性和流動性要好,C.,良好的覆蓋性,(,在焊接過程中防止母材被氧化,),D.,良好的穩定性,(,在焊接溫度時保持活性,),E.,電化學的活性,(,對不鏽鋼和鋁而言,),F.,其殘渣易去除,G.,助焊劑反應迅速,(,用于高頻焊接,),H.,電絕緣性好,I.,對人體和設備無害,并且經濟,9.,錫膏,鋼網,&,印刷,A.,保存：需保存,4 10,冷藏下，會影響錫膏性能。儲存時間不超過,6,個月。,B.,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。,C.,使用,:,時間不超過,8,小時，回收,隔夜之錫膏最好不要用，印刷錫膏過程在,2328,40%70%RH,環境作業最好，不可有冷風或熱風直接對著吹，錫膏使用前攪拌約,2.5,分鐘。,9.3.,錫膏管理,:,12,9.4.,錫膏的檢驗內容,:,1.Bonding Test,2.Solder-joint Quality,3.,焊點外觀檢驗,4.,殘留物檢驗,5.BGA,焊點,SIZE,檢驗,6.,合金及不純物檢驗,7.,銅鏡試驗,8.,鉻酸銀試紙試驗,9.,氟含量試驗,10.,銅片腐蝕試驗,11.,表面絕緣阻抗,12.,錫粉粒徑,13.,錫粉顆粒形狀,14.,金屬含量試驗,15.,粘度檢驗,16.,錫球試驗,17.,錫膏粘力試驗,9.,錫膏,鋼網,&,印刷,13,9.5.,鋼板,(Stencil),9.,錫膏,鋼網,&,印刷,1.,化学蚀刻模板,2./激光模板,3.,电铸模板,14,9.,錫膏,鋼網,&,印刷,2.3.3.,印刷參數,2.3.3.1.,印刷速度,2.3.3.2.,印刷角度,2.3.3.3.,印刷壓力,2.3.3.4.,脫模速度,2.3.3.5.,清洗方式,2.3.4.,印刷機調整,2.3.5.CPK,2.3.5.1.,印刷精度,2.3.5.2.,印刷高度,9.6.,印刷,15,10.,貼片,1.,零件的選取正确,2.FEEDER,的選取正确,3.,零件貼裝位置正确並准确,4.,貼裝路徑的优化,5.,貼裝程式的重要參數,6.PCB,貼裝中的支撐,7.,機臺保養的意義,8.,常見貼裝不良的分析及改善方向,9.,貼裝,CPK,2.,零件著裝的基本要點,:,1.,程序的制作,:,1.PCB data,2.PART data/NOZZLE data/FEEDER data,3.MARK data,4.MOUNT data/BLOCK data,5.CHECK&IMPORT and EXPORT,6.DOWNLOAD&TEACHER,16,11.,設置爐溫曲線,理论上理想的曲线由預熱,恆溫,回流和冷卻四个溫區组成，前面三个溫區加热、最后一个溫區冷却。,17,1.,預熱區,该区域的目的是把室温的,PCB,尽快加热，用来将,PCB,的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。在这个区，产品的温度以不超过每秒,25,C,速度连续上升，温度升得太快会产生热冲击，电路板和元件都可能受损，如陶瓷电容的细微裂纹，而温度上升太慢，锡膏会感温过度，溶剂挥发不充分，没有足够的时间使,PCB,达到活性温度。炉的预热区一般占整个加热通道长度的,2533%,，上升速率设定为,13/S,。典型的升温速率为,2/S,。,11.,設置爐溫曲線,2.,恆溫區,指温度从,130,一,160,升至焊膏熔点的区域，也叫活性區，有两个功用，第一，将,PCB,在相当稳定的温度下感温，允许不同质量的元件在温度上同质，减少它们的相当温差。第二，保証助焊剂活性化，挥发性的物质从锡膏中充分挥发。一般普遍的活性温度范围是,120150,C,，如果活性区的温度设定太高，助焊剂没有足够的时间活性化，温度曲线的斜率是一个向上递增的斜率。这个区一般占加热通道的,3350%,。,3.,回流區,該区的作用是将,PCB,装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度，在这一区域里加热器的温度设置得最高，使组件的温度快速上升至峰值温度，峰值温度视所用焊膏的不同而不同，一般推荐为焊膏的溶点温度加,20-40,。对于熔点为,183,的,63Sn/37Pb,焊膏和熔点为,179,的,Sn62/Pb36/Ag2,焊膏，峰值温度一般为,205-230,，再流时间不要过长，以防对,PABA,造成不良影响。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的,“,尖端区,”,覆盖的面积最小。,4.,冷卻區,冷卻區焊膏中的铅锡粉末已经熔化并充分润湿被连接表面，应该用尽可能快的速度来进行冷却，这样将有助于得到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致电路板的更多分解而进入锡中，从而产生灰暗毛糙的焊点。在极湍的情形下，它能引起沾锡不良和减弱焊点结合力。冷却段降温速率一般为,310/S,，冷却至,75,即可。,18,1.,無鉛爐溫設置標准,11.,設置爐溫曲線,19,11.,設置爐溫曲線,2.,無鉛爐溫設置標准,20,11.,設置爐溫曲線,3.,無鉛爐溫設置標准,21,12.SMT,制程標准化方法,SMT,制程標准化,DOE,22,12.SMT,制程標准化方法,SMT,制程標准化分析方法,23,END,24,波峰焊接最佳參數,-DOE,試驗設計,實驗設計對象目標和架構,材料選擇,實驗,layout,田口實驗設計,(sample size),田口實驗分析方法,實驗結果,25,DOE,實驗設計,實驗對象,無鉛物料及工藝的導入帶來諸多的品質缺陷,其中,波峰焊接過程的控制是其中最重要的一個環節,:,尋找波峰焊接的最佳參數,為將來的調整提供依據,.,驗証最佳參數的合理化,盡可能使用少的時間和試驗次數,以及試驗樣本,尋找到最佳合理化參數,本文重點介紹,”,田口試驗方法,.,26,基于實驗要求我們可分為三大部分展開,1.,優化波峰爐參數,.,利用田口試驗方法優化參數,減少試驗樣本,2.,產品品質驗証,利用可靠性驗証參數設置效果,3.,參數效果確認,參數設置后其效果參數規定在一定相隔時間內取得,且必須確認波峰爐狀態已在設置參數范圍內,實驗設計,27,實驗架構,實驗設計,試,驗,材,料,焊錫鈀,(name),產品名,(name),助焊劑名,(name),設備名,(name),樣本,樣本數量,試驗,layout,波峰爐參數,田口方法分析,參數優化,(part1),試驗樣本,可靠性測試,產品質量驗証,(Part2),參數驗証,(part3),噪音因素,冷卻斜率,控制因素,1.,預熱溫度,2.,鏈速,3.,錫溫,4.,助焊劑量,試驗種類,切片,.,產能,拉力,試,驗,材,料,28,材料選擇,錫巴,:ShenMao Sn96.43Ag3.0Cu0.5Ni0.06Ge0.01,Flux Selection:Euro NL6836,Products:A,產品,Equipment:SELL-450-CTV,實驗設計,29,實驗設計,樣本,在試驗前必須先確認兩事項,:,樣本數量和設計,layout.,樣本數量,:,part1=,根據田口試驗方向,我們先確定樣本的數量,.,part2=,比對參數設置更改后的效果,.,基于,90%,信賴性和,90%,可靠度,我們計算,n,22,對每組試樣數,.,Rc=(1-C),1/n,C=,信賴性等級,;Rc=,在信賴性,C,的可靠度,N=,樣本數,30,實驗設計,樣板,layout,Location,C176,C205,DIMM-1,DSKT,Q8,Q9,Q10,Location,C295,C424,IDE,RISER,POWER,Location,All PTH Component,切片,拉力,不良率,(DPPM),31,參數收集,實驗設計,產品質量,設備,傳送系統,預熱系統,松香系統,錫槽,物料,貯存時間,基材,元器件,PCB,量測,KIC,系統,人員,紀律,不按,SOP,作業,錯誤,培訓不足,方法,松香系統,延遲時間,噴量,預熱長度,傾斜角,預熱角,預熱溫度,錫槽,傳送,冷卻斜率,錫溫,噴霧壓,鏈速,浸錫時間,冷卻系統,32,實驗設計,參數設計,影響產品品質結果的因素很多,但為了限制實驗次數,特選擇影響波峰爐變動較大的几個可變因素及參數來控制產品不良結果,:,表,1.,控制可變量,NO.,可變因素,范圍,Level 1,Level 2,Level 3,1,松香噴量,(ml/min),80,120,160,2,預熱溫度,(,0,C),110-120,0,c,120-130,0,c,130-140,0,c,3,鏈速,(m/min),1,1.1,1.2,4,錫溫,(,0,C),260,265,270,33,實驗設計,結果驗証,不同的調校參數,將得到不同的質量特性及不同的品質結果,我們將列入最能反映調校不同參數而帶來的品質結果,以作為實驗分析手段的一種具體方法,:,項目,結果回饋,1,切片實驗,2,拉力實驗,3,不良率,表,2.,結果驗証,34,實驗設計,量測工具,結果驗証,量測設備,設備型號,切片實驗,研磨拋光機,PHOENIX BETA,精密切割機,ISOMET 1000,立體顯微鏡,SMZ1500,立體顯微鏡,ECLIPSE,自動研磨機,PHOENIX 4000,拉力實驗,Bonding Tester,SERIES 4000,不良率,(DPM),放大鏡,(Microscope),NIKOM,35,實驗設計,噪音因子,:,我們盡可能最大程度來適應噪音因子的自然狀態來進行實驗,.,如果噪音因子直接影響反應結果或過程,采取以下辦法,:,1.,盡可能合并到實驗中,.,2.,盡可能使噪音因子保持在一定水平上,.,3.,在進行實驗時,盡量排配消弱噪音影響因素,噪音因子,Level 1,Level 2,冷卻斜率,10%,-10%,我們用下表對噪音因子進行限制,保証實驗順利進行,36,通過田口實驗分析方法尋找最佳參數,限制實驗范圍,直角表如,:,L9(3,4,),是田口分析方法的點型運用,分別介紹如下,:,計算公式如下,:,普通型,(N.B),公式,:S/N=10 log 1/n(Sm-Ve)/Ve;S=10Log 1/n(Sm-Ve);,St=,(Yi),2,ft=n;Sm=,Yi,2,/n,fm=1;Se=St-Sm,fe=n-1;Ve=Se/fe,望小型,-(S.B),公式,:S/N=-10 log MSD;MSD=1/n,(Yi),2,望大型,(B.B),公式,:S/N=-10 log MSD;MSD=1/n,(1/Yi),2,田口實驗設計,37,田口實驗設計,Responses,Types,S/N,切片實驗,(,評分,),B.B.,S/N=-10 log MSD,拉力實驗,B.B.,S/N=-10 log MSD,不良率,(DPPM),S.B.,S/N=-10 log MSD,具體計算方法如下,:,望小特性,望大特性,望大特性,38,田口實驗設計,實驗結果數據收集,Factor,Response,Item,A,B,C,D,Y1(,評分,),總分,20,Y2(g),Y3(DPM),SNRA1,SNRA2,SNRA3,1,80,110-120,1.1,260,11,10705,27100,20.8279,80.5917,-88.6594,2,80,120-130,1.2,265,16,16250,542,24.0824,84.2171,-54.68,3,80,130-140,1.3,270,12,13070,1355,21.5836,82.3255,-62.6388,4,120,110-120,1.2,270,13,14003,542,22.2789,82.9244,-54.68,5,120,120-130,1.3,260,8,9705,8130,18.0618,79.7399,-78.2018,6,120,130-140,1.1,265,14,15075,542,22.9226,83.5651,-54.68,7,160,110-120,1.3,265,11,11750,1355,20.8279,81.4008,-62.6388,8,160,120-130,1.1,270,13,15875,813,22.2789,84.0143,-58.2018,9,160,130-140,1.2,260,10,10300,26558,20,80.2567,-88.4839,Y1,Y2,Y3,39,田口實驗設計,S/N,參數及分析表,Cross Section,Level 1,Level 2,Level 3,Delta,Rank,Flux Spray Volume,22.16,21.09,21.04,1.13,3,Preheat Temperature,21.31,21.47,21.5,0.19,4,Belt Speed,22.01,22.12,20.16,1.96,2,Spot Temperature,19.63,22.61,22.05,2.98,1,40,田口實驗設計,S/N,參數及分析表,Pull Test,Level 1,Level 2,Level 3,Delta,Rank,Flux Spray Volume,82.38,82.09,81.89,0.49,4,Preheat Temperature,81.64,82.66,82.05,1.02,3,Belt Speed,82.72,82.47,81.16,1.57,2,Spot Temperature,80.2,83.06,83.09,2.89,1,41,田口實驗設計,S/N,參數及分析表,Yield Rate,Level 1,Level 2,Level 3,Delta,Rank,Flux Spray Volume,-68.66,-62.52,-69.77,7.25,2,Preheat Temperature,-68.66,-63.69,-68.6,4.96,3,Belt Speed,-67.18,-65.95,-67.83,1.88,4,Spot Temperature,-85.12,-57.33,-58.51,27.78,1,42,田口實驗設計,參數優化,Responses,Flux Spray Volume,Preheat Temperature,Belt Speed,Solder Pot Temperature,Cross Section,80,130-140,1.2,265,Pulling Test,80,120-130,1,270,Yield Rate,120,120-130,1.2,265,松香量,:120mm/s,預熱溫度,:120130mm/s,鏈速,:1.2,錫槽溫度,:265,0,c,43,