0201在SMT制程之挑战

1、 0201 在SMT製程之挑戰一. 簡介二. 印刷技術三. 貼片作業四. 迴流焊作業五. 檢驗&QA六. REWORK七. 結論9/9/2022Top Union一. 簡介0201元件 : 1) 尺寸L0.6xW0.3xT0.25 mm ; 重量約0.15mg 2) 元件比0402小77%. 3) PAD面積比0402小66%2. 用途：目前大都用於手機, PDA, GPS等(Wireless LAN)無線行動通訊用產品.9/9/2022Top Union應用趨勢(表1)資料來源: Ascentex9/9/2022Top Union 3. 0201可能發生之焊點缺失 1) Tombstonin

2、g(立碑) 2) Pillowing(枕銲) : 一端焊接, 另一端空焊. 3) Solder bridging(橋接) 4) Solder beading(錫珠) 5) Inconsistent solder volume(錫量不足或過多) 6) Component shift(零件偏移) 7) Missing component(缺件) 9/9/2022Top Union4. 0201需克服之點 1) PCB元件高密度擺放, 元件間互相干涉.2) 高速機設備的精準度.3) 元件太輕,造成之焊接不良.應用趨勢(表2)資料來源: Ascentex9/9/2022Top Union窄間距表面粘著

3、的基本概念和議題吸嘴吸嘴外形的誤差量吸嘴中心與零件中心的偏移量GAP(相鄰間距)后置零件先置零件銅箔零件尺寸誤差程式置件位置資料來源: Ascentex9/9/2022Top Union零件尺寸相對于高密度置件之關係零件可靠性Pitch=150m10054.68 16082.7220122.38Pitch=150m之良率100599.999717%160899.34000%201298.26000%6範圍內鄰接Gap10050.198mm16080.327mm20120.380mm4範圍內鄰接Gap10050.132mm16080.226mm20120.262mm3 範圍內鄰接Gap10050

4、.099mm16080.176mm20120.203mmCP7 series資料來源: Ascentex9/9/2022Top Union各公司SMD尺寸精度（SMD 0201）零件外觀尺寸的最大容許誤差值0.03mmABCDEMURATA0.60.030.30.030.30.03T.D.K0.60.030.30.030.30.030.100.20KYO C ERA0.60.030.30.030.33MAXTaiyo YudenRohmPHILIPSMatsushita electronic components0.60.030.30.030.30.03Taiyo Electric0.60.0

5、30.30.030.230.03RohmMatsushita electronic components0.60.030.30.030.250.050.150.05Hokuriku Electric Industruy0.60.050.30.030.230.030.130.08KOA0.60.030.30.030.230.03Kamaya Electric0.60.030.30.030.250.030.150.05KyoceraCapacitorResistorAEDBC資料來源: Ascentex9/9/2022Top Union印刷機溫度曲線溫度偏差t均溫性檢查立碑檢查回焊送料精度吸件位置

6、互換精度（組裝）供料器組裝精度置件精度零件辨識精度（影像處理）不同零件的吸取率吸嘴和相鄰零件的干涉粘著機印刷精度錫膏形狀的精度鋼板製作鋼板厚度（適當的錫量）不同廠家的吸取率料帶零件孔開孔精度料帶送料孔開孔精度零件尺寸精度零件形狀電極精度SMD錫膏顆料直徑錫膏粘度無鉛錫膏助焊劑的特性印刷機、刮刀的影響錫膏考慮到置件後焊錫量的銅箔設計Resist精度的知識減少基板彎曲的設計窄間距的設計基板的設計銅箔形狀、尺寸0201與高密度粘著5. 要因分析資料來源: Ascentex9/9/2022Top Union1. 和印刷有關的控制點操作員設備材料方式環境教育訓練知識細心度執掌印刷機刮刀印刷平台與支撐檢視

7、系統印刷再現性 鋼板助焊劑錫膏成分錫膏粒徑PCB 平面度焊墊平面度刮刀下限距離刮刀壓力印刷速率離板速率鋼板清洗灰塵空調系統空氣溼度環境溫度二. 印刷技術之挑戰9/9/2022Top Union功力好壞貼片後見分曉資料來源: Ascentex貼片前後的比較(1)9/9/2022Top Union資料來源: Ascentex貼片前後的比較(2)9/9/2022Top Union2. 鋼板與焊墊的相對關係與設計原則(2) W: 焊墊寬度 L:焊墊長度 S: 端接點內距9/9/2022Top Union貼片角度原PAD寸法鋼板開孔寸法說明90度(與PCB行進方向平行)W=0.48mmL=0.3mmS=

8、0.23mmW=0.46mm L= 0.28mm外擴 0.013mm 鋼板厚度 0.13mm0度(與PCB行進方向垂直)W=0.46mmL=0.3mmS=0.23mmW=0.45mm L= 0.28mm外擴 0.013mm鋼板厚度 0.13mm參考數據9/9/2022Top Union3. 錫膏的選擇與運用SnPb系列錫膏.加工物性 A) 黏度 : 180210 Pa.s B) 錫膏層積(Paste Deposit): 愈慢愈佳 C) 粒徑: 愈小愈佳9/9/2022Top Union粒徑說明20 um元件易發生傾斜.易阻塞鋼板開孔.高密度置件易發生短路.20um 不易購買且錫膏單價高C) 錫

9、膏粒徑對0201焊點品質之影響(4) 9/9/2022Top Union4. 印刷製程的管制事項元件0201印刷速率1.0 in/sec刮刀不銹鋼印刷角度60度印刷壓力2.3 lb/in印刷高度0, 完全貼緊離板速率0.02 in/sec參考數據9/9/2022Top Union1. 貼片參數操作員設備材料方式環境教育訓練知識細心度執掌移動軸置件頭吸料嘴PCB 支撐檢視系統置件準確性與再現性供料器軟體元件PCB 平面度PCB 焊墊平面度錫膏黏性接著劑黏性檢視資料元件資 料吸料嘴 PCB 支撐與鉗夾力投料方式轉換方式灰塵空調系統空氣溼度環境溫度三. 貼片作業9/9/2022Top Union2.

10、 選擇合適的貼片機廠商型號ASSEMBLEONFCM, Sapphire XII, Topaz-X(i) II, Topaz-X(i) , Emerald-X(i)II, Emerald-X(i) CONTACTC7d, C7ESSEMTECCLM9000VEUROPLACERXpress 20, Xpress 10FUJICP732E, CP643E, NP-153EXL, NP-251EXL, QP-341E, QP-351E, XP-141EI-PULSEM1, M1a, M CUBEIVASTECHPLM4000, PLM2000設備規格:各設備的機型參考( 表1)2002.109/9

11、/2022Top UnionJUKIKE-2030, KE-2020, KE-2010, KJ-01, KJ-02 MYDATAMY19, MY15, MY12, MY9PANASONICMSR, MSH-3, CM88C-M1, MSF, MV2-V, MCF, CM202-DHU, CM201-DHU, CM20F-M, CM301SAMSUNGCP60L, CP45F, CP45FV, CP40C/CVSANYOTCM-X100, TCM-X100J, TCM-200, TCM-X300, TCM3700, TCM3500Z, TCM3000Z, TCM3600J, TCM3200J,

12、TCM3100JSIEMENSSiplace HS-50, Siplace S-25HM, Siplace F5HM, Siplace F4SONYSI-E1000MKIIITYCOIntelliplacer, Flexplacer 8UNIVERSAL4797A/S, 4796L, 4796B/RYAMAHAYV180Xg, YV100Xg, YV100X, YV100-II, YV88Xg, YV88X設備規格:各設備的機型參考( 表2)2002.109/9/2022Top Union3. 貼片機在功能上的限制0201元件限制改善重量輕真空吸力貼片壓力移動速率真空吸力需降低貼片壓力需降低移

13、動速率需降低面積小吸件偏移貼片偏移雙孔式真空吸嘴高倍率Camera貼片方式1)貼片機之機構與條件9/9/2022Top Union部位說明Vacuum Nozzle雙孔式真空吸嘴Camera CCD Cameras 32 umAOI 畫素183一般3060 sec ; 最多90 secT peak210235升溫速率Max. 3/sec降溫速率Max. 3/sec1) SnPb焊料之操作條件9/9/2022Top Union2) 量測 Profile之方法 測量Profile, 黏貼Thermocouple常用之方法: A) 高溫焊料: 業界公認最可靠之測量方法, 惟其較費時 及易傷害測點.

14、B) Al 膠帶: 主要是使用簡便, 但仍需以防焊膠帶再固定, 避免受熱後脫膠. C) 防焊膠帶:主要是使用簡便, 但易脫膠. D) 環氧樹脂: 最簡單之接著方式, 但需考量熱傳導速率.9/9/2022Top Union1. 檢驗設備之選擇0201元件設備顯微鏡 20XAOI 畫素15 um五. 檢驗 & QA9/9/2022Top Union2. 0201元件要求尺寸:L: 0.60 +/-0.03mmW: 0.30+/-0.03mma: 0.15+/-0.05mmb: 0.15+/-0.05mmt: 0.25+/-0.05mm重量: 0.15g+/-0.03g9/9/2022Top Uni

15、on3. 印刷之要求(4) Placement of solder paste with respect to solder land0.023mmTolerance on apertures0.012mmLine widening paste deposit0.020mmStencil thickness0.1000.150mmDimensional stability of stencil0.004%Metal content by volume45%參考數據9/9/2022Top Union 4. 焊點易發生之缺失檢查 1) 立碑 2) 橋接 3) 錫珠 4) 錫量不足或過多 5) 零件

16、偏移 9/9/2022Top Union六. REWORK (7) 1. 0201 rework 1) 重工細小元件主要是費時. 2) 重工有對流與傳導兩種組合. 9/9/2022Top Union2. 0201 重工方式1) 0201元件拔除工具2) 0201元件焊接之烙鐵頭 9/9/2022Top Union七. 結論1. 印刷作業 1) 鋼板開法隨貼片角度而有不同 2) 錫膏粒徑愈低愈佳 3) 離板速率不宜太快2. 置件作業 1) 使用雙孔式真空吸嘴 2) 吸件力, 置件力需放小 3) 需佐以高倍率之CCD, AOI等工具 4) 注意貼片時不宜偏移太大9/9/2022Top Union3

17、. 迴焊作業 1) 遵循profile所設定之溫度條件 2) 氮氣之使用未必是必須的4. 檢驗作業 1) 使用高倍率工具檢視焊點 2) 零件, PCB, 印刷各有其條件要求5. REWORK 作業 1) 選擇合適之重工工具 2) 遵循重工步驟9/9/2022Top Union谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH内容总结0201 在SMT製程之挑戰。4/20/2022。1) 尺寸L0.6xW0.3xT0.25 mm。3. 0201可能發生之焊點缺失。1) Tombstoning(立碑)。4. 0201需克服之點。3) 元件太輕,造成之焊接不良.。吸嘴中心與零件中心的偏移量。各公司S