在SM制程之挑战

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12/13/2022TopUnion一.簡介0201元件:1)尺寸L0.6xW0.3xT0.25mm;重量約0.15mg2)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(WirelessLAN)無線行動通訊用產品.12/13/2022TopUnion應用趨勢(表1)資料來源:Ascentex12/13/2022TopUnion

3.0201可能發生之焊點缺失1)

Tombstoning(立碑)2)Pillowing(枕銲):一端焊接,另一端空焊.3)Solderbridging(橋接)4)Solderbeading(錫珠)5)Inconsistentsoldervolume(錫量不足或過多)6)Componentshift(零件偏移) 7)Missingcomponent(缺件)12/13/2022TopUnion4. 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:Ascentex12/13/2022TopUnion窄間距表面粘著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:Ascentex12/13/2022TopUnion零件尺寸相對于高密度置件之關係零件可靠性βPitch=150μm10054.68σ16082.72σ20122.38σPitch=150μm之良率100599.999717%160899.34000%201298.26000%6σ範圍內鄰接Gap10050.198mm16080.327mm20120.380mm4σ範圍內鄰接Gap10050.132mm16080.226mm20120.262mm3σ範圍內鄰接Gap10050.099mm16080.176mm20120.203mmCP7series資料來源:Ascentex12/13/2022TopUnion各公司SMD尺寸精度（SMD0201）零件外觀尺寸的最大容許誤差值0.03mmABCDEMURATA0.6±0.030.3±0.030.3±0.03T.D.K0.6±0.030.3±0.030.3±0.030.10~0.20KYOCERA0.6±0.030.3±0.030.33MAXTaiyoYudenRohmPHILIPSMatsushitaelectroniccomponents0.6±0.030.3±0.030.3±0.03TaiyoElectric0.6±0.030.3±0.030.23±0.03RohmMatsushitaelectroniccomponents0.6±0.030.3±0.030.25±0.050.15±0.05HokurikuElectricIndustruy0.6±0.050.3±0.030.23±0.030.13±0.08KOA0.6±0.030.3±0.030.23±0.03KamayaElectric0.6±0.030.3±0.030.25±0.030.15±0.05KyoceraCapacitorResistorAEDBC資料來源:Ascentex12/13/2022TopUnion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:Ascentex12/13/2022TopUnion1.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12/13/2022TopUnion功力好好壞貼貼片後後見分分曉資料來來源:Ascentex貼片前前後的的比較較(1)12/8/2022TopUnion資料來來源:Ascentex貼片前前後的的比較較(2)12/8/2022TopUnion2.鋼鋼板與焊焊墊的相相對關係係與設計計原則(2)W:焊焊墊寬度度L:焊墊墊長度S:端端接點內內距12/8/2022TopUnion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=0.23mmW=0.46mmL=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=0.45mmL=0.28mm外擴0.013mm鋼板厚度0.13mm參考數據據12/8/2022TopUnion3.錫錫膏的選選擇與運運用SnPb系列錫錫膏.加工物性性A)黏度度:180~210Pa.sB)錫膏膏層積(PasteDeposit):愈愈慢愈佳C)粒徑徑:愈小小愈佳12/8/2022TopUnion粒徑說明>20um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)錫膏膏粒徑對0201焊焊點品質之之影響(4)12/8/2022TopUnion4.印刷刷製程的管管制事項元件0201印刷速率1.0in/sec刮刀不銹鋼印刷角度60度印刷壓力2.3lb/in印刷高度0,完全貼緊離板速率0.02in/sec參考數據12/8/2022TopUnion1.貼片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.貼片片作業12/8/2022TopUnion2.選擇擇合適的貼貼片機廠商型號ASSEMBL’EONFCM,SapphireXII,Topaz-X(i)II,Topaz-X(i),Emerald-X(i)II,Emerald-X(i)CONTACTC7d,C7ESSEMTECCLM9000VEUROPLACERXpress20,Xpress10FUJICP732E,CP643E,NP-153EXL,NP-251EXL,QP-341E,QP-351E,XP-141EI-PULSEM1,M1a,MCUBEIVASTECHPLM4000,PLM2000設備規格:各設備的的機型參考考(表1)2002.1012/8/2022TopUnionJUKIKE-2030,KE-2020,KE-2010,KJ-01,KJ-02MYDATAMY19,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,TCM3100JSIEMENSSiplaceHS-50,SiplaceS-25HM,SiplaceF5HM,SiplaceF4SONYSI-E1000MKIIITYCOIntelliplacer,Flexplacer8UNIVERSAL4797A/S,4796L,4796B/RYAMAHAYV180Xg,YV100Xg,YV100X,YV100-II,YV88Xg,YV88X設備規格:各設備的的機型參考考(表2)2002.1012/8/2022TopUnion3.貼貼片片機在在功能能上的的限制制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)貼貼片機機之機機構與與條件件12/8/2022TopUnion部位說明VacuumNozzle雙孔式真空吸嘴CameraCCDCameras<32umAOI畫素<20um(Before-Reflow)2)貼貼片機機機構構12/8/2022TopUnion2.A)VacuumNozzle(4)12/8/2022TopUnion2.B)VacuumNozzle之之建議操操作條件件(5)NozzletypeVacuumforcekPaAperturesurfaceareamm2Vacuumpick-upforcegTacktimesec0201“93.30.0720.660.20402“93.30.1961.810.0850603“93.30.3853.550.08512/8/2022TopUnion2.C)VacuumNozzle吸吸件容容許偏移移角度(3)12/8/2022TopUnion2.D)Nozzle規格格之選擇擇(5)12/8/2022TopUnionSpecialNozzlefor0201200µm902Nozzlefor0402and0201HighFlexibilityIntroductionof0201906Nozzleonlyfor0201Robustplacementprocess(4)ofgapsdownto200µµmHighvolume0201placements350µm450µm500µm800µmSource:Siemens12/8/2022TopUnionTouchlessPICKUPTouchlessPickUpZ-Axismovestoafixedheightabovethecomponent.ComponentissuckedoutofthepocketNormalPickUpZ-AxismovestillcomponentistouchedThenZ-AxismovesbackandcomponentispickedupSource:Siemens12/8/2022TopUnion3)貼片速速率與精度之之關係(4)Z=0X(mm)-0.15-0.10-0.0500.050.100.15Y(mm)0.15XΔ0.10XOOOX0.05O0OOOOΔ-0.05O-0.10XΔOOX-0.15Δ註:O:表表取件速率與與置件精度皆皆佳Δ:表取件速速率佳,但但置件精度差差X:表取取件速率與置置件精度皆差差12/8/2022TopUnion4)貼貼件件偏偏移移對對焊焊點點不不良良率率之之影影響響(5)12/8/2022TopUnion4.供供料料器器(6)12/8/2022TopUnion5.其其他他考考量量因因素素SMT治治具具PCB平平面面度度與與厚厚度度震動動12/8/2022TopUnion1.迴迴流流焊參參數操作員設備材料方式環境教育訓練知識輸送帶中心支撐加熱區冷卻區助焊劑合金組成合金粒徑PAD表面焊接環境壓力預熱滯留迴流焊冷卻輸送帶速率灰塵空調系統四.迴迴流流焊作作業12/8/2022TopUnion2.迴迴焊焊爐之之選擇擇要點點加熱區區:上上七七區;下下四區區.加熱區區長度度:每每區區60cmSnPb焊焊料不不需需氮氣氣供給給.若若為為無鉛鉛焊料料,則則氧氧氣濃濃度需需低於於5000ppm.(參參考數數據)12/8/2022TopUnion3.溫溫度度問題題元件0201preheating120~240sec150~180℃一般80~90sec;最多2min>183℃一般30~60sec;最多90secTpeak210~235℃升溫速率Max.3℃/sec降溫速率Max.3℃/sec1)SnPb焊料料之操操作條條件12/8/2022TopUnion2)量量測Profile之方法法測量Profile,黏貼貼Thermocouple常用之之方法:A)高高溫焊料料:業業界公認認最可靠靠之測量量方法,惟其其較費時時及易傷害害測點.B)Al膠膠帶:主主要是是使用簡簡便,但但仍需需以防焊焊膠帶再再固定,避免受熱熱後脫膠膠.C)防防焊膠帶帶:主要要是使用用簡便,但易易脫膠.D)環環氧樹脂脂:最最簡單之之接著方方式,但但需考考量熱傳傳導速率率.12/8/2022TopUnion1.檢檢驗設備備之選擇擇0201元件設備顯微鏡>20XAOI畫素<15um五.檢檢驗&QA12/8/2022TopUnion2.0201元件件要求尺寸: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+/-0.03g12/8/2022TopUnion3.印印刷之之要求求(4)Placementofsolderpastewithrespecttosolderland0.023mmToleranceonapertures0.012mmLinewideningpastedeposit0.020mmStencilthickness0.100~0.150mmDimensionalstabilityofstencil0.004%Metalcontentbyvolume45%參考數數據12/8/2022TopUnion4.焊焊點點易發發生之之缺失失檢查查1)立立碑碑2)橋橋接接3)錫錫珠珠4)錫錫量量不足足或過過多5)零零件件偏移移12/8/2022TopUnion六.REWORK(7)1.0201rework1)重重工工細細小小元元件件主主要要是是費費時時.2)重重工工有有對對流流與與傳傳導導兩兩種種組組合合.12/8/2022TopUnion2.0201重重工工方方式式1)0201元元件件