【正文】 pitch)零圖 21 高速機(jī)置放圖 25 PCB 傳送系統(tǒng)圖 24 PCB 傳送系統(tǒng)圖 23 單軸結(jié)構(gòu)機(jī)械手臂圖 22 MVIIV 旋轉(zhuǎn)頭圖 26 泛用置放機(jī)圖 22 MVIIV 旋轉(zhuǎn)頭19 / 55件，甚至可使用夾具置放異型(odd form)零件。. 零件置放程序?qū)?PCB BOM 和 CAD 文件結(jié)合制作成零件置放的 XY 坐標(biāo)檔(包含置放角度)和料站檔，再將 XY 坐標(biāo)檔和料站文件傳入零件置放機(jī)。. 零件置放生產(chǎn)考慮準(zhǔn)則(1)PCB 尺寸：以 MSR 機(jī)臺(tái)為例，機(jī)器可接受最大尺寸為 510 mm x 460 mm 及零件可置放區(qū)域?yàn)?510 mm x 454 mm，而機(jī)器可接受最小尺寸為 50 mm x 50 mm 及零件可置放區(qū)域?yàn)?50 mm x 42 mm。[PANASERT MSR Specification](2)零件尺寸：高速型置放機(jī)以 MSR 機(jī)臺(tái)為例，機(jī)器可接受最大尺寸則 QFP 尺寸為 32 mm x 32 mm，或 BGA 尺寸為 25 mm x 25 mm，而機(jī)器可接受最小尺寸為 mm x mm。[PANASERT MSR Specification]泛用型置放機(jī)則以 MSF 機(jī)臺(tái)為例，機(jī)器可接受最大尺寸為 55 mm x 55 mm 和最小尺寸為 mm x mm，對(duì)連接器(Connecter)而言，機(jī)器可接受最大尺寸則為 L 150 mm x H 25 mm。[PANASERT MSF Specification](3)零件包裝：以料帶包裝而言，高速型置放機(jī)可接受最大料帶寬度為 44 mm，而泛用型置放機(jī)最大寬度則為 88 mm。(4)零件置放機(jī)因置放零件產(chǎn)生下壓力，造成 PCB 板彎 (Warpage)，須使用 Support pin(圖 27)或 block 均勻支撐 PCB。[SMT 制程管制辦法 702F208](5)為了有更好的置放質(zhì)量，PCB 需有三個(gè) Fiducial Mark 提供給零件置放機(jī)坐標(biāo)參考。針對(duì) QFP 和 BGA/CSP 的間距(pitch)以下，則須提供一組 Fiducial Mark。[707F002, 707F202](6)機(jī)器置放零件后偏移，先確認(rèn)零件辨識(shí)中心是否偏移，有偏移則修改零件辨識(shí)。若無則調(diào)整機(jī)臺(tái)零件置放坐標(biāo)。(7)機(jī)器置放零件后極性反，先確認(rèn)機(jī)臺(tái)程序包裝設(shè)定方向與零件供料方向是否相同，不相同則選擇正確的包裝設(shè)定方向。若相同則修改機(jī)臺(tái)零件置放坐標(biāo)角度。(8)生產(chǎn)中高速型置放機(jī)吸料率和置放率目標(biāo) %，并對(duì)零件與裝著頭進(jìn)行監(jiān)控。[702F208]. 回焊本文系針對(duì)新竹現(xiàn)有回焊爐的基本知識(shí)及溫度調(diào)整的方式作簡(jiǎn)單的介紹，希望藉由此工具書所提供的相關(guān)數(shù)據(jù)能夠讓工程人員了解回焊制程相關(guān)知識(shí)，并活用于現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)作中，回焊制程應(yīng)用于 SMT生產(chǎn)之示意圖如圖 28。. 何謂回焊： 凡是電子零件，不管有腳無腳，皆可在 PCB 的單面或雙面進(jìn)行裝配，并與 PCB上預(yù)先印刷錫膏的 PAD 進(jìn)行機(jī)械及電性接合，經(jīng)焊錫過程后，使之搭接成為一體。. 焊錫基礎(chǔ)：圖 27 Support pin圖 28 SMT 生產(chǎn)示意圖20 / 55 焊接動(dòng)作之所以能夠焊牢，最根本的原因就是焊錫與底銅面金屬之間，產(chǎn)生了 IMC ( Intermetallic Compound Layer) 之金屬間化合物：Cu6Sn5，此接口層正是相互結(jié)合力的所在，如圖 29 所示。由于 IMC 層形成的因素為擴(kuò)散現(xiàn)象，加熱溫度的條件影響力較大。因此在焊錫溫度的管理就變得非常重要。因此所謂焊錫作業(yè)『就是以適當(dāng)?shù)暮稿a溫度，盡量在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行焊錫的事』之意義，其目的就是要盡量降低 IMC 層的厚度。. 溫度曲線分析 reflow 的原理： 藉由一完整 profile 曲線針對(duì)各區(qū)域功能分別討論，如圖 30，以利了解到各回焊溫度曲線的定義；首先 PCB進(jìn)入升溫區(qū)時(shí)，使得錫膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，錫膏軟化、塌落、覆蓋了 PAD，將PAD、零件焊點(diǎn)與氧氣隔離；第二 PCB 進(jìn)入均溫區(qū)時(shí)，使 PCB 和零件得到充分的預(yù)熱，以防止 PCB 進(jìn)入回焊區(qū)時(shí)因高溫而損壞 PCB 和零件；此時(shí)錫膏中的助焊劑潤(rùn)濕PAD 及零件焊點(diǎn)，并去除氧化層；第三 PCB 進(jìn)入回焊區(qū)時(shí)，此區(qū)段溫度迅速上升使錫膏達(dá)到熔融狀態(tài)，并潤(rùn)濕 PCB 的 PAD 及零件焊點(diǎn)，而形成焊錫接點(diǎn)；最后 PCB 進(jìn)入冷卻區(qū)，使焊點(diǎn)凝固。在經(jīng)過一回焊流程后，則完成了焊接的動(dòng)作。. Reflow 加熱方式的優(yōu)缺點(diǎn)：熱傳導(dǎo)的方式不外乎紅外線 IR 加熱、熱風(fēng)對(duì)流加熱及基板內(nèi)熱傳導(dǎo)等 3 種，依 SMT 制程需求針對(duì)其加熱方法的優(yōu)缺點(diǎn)作比較，如圖 31 所示，論述適當(dāng)?shù)募訜岱绞剑?1)：紅外線 Reflow 優(yōu)缺點(diǎn)：具有加熱能力高、輸出能力平穩(wěn)的特點(diǎn)，但 PCB 上各種不同零件會(huì)有局部溫差，且高低零件間會(huì)有熱輻射被阻擋問題而發(fā)生陰影效應(yīng)造溫度不足。(2) ：熱風(fēng) Reflow 優(yōu)缺點(diǎn)：具有 PCB 和零件的溫度接近設(shè)定溫度之優(yōu)點(diǎn)解決了紅外線 Reflow 的溫差和陰影效應(yīng)。但對(duì)流氣體的流速易造成零件的位移，及依熱交換方式而言，效率較差等缺點(diǎn)。(3)：紅外線熱風(fēng) Reflow 優(yōu)缺點(diǎn)：IR 爐加上熱風(fēng)使?fàn)t內(nèi)溫度更均勻，是目前較為理想的加熱方式。充分利用了紅外線穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，加熱效率高，同時(shí)有效克服了紅外線 reflow 的溫差和陰影效應(yīng)，并彌補(bǔ)了熱風(fēng)reflow 對(duì)流氣體流速要求過快而造成的影響 。. 新竹廠使用 Reflow 設(shè)備的型式新竹廠內(nèi)現(xiàn)有的 SMT Reflow 設(shè)備共 4 種型式，廠家均為FURUKAWA；SMT 各線使用 的 Reflow 設(shè)備：(1)SD 線使用XNⅢ745 ，特征為 7 個(gè)加熱區(qū)段( 含 4 個(gè)上、下紅外線加熱區(qū)段) ；(2)SF 線使用 XNⅢ945，特征為 9個(gè)加熱區(qū)段 (含 4 個(gè)上、下紅外線加熱區(qū)段。2 個(gè)下紅外線加熱區(qū)段) ；(3)SE 線使用 XNK945，特征為 9 個(gè)加熱區(qū)段。2個(gè)冷卻區(qū)段，如圖 32 所示；(4)SB 線使用 XNJ1145，特征為 11 個(gè)加熱區(qū)段。2 個(gè)冷卻區(qū)段； . Reflow 溫度設(shè)定方法其設(shè)定方法為首先先依據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品類型決定使用 Profile 的形狀；再者決定 Conveyor速度，可由均溫時(shí)間、镕錫時(shí)間的規(guī)格決定或是由生產(chǎn) Cycle time 來決定 Conveyor 速度；第三決定熱風(fēng)/紅外線加熱器溫度；溫度的設(shè)定方式可依(1)沒有紅外線加熱器之熱圖 29 焊點(diǎn)之形成圖 30 回焊曲線圖 31 加熱方式比較圖 32 加熱區(qū)/ 冷卻區(qū)圖示21 / 55風(fēng) zone 溫度設(shè)定為目標(biāo)值趨近于設(shè)定值；(2)有紅外線加熱器之熱風(fēng) zone 溫度設(shè)定為目標(biāo)值趨近于設(shè)定溫度+0/10 ℃的原則決定加熱器溫度的設(shè)定；最后依前 3 項(xiàng)所決定之設(shè)定實(shí)施量測(cè)溫度，再依量測(cè)結(jié)果作溫度的微調(diào)動(dòng)作。. 測(cè)溫注意事項(xiàng) 測(cè)溫點(diǎn)的選定：原則上是以 PCB 對(duì)角四點(diǎn)及中心位置為選點(diǎn)的考慮，但若 PCB 內(nèi)零件位置分布較密或有其它特殊規(guī)格零件及要求，例如不易加溫之零件、可能造成熱損壞或冷焊之關(guān)鍵零件、耐熱條件較嚴(yán)苛的零件 Body…等,則需另外加測(cè)點(diǎn)量測(cè)該零件位置。 測(cè)溫線的安裝：測(cè)溫線黏貼及布線注意事項(xiàng)為(1)避免測(cè)溫線前端交叉點(diǎn)外還有其它交叉點(diǎn)，如圖 33 所示；(2)測(cè)溫線黏貼須注意測(cè)溫線測(cè)點(diǎn)是否黏貼確實(shí)，不可浮動(dòng)；(3) 測(cè)溫線布線盡可能如蛇行一樣比較好，以避免測(cè)溫時(shí)拉扯影響到焊點(diǎn)量測(cè)準(zhǔn)確性；(4) 測(cè)溫點(diǎn)附近如也有測(cè)溫線容易造成量測(cè)誤差過大. 溫度量測(cè)管制規(guī)格無鉛制程零件溫度管制規(guī)格條件：(1)非 RLC chip 零件及板溫最高溫度須介于230~250℃；RLC chip 零件最高溫度介于 230~260℃；(2)回焊區(qū)溫度高于 217℃以上之時(shí)間須介于 40~90 秒；(3) 預(yù)熱區(qū)溫度介于 150~180℃以上之時(shí)間須介于 60~120 秒；(4)升降溫斜率不可大于 3℃ /秒；(5) BGA 之錫球焊點(diǎn)最高溫度須介于 230~255℃。. 案例分析(1) 墓碑：如圖 34，通常是 chip 零件在遭受急速加熱情況下使零件兩端存在溫差，電極端一邊的錫膏完全熔融后獲得良好的濕潤(rùn)，而另一邊的錫膏則未完全熔融而引起零件的翹立。預(yù)防對(duì)策：a：降低兩端 pads的溫差( 在 preheat 階段時(shí)必須降低△T)；b：延長(zhǎng) soaking time 時(shí)間；c：降低通過 217℃的速率。(2) 氣泡(Voiding)：如圖 35，產(chǎn)生的原因?yàn)殄a膏熔焊時(shí)助焊劑等有機(jī)物在焊點(diǎn)凝固前若未能及時(shí)浮離，或形成氣體后未能逸出者，則在焊點(diǎn)中形成空洞。預(yù)防對(duì)策：a：加強(qiáng)氮?dú)鉁p少氧氣濃度可改善voiding 問題；b：延長(zhǎng) preheating and soaking time，減少回焊時(shí)間。(3) 錫未熔：如圖 36，原因?yàn)?peak 溫度不足所造成；預(yù)防對(duì)策：a：提高 peak 溫度；b：PCB 下板間距須保持最少有一片 PCB 的距離。(4) 燈蕊效應(yīng)：如圖 37 所示，為零件頂端溫度高于 PCB pad 端溫度，當(dāng)錫膏熔化時(shí)則會(huì)沿著零件腳爬到零件頂端。預(yù)防對(duì)策：a：拉長(zhǎng) soak time 時(shí)間使零件和 PCB 達(dá)到相同溫度；b：使用溫度比率變更方式使 PCB 溫度大于零件。. DIP 制程參數(shù)之制定. 波焊. 波焊的目的 本文系針對(duì)波焊原理及制程的基本流程知識(shí)作簡(jiǎn)單的介紹，希望藉由此文件所提供的數(shù)據(jù)能夠讓工程人員初步了解波焊制程相關(guān)知識(shí)，并活用于產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)作中。. 什么是波焊 波焊是將熔融的液態(tài)焊錫，借由幫浦運(yùn)轉(zhuǎn)的作用，配合錫槽圖 33 測(cè)溫線黏貼方式圖 34 墓碑效應(yīng)圖 35 氣泡圖 36 錫未熔圖 37 燈蕊效應(yīng)圖 38 波峰焊原理22 / 55內(nèi)部的設(shè)計(jì)，使錫槽液面形成一特定形狀的錫波面，當(dāng)插裝 DIP 零件的 PCB 放置于傳送鏈條上，借由傳送經(jīng)過一特定的浸錫角度及深度，使 PCB 焊接面穿過錫波而實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)焊接成型的過程(圖 38)。. 焊點(diǎn)成型 當(dāng) PCB 進(jìn)入焊錫波峰面前端（ A）時(shí)，PCB 與零件腳被加熱，并在未離開波峰面（B）之前，整個(gè) PCB 浸在液態(tài)焊錫中，即被液態(tài)焊錫所包覆，但在離開波峰尾端的瞬間，少量的液態(tài)焊錫由于潤(rùn)濕力的作用，黏附在 PCB PAD 上，且由于表面張力的影響，會(huì)出現(xiàn)以引線為中心收縮至最小狀態(tài)，此時(shí)液態(tài)焊錫與 PCB PAD 之間的潤(rùn)濕力大于 PAD 間的焊錫的內(nèi)聚力。因此會(huì)形成飽滿且完整的焊點(diǎn)，而離開焊錫波峰尾端的多余焊料，會(huì)因?yàn)橹亓Φ年P(guān)系，回收到錫槽中(圖 39)。 . 波焊爐架構(gòu)及功能： 目前公司內(nèi)所使用的波焊爐設(shè)備均為吉電公司鎖生產(chǎn)的波焊爐，其特點(diǎn)為各功能可使用 PC 圖控制方式做調(diào)整及管控，便于生產(chǎn)制程的管理；其架構(gòu)區(qū)分三個(gè)部份(圖40)：Flux 噴霧系統(tǒng)、預(yù)熱器系統(tǒng)及涌錫系統(tǒng)。功能為：(1) Flux 噴霧系統(tǒng)功能：完成助焊劑的自動(dòng)涂布。(2)預(yù)熱器系統(tǒng)功能： a:使助焊劑中的溶劑成份受熱揮發(fā)，避免溶劑成份高溫氣化發(fā)生暴裂的現(xiàn)象。b：蒸發(fā) PCB 及零件腳的濕氣，防止在過波峰時(shí)沸騰產(chǎn)生蒸汽存留在焊錫里面形成中空的焊點(diǎn)或錫洞。c：避免產(chǎn)生的熱沖擊造成 PCB 及零件損傷。(3)涌錫系統(tǒng)功能：液體焊錫經(jīng)由幫浦作用通過狹窄的噴嘴形成平穩(wěn)波峰使浸錫穩(wěn)定。 波焊焊接流程：插件插件 助助 焊劑焊劑 涂布涂布 PCB預(yù)熱預(yù)熱 焊接焊接. 波焊制程確認(rèn)步驟：(1) 首先依據(jù) PCB 特性定義出測(cè)溫點(diǎn)量測(cè)位置，一般選擇PCB 正背面板溫、PCB 正面零件焊點(diǎn)及 PCB 背面之穿孔零件腳作為測(cè)溫點(diǎn)位置。(2) 確認(rèn)波焊生產(chǎn)制程是否符合需求，如煉條速度、錫波高度及確認(rèn)錫槽內(nèi)馬達(dá)轉(zhuǎn)速是否固定，并進(jìn)行測(cè)溫，量測(cè)出合適的生產(chǎn)溫度及沾錫秒數(shù)(圖 41)。一般溫度的管制條件為：a：預(yù)熱板溫為:100~115 ℃；b：沾錫時(shí)間為:3~6 秒；c ：過錫爐時(shí) PCB 正面板溫,最高不可超過 160 ℃等管制規(guī)格。(3) 助焊劑噴灑系統(tǒng)功能確認(rèn)：先利用 Flux pattern 方法及結(jié)果來確認(rèn)Flux 噴霧壓力、流量、噴霧扇形是否符合需求；Flux pattern 目的及使用的方式是利用將感應(yīng)紙擺放在 PCB 與合成石治具之間(圖 42)，進(jìn)入Flux 噴灑區(qū)域進(jìn)行噴灑，完成后檢驗(yàn)感應(yīng)紙上 Flux 噴灑區(qū)域是否均勻適當(dāng)，藉以判定 Flux 噴灑是否是否符合需求。冷卻冷卻圖 39 焊點(diǎn)形成圖 40 波焊爐架構(gòu)圖 41 沾錫 Profile 圖 42 助焊劑噴灑23 / 55(4)FAI 制程確認(rèn)動(dòng)作：在于確認(rèn)首 5 片 PCB 過波焊制程后作外觀及Xray 檢驗(yàn)焊點(diǎn)上錫性是否符合規(guī)格； Xray 檢驗(yàn)重點(diǎn)及規(guī)格如圖 43(5)產(chǎn)線生產(chǎn)并于每小時(shí) Xray 抽測(cè) 2 片 PCB. 焊錫純度管制及 Flux 酸性值測(cè)定(1) 新竹廠目前使用之無鉛焊錫為SAC305(%錫+%銀+%銅)及錫鉛焊錫為63/37（63%錫 + 37%鉛）兩種焊錫原料；為預(yù)防生產(chǎn)過程波焊爐的液態(tài)焊錫合金成份不佳導(dǎo)致焊點(diǎn)不良問題發(fā)生，因此依照焊錫純度管制作業(yè)(904F211)為每一個(gè)月須將各錫爐內(nèi)之錫取樣化驗(yàn)一次，檢驗(yàn)其合金成份是否符合規(guī)格，檢驗(yàn)規(guī)格如表3。(2) 為準(zhǔn)確掌控 Flux的特性，預(yù)防新進(jìn)料之Flux酸性值成份不佳，因此Flux 酸性值測(cè)定作業(yè)為在每批Flux 進(jìn)料時(shí)須測(cè)試其酸性值，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)須符合免洗FLUX