SMT生產管理

发布时间:2019-05-07
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第六章SMT生產管理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.                                                                                                                             運輸、儲存和生産環境

1.1.    一般運輸及儲存條件

1.2.    錫膏的儲存、管理作業條件

1.3.    印刷電路板(PCB)的儲存、管理作業條件

1.4.    點膠用的膠水儲存條件

1.5.    不同類型電子元器件在倉庫貨架上最大的儲存時間

1.6.    濕度敏感的等級表(MSL)

1.7.    濕度敏感元件的烘烤條件

1.7.1.     乾燥(烘烤)限制

1.7.2.     防潮儲存條件

1.8.    錫膏之規定

2. 鋼網印刷制程規範

2.1.    刮刀

2.2.    鋼板

2.3.    真空支座

2.4.    鋼網印刷的參數設定

2.5.    印刷結果的確認

3. 自動光學檢測(AOI)

3.1.    AOI一般在生產線中的位置

3.2.    AOI檢查的優點

3.3.    元件和錫膏的抓取報警設定

4. 貼片製程規定

4.1.    吸嘴

4.2.    Feeders

4.3.    NC程式

4.4.    元件數據/目檢過程

4.5.    Placement process management data compatibility table?

5. 回焊之PROFILE量測

5.1.    Profile量測設備

5.2.    用標準校正板量測PROFILE之方法

6. 標準有鉛製程

6.1.    建議回焊爐設置

7. 無鉛焊接製程

7.1.    無鉛製程之profile定義

7.2.    無鉛製程profile一般規定

7.3.    無鉛製程標準校正板之profile基本規定

7.4.    無鉛製程啟動設置

7.5.    對PCB的回焊profile量測

8. 點膠製程

8.1.    概要

8.2.    CSP元件點膠方式

9. 手工焊接製程以及手工標準

10.        目檢相關規定,不良判定標準,不良分類以及培訓資料

11.        相關文件

 


1.         運輸、儲存和生産環境

1.1.      一般運輸及儲存條件

 

元件和物料的運輸及儲存條件1

相對濕度

RH 15 % ~ 70%

溫度

-5°C ~ +40°C

儲存條件2

相對濕度

RH 10% ~ 70%

溫度

15°C ~ 30°C3

元件包裝等級

元件至少要達到第一等級,即密封包裝。

濕度敏感元件須使用MBB(防潮袋)包裝。

ESD(靜電釋放)防護包裝。

Air flow防護塑膠包裝(真空與否均可,但須密閉)。

非以上情況則用紙箱包裝。

一般儲存要求

物料不允許儲存與以下環境中:

陽光直射或穿過窗戶照射。

接近冷濕物體,熱源或光源。

靠近戶外環境導致溫濕度經常超限。

生産條件

相對濕度

35% ~ 55%

溫度

20.5 °C ~ 26.5°C

 

注:

1 外部環境:鑒於一些特殊要求(例如不可超出點膠膠水的最大溫度),應包裝物料。錫膏有其特定的運輸條件。

2 一般條件:請見下面有關錫膏和點膠膠水之特殊儲存條件。

3 元件:元件質量較大時(例如:PCB),在投入製程前一定要回到室溫。


1.2.      錫膏的儲存、管理作業條件

儲存溫度

冰箱保存5 ~ 10°C或錫膏規範所要求的

最大的庫存時間

最長6個月

室溫下儲存的時間

4周(20.5 °C ~ 25°C)

使用前回溫時間

4小時

運輸過程中的環境溫度

+5 °C ~ +25°C

最佳運輸封裝方式

SEMCO 650g 筒裝

注意:錫膏使用前,必須在室溫下回溫至少4個小時。

錫膏已經回溫到室溫後,不能再放回冰箱。

 

1.3.      印刷電路板(PCB)的儲存、管理作業條件

運輸包裝及儲存

真空,防潮袋包裝(參照EIA583 CLASS 2, 50PANEL/BAG,HIC濕度標示卡)

加乾燥劑,並且在每個包裝的兩側面用PWB STACK板放置彎曲

進料檢驗

檢查真空包裝有沒有破損,HIC卡片是否是<=40%,如果不合格:

l          退回給供應商

l          烘烤@60度,5小時,RH<=5%,烘烤完畢後24小時內焊接。

倉庫貨架儲存條件及時間

物料必須放在水平的物料架上以防止PCB變形,翹曲,時間見下表。

裸露在空氣中的時間

表面Ni-Cu處理:48小時   表面OSP處理:24小時

清除錫膏,清洗PCB

絕對不允許

 

1.4.      點膠用的膠水儲存條件

膠的型號

Loctite 3593

Emerson and Cuming E 1216

Code

7520029 (30 cc, 30 ml)

7520025 (55 cc, 50 ml)

7520031 (6 oz, 150 ml)

7520027 (20 oz, 500 ml)

7520033 (30 cc, 30 ml)

7520035 (55 cc, 50 ml)

7520037 (6 oz,150 ml)

7520039 (20 oz, 500 ml)

最長的運輸時間

供應商發貨後,4天之內必須到生產線

儲存的條件

用冰箱冷藏起來 -20 °C ~ +8°C

冷藏 -20 °C

記錄資訊:LOT號,Date Code,無變形的顔色,運輸的時間,乾冰的數量。

最大儲存時間

6個月@ -20 °C ~ +8°C條件下

6個月@ -20°C條件下

使用前穩定時間

使用前須達到室溫

3小時

罐裝的儲存時間

5週 +25 °C

5天 +25 °C

 

1.5.      不同類型電子元器件在倉庫貨架上最大的儲存時間

下表規定了從收到物料開始,NMP以及NMP下級製造商在倉庫或加上的最大儲存時間。元件製造和接收所銷耗時間不包括在內。一般最多12個月,半導體的包裝材料應滿足MES00025以及EAI-583 & JESD625和先進先出(FIFO)原則。

 

期限

原件類型

元件廠內存放

12個月

如包裝上無特殊說明,適用於所有元件

敞開的貨架,元件包裝在內部包裝內

6個月

PCB

真空包裝,帶乾燥劑

6個月

包裝在防潮袋中的鍍銀元件

真空包裝,帶乾燥劑

3個月

包裝在紙箱和打開的塑膠袋中的鍍銀元件

如果元件沒有放入真空包裝中,超過此期限會破壞上錫性並影響可靠性。

 

如果儲存超過了上面提到的期限,物料只有在以下情況下可以使用:

(1) 越來越多的受潮物料,恰當的烘烤。

(2) 並且在樣本數量不小於30 pcs的抽樣檢驗中證明上錫性良好。

1.6.      濕度敏感的等級表(MSL)

等級

儲存期限

時間

條件

1

不限

<=30°C/85%RH

2

一年

<=30°C/60%RH

2a

4周

<=30°C/60%RH

3

168小時

<=30°C/60%RH

4

72小時

<=30°C/60%RH

5

48小時

<=30°C/60%RH

5a

24小時

<=30°C/60%RH

6

卷標所示之時間(TOL)

<=30°C/60%RH

 

 

1.7.      濕度敏感元件的烘烤條件

常見類型的濕度敏感元件例如:所有類型的PCB,大部分的QFP元件(一般管腳數大於50),所有的CSP元件,而不管錫球的數量,大部分的光學元件(如所有的LED,IR紅外模組),一些特殊的塑膠集成元件,如電源,功率放大器等。

元件內部包裝上標有JEDEC MSL。如果元件暴露在外部環境中超過MSL所規定的時間,在使用前應進行烘烤。

回焊前,對元件進行烘烤的目的是為了降低塑膠包裝中的濕氣。這是因爲,包裝中含有的水分在回焊過程中會蒸發出來,蒸氣的壓力會造成裂縫以及其他一些可見或隱藏著的不良,例如分層。爆米花現象就是此種原因造成的常見不良。

請注意溼度敏感元件運輸和儲存過程中保護包裝的相關標準,說明及以下規定。

生產時烘烤遵照IPC/JEDEC J-STD-033烘烤條件。

MSL

烘烤@40°C,RH<5%

暴露在外部環境的時間在FLL和FLL+72小時之間

暴露在外部環境的時間超過FLL+72小時

2a – 4

5倍於超過FLL的時間

5天

5 – 6

10倍於超過FLL的時間

10天

 

注意:料盤嚴禁接觸烘烤箱的壁面和底面,這是因爲這些地方的溫度明顯高於爐內控制器指示的溫度。經過仔細研究爐內溫度控制系統,證明烘烤爐元件去濕的可行性和各種裝載條件的效果。

1.7.1.    乾燥(烘烤)限制

對元件進行烘烤,會導致焊盤的氧化或錫膏內部發生化學變化。在板子的組裝過程中,超過一定量的發生化學變化的錫膏會導致上錫性的不良。出於上錫性的考慮,應限制烘烤溫度及時間。通常,只允許進行一次烘烤。如果多於一次,應討論製程貼裝解決方案。

注1:暴露於外部環境的元件,其暴露時間小於其floor life,並且放入乾燥袋或小於5% RH的乾燥箱中時,應暫停其計算其FLOOR LIFE,但是累積的存放時間必須在規定的範圍內。

注2:應考慮PCB的溼度敏感性,尤其是針對經過OSP處理的PCB。允許暴露於外部環境的總時間不超過72小時,並且兩次回焊的時間間隔應小於24小時。如果超出,應如前所述之方法對其進行烘烤。請見1.3小節【印刷電路板(PCB)的儲存、管理作業條件】。對即將進入重工(例如更換CSP)階段的PCB,應預先乾燥或者將WIP儲存於乾燥箱或真空袋中。

1.7.2.    防潮儲存條件

對於濕度敏感元件,當生產線暫時停線或於到週末需要停線,針對濕度敏感的元件若不用真空包裝機來保存,乾燥箱儲存是一種短期的,暫時的儲存方式,乾燥箱的目的是用來儲存而不是烘乾的。所以針對雙面板制程,表面是OSP處理的,如果生産一面後,這個中間的儲存時間一定要在規定的期限內,乾燥儲存的時間也包括在內.。(我們産線規定的時間是:24hrs,超過這個規定後,就意味著需要烘烤。)

 

乾燥儲存之規定

溫度

25 ±5 ºC

濕度

< 5 % RH

最大儲存時間

按照MSL分類

控制方法

在料盤上做標記

1.8.      錫膏之規定

錫膏型號

Multicore Solders Sn62MP100ADP90

Alpha Metals Omnix-6106

Lead Free paste

Multicore

96SCLF300AGS88.5

NMP碼

7602005 (650 g cartridge)

7602007 (500 g jar)

7600029

7600033

運輸包裝

650 g Semco cartridge

500 g jar

650 g Semco cartridge

600g green SEMCO cartridge

合金

Sn62Pb36Ag2

Sn62Pb36Ag2

Sn95.5Ag3.8Cu0.7

(Ecosol TSC 96 SC)

顆粒大小

ADP (45-10 μm)

IPC type 3 (25-45 μm)

AGS (45 –20 μm

金屬含量

90.0% (+0.3%, -0.6%)

89.3+/-0-3%

88.5

助焊劑分類

(J-STD-004)

ROL0

REL0

ROL0

 

注意1:錫膏的具體規定請見MS/BA。

注意2:停產超過15分鐘後,如果50%以上體積的錫膏已經使用或者脫離刮刀印刷區域,則需要重新加錫膏或者將錫膏收回到刮刀印刷區域。

 

 

 

 

 

 

 


2.          鋼網印刷制程規範

2.1.      刮刀

屬性

規格

刮刀刀片的材料

鍍鎳或鍍鈦不銹鋼,有足夠的強度,能夠滿足高速印刷要求。

厚度275±10μm。

不推薦使用普通不銹鋼。

印刷的角度*(關鍵參數)

60±2.5度

刮刀旁錫膏檔片

按照要求,在印刷過程中如果沒有裝載鋼板,Retainer接近鋼板表面但是不能接觸鋼板。

DEK&MPM及同等印刷機的刮刀寬度

板的長度四捨五入,接近標準寬度。

建議的刮刀類型

MPM 8" or 10"

DEK:200 mm or 250 mm DEK squeegee

assembly

注意!刮刀彎曲力是一個關鍵的參數。* 量測方法:Bevel量角器

2.2.      鋼板

屬性

規定

鋼板材料

一般等級的聚脂板55T-66T (140-167 mesh/inch),同等的不銹鋼也可以,但不推薦。對應框架的可交換之鋼板也可以使用。

鋼板裝上後鋼板各點張力(量測可能會不準確,但是可以顯示結果)

最小25N/cm

鋼板開口精度

最大±10μm or ±5%

鋼板厚度

0.10mm ± 0.01mm

鋼板厚度(0402 or min 0.4mm pitch QFP,min 0.75mm pitch CSP)

0.12mm ± 0.01mm

鋼板材料/製造工藝

對於微小間距元件 (0201,0.5 CSPs),未保證良好脫模,鋼板開口使用E-fab類型。

電鍍鎳或鐳射刻不銹鋼。

 

建議鋼板與框架面積比

60% ± 10%

 

在生産過程中量測任何點之鋼板張力拒收標準 *

小於等於20N/cm

 

基準點

蝕刻在鋼板上的兩個直徑爲1mm的半球狀點

 

Step stencils?

Max step thickness </= 25% of nominal stencil thickness (e.g. 100μm stencil, step area 125μm ?

 

       
 

注意:如果使用聚脂材料,則應注意ESD防護措施。

* 量測方法:Fabric Tension Gauge,例如:ZBF Tetkomat, CH-8803之類工具。

 

2.3.      真空支座

性質

規定

材料

機械構造金屬:如鋼或鋁合金。建議使用上表面摩擦較大者,使用材料符合靜電防護要求。

支撐台與鋼板平行度

在支撐台區域上最大0.2mm

支撐表面光滑度

整個區域 ±0.025mm

加工深度 *

大於最大元件高度+5 mm

元件邊緣支撐 *

元件邊緣支撐從邊緣指向元件中心1.5mm ±0.5mm。最大無支撐的關鍵區域間距:15MM。支撐台大小應或等於待印板子的大小。

支撐臺上的真空孔

真空孔定位在非印刷區域,並且防止真空泄漏到印刷區域。如果真空可以可靠的限制在100-200 mbar範圍內,在仔細制程調節下整個區域的真空才成爲可能。

真空支撐台

-支撐台凹槽應足夠大且深,保證元件不能接觸到支撐台。

-應對支撐台進行記錄和版本控制,並且同意産品的所有支撐台應該是一樣的。

Panel alignment ?

Mechanical, so called “Hard Stopper” recommended especially for products having 0.5 mm pitch CSP components ?

 

* 只有第2面支撐台

 

 

 

 


2.4.      鋼網印刷的參數設定

參數

設定

印刷速度

建議100mm/s,範圍70 ~ 120 mm/s。無鉛製程:100±30 mm/s。

在constant force mode模式下(力大小可自動調節,印刷頭懸浮),200mm寬的刮刀壓力

安全邊界:可擦乾淨鋼板的最小力+5N。通常在40-50N之間。

MPM印刷機刮刀調整(刮刀距PWB表面距離固定)

可擦乾淨鋼板的最小距離+5mm作爲安全邊界.

Snap-off脫模距離

在整個板子區域-0.5 ~ 0.0mm(建議負的snap-off以抵消機器的誤差)

分離速度

在分離的階段, 要保持PCB與底座的接觸所最大速度

建議MPM印刷機的Slow Snap-Off 設定為“No”。

自動擦拭頻率(有鉛)

每印刷5-15次。注意:如果出現臨時性的技術問題,可提高擦拭頻率。

自動擦拭頻率(無鉛)

每印刷3-6次。

建議擦拭方式

一次真空乾擦或者一次濕擦加上一次不帶真空的乾擦。

鋼板上錫膏量控制

開始時的用量:200 mm寬的刮刀:150 – 160 g;250 mm寬的刮刀:190-200 g。重要規則:錫膏滾動直徑最大20 mm(10 cent coin),最小12mm。

增加錫膏

在錫膏滾動直徑達到12 mm前,增加錫膏量20 – 40 g。

錫膏的再使用

鋼板上的錫膏可以轉移到其他鋼板上,或者可被暫時儲存於乾淨的塑膠罐子中。在鋼板上以及被臨時儲存的有效期一共爲6個小時。停線超過15分鐘,應用塑膠薄膜將鋼板上的錫膏封蓋保存。如果錫膏在鋼板上無保護的停留超過1個小時,應更換新的錫膏,原有錫膏做報廢處理。

建議使用的鋼板自動擦洗劑

Multicore Prozone SC-0,Kiwoclean或者印刷機製造商許可的同類快速溶劑.出於防火安全的考慮,異丙醇(IPA)或此類溶劑不推薦使用。

清洗印錯的板子以及手動清洗鋼板和設備建議使用之清洗劑

最好使用Multicore Prozone SC-01,Kiwoclean (SC-02對丙烯酸和一些橡膠手套有輕微傷害)。異丙醇(IPA)允許但不推薦使用,妥善處理廢棄物。

注意!在清洗完PCB及其鐳射過孔後,不允許液體清洗之元件應更換。經過OSP處理以及全部或部分Aramid based之PCB不允許清洗!清洗液進入PCB結構內部,而且會降低尤其是CSP元件的焊點可靠性。

2.5.      印刷結果的確認

注意:獲取更多資訊,請見3.3小節【元件和錫膏的抓取報警設定】

錫膏印刷的精度(X&Y)

有鉛:±150 μm。無鉛:±120 μm。

錫膏量的變化

正常情況下的50 - 120%

面積

一般50 – 150%,CSP35 – 150%

搭橋

孔徑的0.3倍

制程CPK能力

±100 μm @ 6σ, Cpk >1.00

程式控制的方法

如果條件允,使用AOI,在生產過程中應使用印刷機的2D檢查,使用顯微鏡進行目檢。不使用顯微鏡對0.5 mm pitch的元件進行目檢不夠精確。