Solder Paste Process
Control
11
SMT 製程的介紹
1 . SMT 製程是將以機器的吸嘴吸取 SMT 零
件 , 經過
畫像處理辨識零件後 , 再放置於已印好錫膏
的基板上
2 .基板再經過迴焊爐加熱後達到焊接的目的
PCB
零件
錫膏
銅箔襯墊
21
SMT 製程的種類
A .單面錫膏印刷製程
B .單面錫膏印刷製程 + DIP 製程
C .雙面錫膏印刷製程
D .雙面錫膏印刷 + 點膠製程
E .正面錫膏印刷 + 背面點膠製程 + DIP 製程
31
A . 單面錫膏印刷製程
準備基板及零件 錫膏印刷
放置零件 迴焊
錫
膏
刮
刀
吸嘴
清洗
41
B . 單面錫膏印刷製程 + DIP 製程
準備基板及零件 錫膏印刷 放置零件 迴焊
錫膏刮
刀
吸嘴
手插件 過焊錫爐 清洗
51
錫膏印刷 放置零件 迴焊
錫膏刮
刀
吸嘴
180 度翻板
錫膏印刷 放置零件 迴焊
錫膏刮
刀
吸嘴
清洗
C . 雙面錫膏印刷製程
61
D . 雙面錫膏印刷+點膠製程
錫膏印刷
放置零件
迴焊
錫膏刮
刀
吸嘴
180 度翻板 錫膏印刷
放置零件 迴焊
錫膏刮
刀
吸嘴
放置零件點膠
清洗
71
迴焊
吸嘴
錫膏印刷 放置零件
迴焊
錫膏刮
刀
吸嘴
清洗
放置零件點膠
手插件 過焊錫爐
準備基板及零件
放置零件
180 度翻板
E . 正面點膠製程+背面錫膏印刷+DIP 製程
81
What is solder paste??
Solder paste is a blend of solder powder
and flux medium mixed together to form
a paste like texture to allow printing or
dispensing
91
錫膏分類與種類
一、依據供給法區分一、依據供給法區分
1 1、印刷用、印刷用
2 2、其他供給方法、其他供給方法::如管狀、針筒狀等等如管狀、針筒狀等等…………
二、依據助焊劑區分二、依據助焊劑區分
1 1、免洗型、免洗型::RMA(RMA(高信賴性高信賴性) ) 、、RA(RA(高作業性高作業性))
2 2、洗淨型、洗淨型::溶劑洗、水洗等等溶劑洗、水洗等等…………
三、依據焊錫粉末合金區分三、依據焊錫粉末合金區分
1 1 、共晶、共晶(63/37) (63/37) 、含銀、含銀(62/36/2) (62/36/2) 、低溫、高溫、及特殊錫膏、低溫、高溫、及特殊錫膏
四、依據四、依據ReflowReflow區分區分
1 1、熱風式、急加熱、、熱風式、急加熱、NN22爐等等爐等等…………
五、依據產品區分五、依據產品區分
1 1、主機板、卡類、家電、通訊等等、主機板、卡類、家電、通訊等等…………
101
錫膏的組成
錫膏成分錫膏成分
錫膏錫膏 = =焊錫粉末焊錫粉末++助焊劑助焊劑
PASTE=POWDER+FLUXPASTE=POWDER+FLUX
銲錫粉末銲錫粉末==錫鉛合金或是添錫鉛合金或是添
加特殊金屬加特殊金屬
助焊劑助焊劑==揮發型成份揮發型成份++固型成份固型成份
111
The alloy
An alloy is a mixture of 2 or more metals.
Common metals used in soldering technology
are:-
Tin (Sn), Lead (Pb), Silver (Ag),
Copper (Cu), Antimony (Sb),
and Bismuth (Bi)
121
焊錫粉末合金
銲錫粉末銲錫粉末==錫鉛合金或是添加其他特殊金屬錫鉛合金或是添加其他特殊金屬
**添加銀添加銀((Ag)Ag)金屬會使強度硬度增加，連機械強度耐疲勞也金屬會使強度硬度增加，連機械強度耐疲勞也
會增加。會增加。
**添加鉍添加鉍((Bi)Bi)金屬會降低熔點並使焊點變得又硬又脆，使焊金屬會降低熔點並使焊點變得又硬又脆，使焊
點產生斷裂，但其導電性奇佳。點產生斷裂，但其導電性奇佳。
**鋅鋅((Zn)Zn)是錫膏中極欲排除雜質之一，無法與錫鉛融合，經是錫膏中極欲排除雜質之一，無法與錫鉛融合，經
時變化後會析出，易造成焊點斷裂。時變化後會析出，易造成焊點斷裂。
合金比合金比
例例
錫錫 鉛鉛 銀銀 熔點熔點((℃℃)) 備備 註註
63/3763/37 6363 3737 183183 共晶銲錫共晶銲錫
含銀含銀2%2% 6262 3636 22 178~192178~192
131
焊錫粉末顆粒(一)
一、單位類別一、單位類別
1 1、、mesh:mesh:使用每英吋網目篩選所需焊錫粉末大小，使用每英吋網目篩選所需焊錫粉末大小，
通常用於不規則形狀之焊錫粉末。通常用於不規則形狀之焊錫粉末。
2 2、、μ m:μ m:公制單位公制單位(10(10-3-3mm) mm) ，，使用光學檢測篩選所使用光學檢測篩選所
需焊錫球徑大小，粉末為規則形狀需焊錫球徑大小，粉末為規則形狀((真圓形真圓形))
才適用。才適用。
二、單位對照表二、單位對照表((參考值參考值))
meshmesh 200200 250250 270270 325325 400400 500500 600600
μ mμ m 7474 6363 5353 4444 3737 3131 2525
141
151
Solder Particles
161
焊錫粉末顆粒(二)
二、粉末形狀二、粉末形狀
11、不規則型、不規則型::印刷後易下塌印刷後易下塌
造成短路，球徑大小也造成短路，球徑大小也
難一致，較不適合難一致，較不適合fine fine
pitchpitch印刷作業。印刷作業。
22、規則型、規則型::因為是球形的關因為是球形的關
係，球徑大小也較規則，係，球徑大小也較規則，
較適合較適合fine pitchfine pitch印刷作印刷作
業，另外球型粉末在不業，另外球型粉末在不
活性氣體中製造，所以活性氣體中製造，所以
焊錫氧化率較低。焊錫氧化率較低。
171
助焊劑(Flux)種類及比例調配
一、一、FluxFlux種類種類
1 1、液態、液態::較常用於較常用於DIPDIP生產線上，生產線上，FlowFlow中的中的FluxFlux。。
2 2、、固態固態::較常出現於錫絲的中間，或是較常出現於錫絲的中間，或是BGABGA做做
ReworkRework中使用。中使用。
3 3、半固液態、半固液態::較常用於錫膏中。較常用於錫膏中。
二、二、 FluxFlux比例比例
1 1、體積比、體積比::粉末粉末50 50 vol% Flux 50 vol% vol% Flux 50 vol% 。。
2 2、、重量比重量比::一般印刷用一般印刷用FluxFlux含量為含量為9~11%9~11%。。
* * FluxFlux含量低於含量低於9%9%或高於或高於11%11%皆會造成印刷上困難。皆會造成印刷上困難。
181
助焊劑(Flux)成分及作用
三、三、FluxFlux成分及作用成分及作用
Flux =Flux =揮發型成分揮發型成分++固型成分固型成分
**當錫膏暴露於空氣中太久易產生錫珠及空焊，因當錫膏暴露於空氣中太久易產生錫珠及空焊，因FluxFlux中中
揮發溶劑揮發過多助焊效果不佳造成空焊，另外揮發溶劑揮發過多助焊效果不佳造成空焊，另外FluxFlux
主成成分樹脂易吸濕，經主成成分樹脂易吸濕，經RefiowRefiow產生錫爆。產生錫爆。
構構 成成 成成 分分 主主 要要 功功 能能
揮發型成分揮發型成分 溶劑溶劑 黏度調節及固型成分的分散黏度調節及固型成分的分散
固型成分固型成分
樹脂樹脂 主成分，催化助焊功能主成分，催化助焊功能
分散劑分散劑 防止分離、流動特性防止分離、流動特性
活性劑活性劑 除氧化除氧化
191
助焊劑(Flux)的作用
錫膏錫膏==焊焊錫粉末錫粉末++助助焊焊劑劑
其中助其中助焊焊劑功用劑功用
.除除氧氧化化
去除金屬表面其錫膏的去除金屬表面其錫膏的氧氧化膜化膜((化學作用化學作用) ) ，使，使焊焊點成點成為為
較容易較容易焊焊接的表面，接的表面，
但是無除去油質及灰塵等作用。但是無除去油質及灰塵等作用。
.降低表面張力降低表面張力//催化助催化助焊焊
降低溶融後的表面張力，增加降低溶融後的表面張力，增加焊焊錫擴散性，幫助合金成錫擴散性，幫助合金成
長層的長層的產產生。生。
.防止二度防止二度氧氧化作用化作用
在進行在進行焊焊接時，溶融接時，溶融焊焊錫與錫與焊焊點金屬表面與大氣接觸進點金屬表面與大氣接觸進
行行氧氧化作用，化作用，FluxFlux在做完除在做完除氧氧化後，會覆蓋化後，會覆蓋焊焊接點與接點與
焊焊點金屬表面，來防止點金屬表面，來防止焊焊接點接點產產生二度生二度 氧氧化。化。
201
助焊劑
211
錫膏保存及使用注意事項
一、保存方式一、保存方式
由於錫膏為化學製品，保存於冷藏庫中由於錫膏為化學製品，保存於冷藏庫中(5~10(5~10℃℃ ) )可降低活性，可降低活性，
增長使壽命，避免放置於高溫處，易使錫膏劣質化。增長使壽命，避免放置於高溫處，易使錫膏劣質化。
二、回溫二、回溫
冷藏時活性大大降低，所以使用前一定要將錫膏置室溫中，恢復冷藏時活性大大降低，所以使用前一定要將錫膏置室溫中，恢復
活性，方可表現最佳焊接狀態。活性，方可表現最佳焊接狀態。
三、攪拌三、攪拌
1. 1.攪拌是使錫粉末與攪拌是使錫粉末與FluxFlux均勻混合，但如攪拌時間過長會破壞錫均勻混合，但如攪拌時間過長會破壞錫
粉末形狀甚至黏度。粉末形狀甚至黏度。
2. 2.如果攪拌前，錫膏表面產生硬塊，將表面硬塊除去方可使用。如果攪拌前，錫膏表面產生硬塊，將表面硬塊除去方可使用。
3. 3.不同型號、廠牌錫膏請勿混合使用，以避免發生不良之現象。不同型號、廠牌錫膏請勿混合使用，以避免發生不良之現象。
221
The Printing Process
231
DEK Infinity Stencil Printer
241
Common Stencil Types
Electroformed (電鑄） Laser cut+電拋光
蝕刻 Laser Cut 251
Selection of Particle Size
for Printing Technique
Component Stencil Aperture Maximum Applicable
Pitch/inch Width/inch Powder Size µm Mesh Cut
90+/-5 -200/+325
65+/-5 -200/+325 or -325/+500
53+/-5 -270/+400 or -325/+500
41+/-5 -325/+500 or -400/+500
or finer
25+/-5 -500 or 15 - 5 µm
261
關於印刷速度(Printer speed)
印刷速度如太快，會發生虛印、漏印或錫膏量不足(錫膏印刷時
下降未完全)。相反印刷速度太慢，錫膏雖有充分時間下降，但鋼版
與基板接觸時間過長，而使錫膏流至反面，造成錫膏拉絲而出現小
錫珠。當錫膏黏度太低，再連續印刷時易造成滲漏下塌而產生短路。
良好印刷狀態
錫膏量不足
印刷速度太快
錫膏量過多
印刷速度太慢
271
關於印刷壓力
印刷壓力過大時，鋼版前端會彎曲，易造成錫膏滲透，而產生
小錫珠。相反如印刷壓力不足，也無法達到良好印刷效果，可能會
造成漏印虛印等等現象。適當印刷壓力不但可保護鋼版、刮刀更可
確保產品良率穩定。
印壓過強
造成滲漏
易發生短路
印壓不足
鋼版上錫膏殘留
易產生空焊
281
關於基板與鋼版間隙(GAP)
所謂間隙是指基板與鋼版之間的間隔，如果間隙過大時很容易所謂間隙是指基板與鋼版之間的間隔，如果間隙過大時很容易
發生錫膏流進反面的鋼版，造成錫膏量過多，易產生短路。相反間發生錫膏流進反面的鋼版，造成錫膏量過多，易產生短路。相反間
隙過小容易發生印刷後錫膏量不足使印刷形狀崩潰，產生空焊現象。隙過小容易發生印刷後錫膏量不足使印刷形狀崩潰，產生空焊現象。
間隙過大導致錫膏滲漏間隙過大導致錫膏滲漏
間隙過小導致印刷量不足間隙過小導致印刷量不足
291
The Reflow Process
301
ERSA Hotflow11
311
1. 1. ConvectionConvection
2. IR Convection2. IR Convection
3. Infra Red3. Infra Red
4. Vapor Phase4. Vapor Phase
5. Oven5. Oven
6. Laser6. Laser
7. Hot Air / Gas7. Hot Air / Gas
8. Hot Belt8. Hot Belt
Solder Paste Reflow Methods
321
Typical Solder Paste Reflow Profile
預熱區 恆溫區 焊接區 冷卻區
331
Profile之預熱段
各種錫膏在預熱段要求的升溫速率及進入恆溫區
的溫度並不盡相同，其主要取決於溶劑(Solvent)的
揮發溫度以及松香(Rosin)的軟化點,如果預熱段升溫
過快時,會導致錫高內部溶劑急速揮發,導致錫濺及
所引起錫珠產生.
Profile工作原理
341
Profile恆溫區(升溫)
恆溫區其目的在於使PCB上所有的零件溫度達到均溫，減少零件
熱衝擊，恆溫區的長度則取決於PCB面積的大小及零件之多寡
FLUX開始變軟像液体一樣, Rosin Activator 開始清除氧化層
此區由於松香於樹脂幫助熱覆傳導作用
活性劑一般使用鹵素增加錫膏活性,由於鹵素帶有酸性,會造成基板
腐蝕現象.
由於屏蔽及陰影效應作用導致基板上各錫點實際到達溫度時間不
一,故此區間可作一等待較不易吸熱之錫點到達於所有錫點都於均
熱的狀態.
此一溫度設定為考慮基板上最不吸熱之錫點,通常設定為BGA內部
錫球溫度.
351
Profile之焊接區(熱熔)
液態的免洗助焊劑滴入液態的Rework錫槽，將發現助焊劑快速
的去除錫面上的氧化物，且當松香和焊錫皆為液態，焊錫性最
佳
超過溶點以上時間
一般設定為45~90 秒,溫升至peak Temp.(錫鉛比為63:37 共晶溫
度(熔錫溫度)為183℃)
錫的作用幫助導電,鉛的作用降低溫度及增加金屬之延展性.
361
Profile之冷卻區(冷卻)
考慮內部應力造成元件龜裂上升及冷卻
斜率介於~ c/sec.不可超過 4.
冷卻速度太慢會引起焊錫組織粗大化而導致接合強度
的減低.
冷卻速度太快會導致脆火導致金屬疲勞強度降低與接
合可靠度的降低.
371
Success of Soldering
Operation
Joint shape
Layout of the conductor pattern
Process parameters
Materials used
381
Effect of Flux on Wetting
391
Solderability
The ability of a material to be wetted with
solder, the formation of a uniform, smooth,
unbroken, adherent coat of solder on the
base metal.
Wettability
Resistance to soldering heat
Resistance of metallisation to dissolution
401
Intermetallic Compound
411
Solder Paste
Storage Handling Considerations
u Stabilize paste to room temperature after
refrigeration for a least 5-8 hours prior to use
Why?
If paste is not returned to room temperature the
viscosity will be higher than specification and
stencilling will be poor. Water condensation
inside the paste will occur.
421
Solder Paste
Storage Handling Considerations
u Stir for 30 seconds, 2 revolutions per second
with appropriate plastic spatula before use
Why?
Some settling (flux separation) can occur, gentle
stirring with plastic spatula (to avoid plastic jar
scrapings) can only help.
431
Solder Paste
Storage Handling Considerations
u Discard any paste remaining on the stencil at
day’s end and never mix fresh and used paste
together in a same jar.
Why?
Paste will lose some solvent during use resulting
in higher viscosity; causing reduction in print
quality.
441
Solder Paste
Storage Handling Considerations
u Recommended stencil atmosphere is 22-25°C at
40-55% relative humidity
Why?
Higher temperature will make paste runny, lower
in viscosity; lower temperature will raise viscosity
and stiffen paste consistency. Lower humidity
levels will tend to dry out paste, higher humidity
will increase risk of water absorption.
451
Thank you for your
attention
461
