高效率的0201工艺特征

高效率的 0201 工艺特征
最近的研究找到了影响 0201 元件装配工艺缺陷数量的变量...。虽然目前大多数
公司还没有达到 0201 这一工艺水平，但是本文所使用的研究方法和得到的研究
结果值得我们学习和借鉴，以便更好地做好我们的 1206、0805、0603、0402...
　　在过去几年中，消费品电子工业已经明显地出现迅猛的增长，这是因为越来
越多的人佩带手机、传呼机和个人电子辅助用品。有趋势显示，每年所贴装的无
源元件的数量在迅速增加，而元件尺寸在稳步地减小。将产品变得越来越小、越
快和越便宜的需求，推动着对提高小型化技术研究的永无止境的需求。大多数消
费品电子制造商正在将 0201 元件使用到其最新的设计中去，在不久的将来，其
它工业也将采取这一技术。
　　因此，将超小型无源元件的装配与工艺特征化是理所当然的。我们需要研究
来定义焊盘的设计和印刷、贴装与回流工艺窗口，以满足取得 0201 无源元件的
较高第一次通过合格率和较高产出的需求。最近进行了一个 0201 元件的高速装
配研究，对每一个工艺步骤进行了调查研究。研究的目标是要为高速的 0201 装
配开发一个初始的工艺特征，特别是工艺限制与变量。
试验的准备
　　对应于锡膏印刷、元件贴装和回流焊接，进行了三套主要的试验。为了理解
每个工艺步骤最整个 0201 装配工艺的影响，我们进行检查了每个工艺步骤。在
工艺顺序方面，只改变研究下的工艺步骤的变量，而其它工艺参数保持不变。我
们设计了一个试验载体(图一)，提供如下数据：
图一、试验载体

0201 到 0201 的间距：焊盘边沿到边沿的距离按 4, 5, 6, 8, 10 和 12
mil(千分之一英寸)变化

焊盘尺寸的影响，标称焊盘尺寸为 12x13mil 的矩形焊盘、中心到中心间
距为 22mil。标称焊盘变化为±10%、20%和 30%。

元件方向，在单元 A、B、C 和 D 中，研究的元件方向为 0°和 90°。E 和 F
单元研究±45°角度对 0201 工艺的影响。

单元 1 至 6 研究 0201 与其它无源元件包括 0402、0603、0805 和 1206 之
间的相互影响。这些分块用来决定 0201 元件对其它较大的无源元件的大
致影响，它可影响印刷、贴装和回流焊接(散热)。这里，焊盘对焊盘间距
为本 4、5、6、8、10 和 12mil。另外，0201 焊盘尺寸在这六个单元上变化。
　　测试载体含有 6,552 个 0201、420 个 0402、252 个 0603、252 个 0805、252
个 1206，总共 7,728 个无源元件。基板是标准的 FR-4 环氧树脂板，厚度 1.57mm。
迹线的金属喷镀由铜、无电解镍和浸金所组成。所有测试板使用相同的装配设备
装配：一部模板印刷机、一部高速元件贴装机、和一台七温区对流回流焊接炉。
模板印刷试验
　　为了表现对 0201 无源元件印刷的特征，我们使用了一个试验设计方法(DOE,
design for experiment)，试验了印刷工艺的几个变量：锡膏的目数、刮刀的类型、
模板的分开速度、和印刷之间模板上锡膏滞留时间。这个 DOE 是设计用来决定是
否这些因素会影响 0201 装配的印刷工艺。度量标准是印刷缺陷的数量和锡膏厚
度的测量。结果是基于 95%的可信度区间，从统计分析上决定重要因素。印刷缺
陷定义为在印刷后没有任何锡膏的空焊盘以及锡桥。
　　对于这个印刷试验，模板厚度为 125 微米，100%的开孔率，商业使用的免洗
锡膏。印刷机的设定是基于锡膏制造商的推荐值，在推荐范围的中间。
　　模板印刷的试验结果
　　表一列出只检查印刷影响的试验。使用了三个度量标准来评估每个试验条
件。第一个度量标准是平均锡膏印刷高度。使用一部激光轮廓测定仪从四个象限
测量 16 个数据。
表一、第一个模板印刷试验的试验设计
试验编号 锡膏类型 刮刀类型 锡膏滞留时间(分钟)
分开速度(cm/s)
1
III
金属
0.5
0.05
2
III
金属
10
0.13
3
III
聚合物
0.5
0.05