0201技术推动工艺项目解决方案

1、 . . 12/120201技术推动工艺解决方案By Brian J. Lewis and Paul Houston参数、工艺限制和设计指引一起创造一个成功的工艺窗口和电路板设计定位。 超小型足印(footprint)的无源元件，如0201元件，是电子工业的热门话题。这些元件顺应高输入/输出(I/O)元件而存在，如芯片规模包装(CSP)和倒装芯片(flip chip)技术，它们是电子包装小型化的需要。图一把一个0201的尺寸与一个0805、0603、一只蚂蚁和一根火柴棒进行比较。0.02 x 0.01 的尺寸使得这些元件当与其它技术结合使用的时候，对高密度的包装是理想的。本文将对已经发表的文章

2、或著作作广泛的回顾，突出电路板设计的指引方面，和定义印刷、贴装和回流的工艺窗口。本文也包括为了产生一个稳定的工艺窗口和电路板设计而对电路板设计参数、工艺限制和工艺指引所作的调查课题。对课题各方面进行讨论和给出试验性的数据，但由于该课题正在进行中，最后的数据编辑还有待发表。驱动力受到携带微型、传呼机和个人辅助用品的人的数量增加的驱动，消费电子工业近来非常火爆。变得更小、更快和更便宜的需要驱动着一个永不停止的提高微型化的研究技术的需求。大多数微型有关的制造商把0201实施到其最新的设计中，在不久的将来，其它工业领域也将采用该技术。在汽车工业的无线通信产品在全球定位系统(GPS, global po

3、sitioning systems)、传感器和通信器材中使用0201技术。另外，公司在多芯片模块(MCM, multi-chip module)中使用0201技术，以减少总体的包装尺寸。和这些MCM元件一起，0201技术已经更靠近半导体工业，因其直接与裸芯片包装，铸模在二级电路板装配的包装。必须完成许多研究，以定义出焊盘设计和印刷、贴装、回流的工艺窗口，从而在全面实施0201之前达到高的第一次通过合格率和高的产量。电路板设计指引已经有几个对采用0201无源元件的电路板设计指引的研究。大部分通过变化焊盘尺寸、焊盘几何形状、焊盘对焊盘间距和片状元件与元件的间距，来观察设计。重要的设计方面包括缺陷最

4、小化和增加元件密度，同时收缩整个印刷电路板的尺寸。以下是可能受焊盘设计所影响的主要缺陷：墓碑(Tombstoning)该缺陷的发生是当元件由于回流期间产生的力而在一端上面自己升起的时候。通常，墓碑发生是由于元件贴装在相应的焊盘上不平衡，一端的焊锡表面能量大于另一端。表面能量的不平衡引起一端的扭矩更大，将另一端拉起并脱落焊盘。小于0603的元件比较大的无源元件更容易形成墓碑。对0402和0201元件，焊盘设计可减少或甚至防止墓碑。焊盘横向延长，纵向减少可减少引起墓碑的纵向力。回流过程也会影响墓碑缺陷。如果升温坡度太大，元件的前端进入回流区可能在另一端之前熔化，将元件立起。 焊锡结珠(Solder

5、 beading)焊锡球数量是一个过程指标，由于焊锡膏中使用的助焊剂而附着于无源元件，通常位于元件身体上。焊锡珠，当使用免洗焊锡膏时由于助焊剂残留和缺少其它锡膏类型通常使用的清洗步骤，是常见的，它表示过程已经偏出了工艺窗口。通常，结珠的发生是由于焊盘太靠近一起，过大的焊盘和过多的锡膏印在单个焊盘上。以高速贴装0201无源元件可能引起锡膏溅出锡膏“砖”。这些溅出的锡膏在元件周围回流，引起锡球，在IPC 610 中定义为缺陷。这是超小无源元件上最常见的缺陷。如上所述，设计指引可以用来控制这些类型的缺陷，以与理解工艺窗口。有人推荐，0201焊盘设计来限制锡膏在元件长边上的接触角，而延长焊盘的横向尺寸

6、，允许更大的接触角1,2,3。与这种焊盘设计相关的力将趋向于作用在元件侧面，允许更多的自己对中，而减少引起“墓碑”的力。 焊盘间隔也可能控制焊锡球化缺陷。研究表明，焊盘中心对中心应该在0.0200.022之间，边对边的间隔大约为0.0080.010。焊盘设计应该达到贴装工具的精度。另有研究表明，对于无源元件，沿纵向轴的恢复力比较大，但如果元件贴装有纵向偏移，那么该元件必须与两个焊盘接触，保证两个不同的力来自己定位。因此，如果贴装机器只有0.006的精度，贴出0201的偏移太大，那么元件将不会自己定位。表一列出了推荐用来减少墓碑和焊锡结珠的焊盘尺寸和设计。表一、0201焊盘设计推荐0201焊盘尺

7、寸下限上限过程效果长度尺寸0.0100.012改进“墓碑”宽度尺寸0.0160.018焊盘间隔()0.0200.022改进焊锡结珠焊盘间隔()0.0080.010不幸的是，只有很少的出版数据解释对于其它电路板设计变量，特别是元件对元件间距的限制，工艺窗口在哪里。元件间距可受各种因素影响，如板的放置和0201元件的贴装。为了理解设计指引的工艺窗口，一项非常广泛的研究正在进行中*。用于该研究的板如图二所示。设计包括各种焊盘尺寸，元件方向( 0, 90和45)，元件间距(0.004, 0.005, 0.006, 0.008, 0.010 和 0.012)，连到焊盘的迹线厚度(0.003, 0.004

8、 和 0.005)。0201焊盘名义尺寸为0.012 x 0.013 ，和变动0, 20 和 30%。焊盘到焊盘间隔为0.022。0201元件分别贴放靠近其它的0201, 0402, 0603, 0805 和 1206，元件间距如上所述。迹线厚度是有变化的，对0201和0402两者，都有两个焊盘之一位于地线板上。这是要调查无源元件对吸热的影响。 印刷 许多存在于印刷先进技术包装，如CSP、微型BGA和倒装芯片等，的同样的问题与规则对0201元件的印刷是同等重要的。对那些比其它板上元件小几倍的开孔，使用较厚的模板和一样的锡膏进行印刷几乎是不可能的。有关0201工艺的普遍提出的问题包括模板厚度、开

9、孔的尺寸、锡膏类型和要求的开孔几何形状。现在，了解锡膏如何从不同厚度模板的各种开孔尺寸和几何形状中释放的工作正在进行中。该课题研究的一个主要方面就是在决定稳定的印刷窗口时面积比率的重要性。面积比率(area ratio)是开孔的横截面积除以开孔壁的面积。较早前的研究表明，在决定稳定的工艺窗口时，面积比率提供了比模板宽度开孔减少法(stencil-wide aperture reduction methods)，如纵横比(aspect ratio)，高得多的精度。该研究得出了大约0.6和更高的面积比可以沉淀锡膏的体积很接近开孔的总体积。从进行中研究的试验性丝印数据显示，0.005的模板，0.49

10、的面积比率的0.096 x 0.0104 的焊盘，对第四类型的Sn/Pb锡膏的释放性能很差。可是，0.56面积比的0.0108 x 0.0117 的开口尺寸提供比较好的锡膏量和释放性能。而现在很少有发表的有关0201的丝印过程的数据，存在的东西都是模糊的，只说模板越薄越好，第四类锡膏(比第三类颗粒小)对锡膏释放的表现较好。可是，由于第四类比第三类更稀，使用第四类对印刷其它的SMT元件可能不行，因为材料塌落。该研究是用来理解印刷参数、模板参数和锡膏有关变量的影响。用于丝印过程的变量在表二中列出。表二、DOE Variables for Screeening StudyStencil Printi

11、ng ScreeningFactor to be VariedVariation 1Variation 2Blade TypeMetalPolymerSeparation SpeedHighLowPaste TypeType IIIType IVResidence Time30 Seconds10 MinutesFiducial TypeMetal DefinedMask DefinedStencil Printing DOEFactor to be VariedVariation 1Variation 2Variation 3Print ForceABCPrint SpeedABCStenc

12、il Thickness0.0040.0050.006Aperture GeomitryOvalSquare_Aperture Size80%100%120%Variable to be Held ConstantFactor to be SetSettingSnap-off HeightContact PrintBoard FixturingFull Area Pin Grid ArrayPaste TypeNo-cleanPaste MetallurgyEutectic Sn/PbWipe FrequencyEvery PrintPaste Preconditioning8 hoursSt

13、encil Type Electroformed Additive理解和比较诸如锡膏沉积量和焊锡结珠缺陷的变量，要求许多贴装和反复过程。理解对于可能小如0.010开口，锡膏如何表现，在控制和实施0201印刷工艺时是很重要的。 贴装在整个0201工艺中贴装可以认为是最重要的一环。因为贴装系统从供料系统吸取0201元件，视觉识别和准确地贴装元件，在设定这个过程中必须小心。基本上，0201贴装过程涉与四个分开的运作： 首先从送料器吸取元件。最常见的，0201无源元件包装在纸带上，8mm宽纸带上的凹坑装纳元件。图三详细地表示出元件是怎样从纸带吸取的。当设定吸取过程时，必须注意到细节。因为0201只是自

14、从1999年才作为SMT工艺的元件，生产元件和送料带的误差问题仍然存在。虽然在带上似乎包装得紧密，在微米级，但是实际上相当松散。使用几乎与元件一样大的吸嘴，误吸的机会可能高。因为这个理由，吸嘴通常制造得比元件稍微大一点。 一旦吸取到元件，真空检查决定元件的存在或不存在。这是检查的一个重要方面，因为如果元件不存在，贴装头必须处理掉无吸的0201或再吸取元件。吸取错误一般不直接影响实际的过程，但会影响总的处理时间和产量。现时的研究也评估了带与盘(tape-and-reel)、Surf tape和最后的散装盒(bulk-case)送料的区别。 一旦通过真空检查确认元件的存在，视觉系统将元件定位到电路

15、板。高级的视觉系统可完成元件的外形测量或识别两个元件端。为了做到这一点，视觉系统决定是否元件附着在吸嘴上不正确或是否超出可靠的元件与贴装所要求的公差。如果元件超出公差，则被放弃。 最后步骤是将0201贴装到焊盘的焊锡。虽然这个过程必须快速完成，但也必须准确，以保证元件完全贴放在各个焊盘上。如果元件贴放不准确，诸如墓碑或相邻元件之间的锡桥等缺陷机会戏剧性地增加。当考虑使用0201元件设计电路板的最小元件间距的时候，贴装系统的精度也应该考虑。图四表示在贴装精度的基础上，应该使用的最小间距。例如，如果贴装系统的精度为45m，那么应该设定大约90m的最小间距。 贴装力与速度也是重要的贴装过程方面。因为

16、每台机器都不同，必须定出特性，保证速度够快以保持焊锡不从锡膏砖溅出，使用的力不至于将元件过分压入锡膏。如果使用太大的力或太高的速度，会增加焊锡球或元件偏移的可能性。 贴装课题评估速度、力量和降低限制。通常，速度和力是依赖机器的，但对精度，焊锡熔湿与自我定位力等物理现象是不依赖机器的，因此平台与平台之间都是一致的。数据显示，如果使用较早前所提与的焊盘设计，长度方向的贴装偏移将比宽度方向的偏移允许更多的自我定位。长度方向过多的偏移产生比宽度方向更多的缺陷。回流焊接之后的元件偏移是宽度方向偏移引起的较常见的缺陷。 回流焊接回流0201元件与回流稍微较大的0402没有大的差别；可是必须注意0201回流

17、过程使用的温升率。用大的预热斜度处理0201元件可能增加墓碑的机会。大于每分钟2C的坡度可能引起元件一端的锡膏稍微比另一端回流快。如果元件一边首先回流，不平衡力将作用在元件上，由于表面力，在首先回流焊盘的方向上立起元件。 回流过程的另一方面是空气与氮气的使用。资料显示使用空气可减少大多数缺陷4,5。因为焊锡在氮气中比在空气中熔湿较好，使用空气环境减少熔湿，允许时间将元件两头熔湿更一致。研究采用的变量如表三所示，在三个级别上参数的变化，以理解其对焊接点质量和其它过程有关缺陷的影响。 表三、Reflow DOE VariablesReflow ScreeningFactor to be Varie

18、dVariation 1Variation 2Soak TimeLowHighSoak TemperatureLowHighTime above 183CLowHighPeak TemperatureLowHighReflow Parametric StudyFactor to be VariedVariation 1Variation 2Variation 3Ramp Rate1.0C/min2.0C/min3.0C/minConvection Rate/Static PressureLow/0.3Med/0.8High/1.2结论完全地理解0201过程是不可能的。在未来几年，将会进行无数的

19、研究，带着理解所有可能的过程和设计因素的目标，来考察0201过程。因为每个过程单元有如此之甚的变量依赖于其它因素，很难找到一个满足所有可能的过程问题的答案。随着SMT的进步，新的技术改革将要求通过研究去找到工艺窗口和适当的电路板设计。由西门子和乔治亚工学院实施的联合课题研究。0201装配，从难关到常规贴装By Scott Wischoffer本文解释并探讨在高产量与高混合装配两种运作中的支配0201贴装的指导原则。虽然通常认为是相当近期的一项发展，印刷电路板(PCB, printed circuit board)自从五十年代早期就已经有了。从那时起，对越来越小、越来越轻和越来越快速的电子产品的

20、需求就一直推动着电子元件、PCB和装配设备技术朝着SMT的方向发展。对SMT最早的普遍接受是发生在八十年代早期，那时诸如Dynapert MPS-500和FUJI CP-2这些机器进入市场。在那时，1206(3216)电阻与电容是最流行的贴装元件。可是在一两年，1206即让路给0805(2125)作为SMT贴装的最普遍的元件包装。在这个期间，机器与元件两者都迅速进化。在机器变得更快更灵活的同时，0603 (1608) 元件开始发展。在这时，许多装配机器制造商走回研究开放(R&D, research and development)实验室，重新评估用于接纳这些更新、更小元件的设备中的技术。更高分

21、辨率的相机与更小的真空吸嘴就在这些元件带给装配设备的变化之中。0402(1608)包装的出现在PCB装配的各方面都产生了进一步的挑战。在机器发展方面，真空吸嘴变得更小和更脆弱。新的重点放在元件的送料器(feeder)上面，它作为需要改进的一个单元，为机器更准确地送出零件。随着0402元件的出现，工艺挑战又增加到那些需要为成功的元件贴装而探讨的问题之中。锡膏(solder paste)印刷变得更加关键 - 模板(stencil)厚度与锡膏网孔是越来越重要的工艺考虑因素。这种贴装所需要的技术也涉与重要的新成本。这些因素的结合造成在电子工业历史中最慢采用的一种新包装形式。总计，几乎将近五年时间，04

22、02包装才在工业中达到广泛的接受 - 并且在今天还有许多装配工厂从来不贴装一颗0402片状。现在，进入了0201。在过去一年半时间里，0201贴装已经是整个工业讨论的一个关键主题。由于尺寸、重量和功率消耗的需求，许多OEM电路板装配商需要将甚至更小的元件和技术结合到其产品中去。合约制造商(CM, contract manufacturer)也必须具备新的技术，以保持装配工艺最新和为客户提供完整的服务围。对于机器制造商，其挑战是开发在一个动态的技术变化的时代中更加抵抗旧过时的装配设备。0201贴装的挑战0201元件的贴装比其前面的元件介入更具挑战性。主要原因是0201包装大约为相应的0402尺寸

23、的三分之一。原先可以接受的机器贴装精度马上变成引进0201的一个局限因素。另外，传统的工业带包装(taping)规格对于可靠的0201贴装允许太多的移动，而工艺控制水平也必须提高，以使得0201贴装成为生产现实。虽然这些障碍非常大，但它们远不是不可克服的。当然，它们需要全体的决心，因为对0201贴装所必须的技术获得要求大量的资金和最高管理层对研究开发(R&D)的许诺。可靠的0201贴装的关键在FUJI，进取的R&D计划已经产生了使所有的电路装配机器以100%速度兼容0201的能力，最低的吸取可靠性为99.90%，目标的吸取可靠性为99.95%，和最低的贴装可靠性为99.99%。在一开始，设计的

24、每个方面都得到评估其对一个完整的0201方案的能力，还有紧密相关的机器元件参数的单一元素的结合证明对达到成功是关键的。这些参数包括：元件送料器工作台。R&D计划得出结论，精密定位料车(carriage)工作台的能力 - 和作出极小的调整来补偿料带 (tape) 的不精确 - 是达到元件吸取可靠性高于99.95%的关键因素。为了达到这个，送料器(feeder)工作台必须精密加工，以保证单个送料器的可重复定位，并且使用双轨线性移动导轨与一个高分辨率半封闭循环的伺服系统相结合。该设计允许作出很小的调节 - 基于由视觉系统判断的吸取精度结果。这保证元件尽可能地靠近中心吸取。 元件送料器。送料器必须制造

25、达到极紧的公差，以保证吸取位置维持可重复性，不管元件高度和大量的可能元件位置的变化。用于定位和将送料器锁定在位置上的机构必须耐用和精密，还要保持用户友好。另外，用于制造送料器的材料必须强度高、重量轻，以允许人机工程上的操作，同时保证元件料带(carrier tape)的精密、可重复的送出。 送料器驱动链轮。驱动链轮在机器定位元件料带的能力中起关键作用。驱动链轮轮齿的形状、锥度和长度重影响送料器定位料带的能力。其它因素也作了调查研究，比如驱动链轮的直径和料带与链轮接触的数量等。对基本的链轮设计所作的改变得到定位精度的改进，比较早的设计在X方向提高20%，Y方向提高50%。 吸取头。在适当地进给元

26、件之后，下一步是将元件吸取在真空吸嘴上，并把它带到电路板上。真空吸嘴(nozzle)需要顺应以吸收在吸取与贴装元件期间的冲击，补偿锡膏高度上的微小变化，并且减少元件破裂的危险。为了这些原因，吸嘴必须能够在其夹具移动。材料选择、材料硬度、加工公差和热特性都必须理解，以构造一个可靠的吸取头。吸嘴必须在其夹具(holder)自由移动，而不牺牲精度(图一)。 吸嘴轴装配。吸嘴轴(nozzle shaft)也是一个关键的设计元素 - 通过保持整个吸嘴与轴装配直接对中，消除了过压(overdrive)现象。过压是由于当贴装头上下运动是所产生的惯性造成的。如果吸嘴和轴不在一条直线，就产生一点抖动(whip)

27、 - 或过压。过压造成定位精度的变化，它决定于运动速度、吸嘴重量和元件重量。通过消除过压，直接对中减少与元件吸取和贴装有关的负面因素的数量(图二)。 吸嘴设计。吸嘴设计上的变化对于允许接纳0201元件是一个很重要的因素。为了吸取 0.6x0.3 mm 的元件，吸嘴必须有不大于 0.40mm 的外径。这样形成一个长而细的吸嘴轴，弯曲脆弱但还必须保持精度以维持吸取的高可靠性。从直线轴到锥形设计的改变增加吸嘴强度，并允许吸嘴抵抗弯曲(图三)。 基体结构。所有机械在运行期间都产生振动。基体框架设计是减少产生振动和谐波共振的速度与运动效应的关键第一步。通过使用铸铁基础框架和艺术级结构技术，振动与谐波共振

28、可在机器减少到可控制水平，这样，负面影响可以应付。达到标准通过所有六个关键因素，可靠的0201贴装的障碍已经消除。因此，R&D的焦点已经转向更新、更小的元件，0201不再认为是前缘的元件包装技术。对于0201元件贴装，现在接受的工艺窗口是在3 时大约75m 的X 和75m 的Y。为了达到 6 的贴装可靠性，X与Y的公差必须减少到50m。最新的高速贴装设备具有66m的等级，实际标准偏差大约为3545m。随着0201元件变得更加广泛地使用和制造工艺变紧，可达到提高的准确性。供应商之间的元件尺寸差别对0201进料和贴装都产生挑战。散装进料(bulk feeding)正在开放之中，应该在2001年可以

29、得到。虽然机器现在具备这个能力，但只有一小部分使用者将准备在未来1224个月迈出使用0201贴装的步伐。这类似于球栅阵列(BGA, ball grid array)和0402元件的引入，在装配这个环境里，机器的能力超前于工艺状态。前面的挑战虽然0201元件的贴装现在是新贴装设备的一个标准特性，还需要作另外的工作来改进终端用户的整体工艺。在机器制造商、元件供应商、电路板制造商、模板工厂和锡膏制造商之间的关系需要加强，以形成一个更加无缝的(seamless)开发过程。最终结果将是对该工艺的统一的理解，以与将使最终用户受益的更好的工作关系，特别是通过使新的生产技术更快和更有效的结合。 高效率的020

30、1工艺特征By Danial F. Baldwin, Paul N. Houston, Brian J. Lewis and Brian A. Smith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

31、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

32、，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

33、。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。所有测试板使用一样的装配设备装配：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

34、(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与锡桥。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

35、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)1III金属0.50.052III金属100.133III聚合物0.50.054III聚合物100.135IV金属100.056IV金属0.50.137IV聚合物0.50.058IV聚合物100.13锡膏厚度的标准偏差用作第二个度量标准。图二显示来自八个试验的平均高度和高度标准偏差。图二、从第一次模板印刷试验得到的印刷高度结果第三个度量标准是缺陷总数。用光学检查单元1-6和A-D的选择部分，记录缺陷数量。含有锡桥的焊盘和没有锡膏

36、的焊盘被认为是缺陷(图三)。图三、从第一次模板印刷试验得到的缺陷结果基于这些度量标准和使用95%的可信度区间，在统计分析上唯一的重要的主要影响是刮刀类型。锡膏类型、分离速度和锡膏滞留时间有低于85%的可信度区间。分离速度与擦拭频率试验进行第二个更小的试验是要检查分离速度和擦拭频率的影响。调查模板擦拭频率，是由于它影响产量。因为模板擦拭大大增加模板印刷机的周期时间，所以在生产中应该避免或减少这个步骤。进行这个试验是要决定是否对于0201装配必须做模板擦拭，以获得良好的印刷。另外还希望确定是否分离速度是一个重要因素，所以将它包括在本试验中。使用0.05和0.13cm/sec的分离速度。对这两次运行

37、，使用了IV类型的锡膏和金属刮刀，没有滞留时间。表二中列出试验9和10的结果。这些结果与试验5和6(来自表一)比较，也是使用了IV型锡膏和金属刮刀。基于这些结果，模板擦拭频率是这个试验的唯一主要影响。表二、第二次模板印刷试验结果试验编号分离速度(cm/s)擦拭频率平均(mil)标准偏差缺陷数50.05每次印刷149.9713.451560.13每次印刷149.3620.204390.05无145.7715.41236100.13无136.4515.19238贴装试验做一个试验来确定是否基准点形状或基准点定义方法对元件贴装有影响。基准点形状使用了圆形和十字形基准点，而基准点清晰度方面使用了阻焊与

38、金属界定的基准点。这些试验的度量是使用视觉元件检查。用来评估每个试验条件的标准是0201元件的贴装精度。元件贴装在板上的四个象限(象限4、19、25和40)。这些象限是横穿电路板的，象限4和25使用+30%的焊盘尺寸(17x19mil)，而象限19和40使用标称焊盘尺寸(12x13mil)。元件贴装在水平与垂直两个方向。四百八十个0201元件贴装在每块板上，每个试验总共1920个元件。元件焊盘边沿到边沿的间隔围从5-12mil。在贴装试验中。最好的贴装发现在象限4，逐渐地在板上向左偏移，很可能是由于在很大的试验载体上伸展的缘故。因此，贴装的最大偏移发生在象限40。当使用金属界定的十字型基准点时

39、发生最坏的偏移，在象限40的元件几乎跨接焊盘。同时也注意到对于金属界定的圆形基准点比无任哪一种阻焊界定的基准点的偏移更大。表三显示对于象限40的四个试验的平均的X和Y的偏移。基于这些结果，阻焊界定的基准点提供比金属界定的基准点更好的板上贴装精度。基准点的形状对元件的贴装精度没有大的影响。表三、对象限40的贴装试验的平均试验偏差 基准点图案平均X偏差(微米)平均Y偏差(微米)阻焊界定的圆223金属界定的十字1122金属界定的圆539阻焊界定的十字154回流焊接试验为了确定是否某些变量对0201回流焊接有影响，我们进行了另一个试验。研究的变量是保温时间、保温温度、液相线以上的时间和峰值温度。这些参

40、数在一个要求九次不同反复的DOE中设定(表四)。所有变量都在锡膏供应商所提供的锡膏规格围。表四、回流试验设计 试验编号保温时间(秒)保温温度(C)液相以上时间(秒)峰值温度(C)145-50125-13555-65217-219255-60165-17555-65211-214345-50145-15545-50211-214425-35165-17545-50217-219525-35145-15555-65222-225625-35125-13535-40211-214745-50165-17535-40222-225855-60125-13545-50222-225955-60145-15535-40217-219对这个试验，印刷和贴装工艺保持不变，而对回流温度曲线作改变。使用的印刷工艺与印刷试验中使用的一样，是本研究中找到的较好的变量。使用的贴装参数是与在贴装期间使用阻焊界定的圆形基准点一样的。使用了对锡桥和直立的视觉和X射线检查标准，对于统计上认为重要的因素要求95%或更高的可信度区间。回流焊接试验结果对于在表五中所列出的每一个试验，重复做三次，每次重复总共564个元件，或者每个试验1692个元件。在每一块测试板上，贴装了396个0201无源元件。这