高效率的工艺特征

1、高效率的0201工艺特征最近的研研究找到到了影响响02001元件件装配工工艺缺陷陷数量的的变量.。虽然目目前大多多数公司司还没有有达到002011这一工工艺水平平，但是是本文所所使用的的研究方方法和得得到的研研究结果果值得我我们学习习和借鉴鉴，以便便更好地地做好我我们的112066、08805、06003、004022.在过过去几年年中，消消费品电电子工业业已经明明显地出出现迅猛猛的增长长，这是是因为越越来越多多的人佩佩带手机机、传呼呼机和个个人电子子辅助用用品。有有趋势显显示，每每年所贴贴装的无无源元件件的数量量在迅速速增加，而元件件尺寸在在稳步地地减小。将产品品变得越越来越小小、越快快和越

2、便便宜的需需求，推推动着对对提高小小型化技技术研究究的永无无止境的的需求。大多数数消费品品电子制制造商正正在将002011元件使使用到其其最新的的设计中中去，在在不久的的将来，其它工工业也将将采取这这一技术术。因此此，将超超小型无无源元件件的装配配与工艺艺特征化化是理所所当然的的。我们们需要研研究来定定义焊盘盘的设计计和印刷刷、贴装装与回流流工艺窗窗口，以以满足取取得02201无无源元件件的较高高第一次次通过合合格率和和较高产产出的需需求。最最近进行行了一个个02001元件件的高速速装配研研究，对对每一个个工艺步步骤进行行了调查查研究。研究的的目标是是要为高高速的002011装配开开发一个个初

3、始的的工艺特特征，特特别是工工艺限制制与变量量。试验的准准备对应应于锡膏膏印刷、元件贴贴装和回回流焊接接，进行行了三套套主要的的试验。为了理理解每个个工艺步步骤最整整个02201装装配工艺艺的影响响，我们们进行检检查了每每个工艺艺步骤。在工艺艺顺序方方面，只只改变研研究下的的工艺步步骤的变变量，而而其它工工艺参数数保持不不变。我我们设计计了一个个试验载载体(图图一)，提供如如下数据据：图一、试试验载体体02011到02201的的间距：焊盘边边沿到边边沿的距距离按44, 55, 66, 88, 110 和和 122 miil(千千分之一一英寸)变化 焊盘尺寸寸的影响响，标称称焊盘尺尺寸为112x

4、113miil的矩矩形焊盘盘、中心心到中心心间距为为22mmil。标称焊焊盘变化化为110%、20%和300%。 元件方向向，在单单元A、B、CC和D中中，研究究的元件件方向为为0和和90。E和和F单元元研究45角度对对02001工艺艺的影响响。 单元1至至6研究究02001与其其它无源源元件包包括04402、06003、008055和12206之之间的相相互影响响。这些些分块用用来决定定02001元件件对其它它较大的的无源元元件的大大致影响响，它可可影响印印刷、贴贴装和回回流焊接接(散热热)。这这里，焊焊盘对焊焊盘间距距为本44、5、6、88、100和122mill。另外外，02201焊焊盘

5、尺寸寸在这六六个单元元上变化化。 测试试载体含含有6,5522个02201、4200个04402、2522个06603、2522个08805、2522个12206，总共77,7228个无无源元件件。基板板是标准准的FRR-4环环氧树脂脂板，厚厚度1.57mmm。迹迹线的金金属喷镀镀由铜、无电解解镍和浸浸金所组组成。所所有测试试板使用用相同的的装配设设备装配配：一部部模板印印刷机、一部高高速元件件贴装机机、和一一台七温温区对流流回流焊焊接炉。模板印刷刷试验为了了表现对对02001无源源元件印印刷的特特征，我我们使用用了一个个试验设设计方法法(DOOE, dessignn foor eexpeer

6、immentt)，试试验了印印刷工艺艺的几个个变量：锡膏的的目数、刮刀的的类型、模板的的分开速速度、和和印刷之之间模板板上锡膏膏滞留时时间。这这个DOOE是设设计用来来决定是是否这些些因素会会影响002011装配的的印刷工工艺。度度量标准准是印刷刷缺陷的的数量和和锡膏厚厚度的测测量。结结果是基基于955%的可可信度区区间，从从统计分分析上决决定重要要因素。印刷缺缺陷定义义为在印印刷后没没有任何何锡膏的的空焊盘盘以及锡锡桥。对于于这个印印刷试验验，模板板厚度为为1255微米，1000%的开开孔率，商业使使用的免免洗锡膏膏。印刷刷机的设设定是基基于锡膏膏制造商商的推荐荐值，在在推荐范范围的中中间。

7、模板印刷刷的试验验结果表一一列出只只检查印印刷影响响的试验验。使用用了三个个度量标标准来评评估每个个试验条条件。第第一个度度量标准准是平均均锡膏印印刷高度度。使用用一部激激光轮廓廓测定仪仪从四个个象限测测量166个数据据。表一、第第一个模模板印刷刷试验的的试验设设计试验编号号锡膏类型型刮刀类型型锡膏滞留留时间(分钟)分开速度度(cmm/s)1III金属0.50.0552III金属100.1333III聚合物0.50.0554III聚合物100.1335IV金属100.0556IV金属0.50.1337IV聚合物0.50.0558IV聚合物100.133锡膏膏厚度的的标准偏偏差用作作第二个个度量

8、标标准。图图二显示示来自八八个试验验的平均均高度和和高度标标准偏差差。图二、从从第一次次模板印印刷试验验得到的的印刷高高度结果果第三三个度量量标准是是缺陷总总数。用用光学检检查单元元1-66和A-D的选选择部分分，记录录缺陷数数量。含含有锡桥桥的焊盘盘和没有有锡膏的的焊盘被被认为是是缺陷(图三)。图三、从从第一次次模板印印刷试验验得到的的缺陷结结果基于于这些度度量标准准和使用用95%的可信信度区间间，在统统计分析析上唯一一的重要要的主要要影响是是刮刀类类型。锡锡膏类型型、分离离速度和和锡膏滞滞留时间间有低于于85%的可信信度区间间。分离速度度与擦拭拭频率试试验进行行第二个个更小的的试验是是要检

9、查查分离速速度和擦擦拭频率率的影响响。调查查模板擦擦拭频率率，是由由于它影影响产量量。因为为模板擦擦拭大大大增加模模板印刷刷机的周周期时间间，所以以在生产产中应该该避免或或减少这这个步骤骤。进行行这个试试验是要要决定是是否对于于02001装配配必须做做模板擦擦拭，以以获得良良好的印印刷。另另外还希希望确定定是否分分离速度度是一个个重要因因素，所所以将它它包括在在本试验验中。使用用0.005和00.133cm/secc的分离离速度。对这两两次运行行，使用用了IVV类型的的锡膏和和金属刮刮刀，没没有滞留留时间。表二中中列出试试验9和和10的的结果。这些结结果与试试验5和和6(来来自表一一)比较较，

10、也是是使用了了IV型型锡膏和和金属刮刮刀。基基于这些些结果，模板擦擦拭频率率是这个个试验的的唯一主主要影响响。表二、第第二次模模板印刷刷试验结结果试验编号号分离速度度(cmm/s)擦拭频率率平均(mmil)标准偏差差缺陷数50.055每次印刷刷149.9713.4451560.133每次印刷刷149.3620.2204390.055无145.7715.441236100.133无136.4515.119238贴装试验验做一一个试验验来确定定是否基基准点形形状或基基准点定定义方法法对元件件贴装有有影响。基准点点形状使使用了圆圆形和十十字形基基准点，而基准准点清晰晰度方面面使用了了阻焊与与金属界界

11、定的基基准点。这些试试验的度度量是使使用视觉觉元件检检查。用用来评估估每个试试验条件件的标准准是02201元元件的贴贴装精度度。元件件贴装在在板上的的四个象象限内(象限44、199、255和400)。这这些象限限是横穿穿电路板板的，象象限4和和25使使用+330%的的焊盘尺尺寸(117x119miil)，而象限限19和和40使使用标称称焊盘尺尺寸(112x113miil)。元件贴贴装在水水平与垂垂直两个个方向。四百八八十个002011元件贴贴装在每每块板上上，每个个试验总总共19920个个元件。元件焊焊盘边沿沿到边沿沿的间隔隔范围从从5-112miil。在贴贴装试验验中。最最好的贴贴装发现现在

12、象限限4，逐逐渐地在在板上向向左偏移移，很可可能是由由于在很很大的试试验载体体上伸展展的缘故故。因此此，贴装装的最大大偏移发发生在象象限400。当使使用金属属界定的的十字型型基准点点时发生生最坏的的偏移，在象限限40的的元件几几乎跨接接焊盘。同时也也注意到到对于金金属界定定的圆形形基准点点比无任任哪一种种阻焊界界定的基基准点的的偏移更更大。表三三显示对对于象限限40的的四个试试验的平平均的XX和Y的的偏移。基于这这些结果果，阻焊焊界定的的基准点点提供比比金属界界定的基基准点更更好的板板上贴装装精度。基准点点的形状状对元件件的贴装装精度没没有大的的影响。表三、对对象限440的贴贴装试验验的平均均

13、试验偏偏差基准点图图案平均X偏偏差(微微米)平均Y偏偏差(微微米)阻焊界定定的圆223金属界定定的十字字1122金属界定定的圆539阻焊界定定的十字字154回流焊接接试验为了了确定是是否某些些变量对对02001回流流焊接有有影响，我们进进行了另另一个试试验。研研究的变变量是保保温时间间、保温温温度、液相线线以上的的时间和和峰值温温度。这这些参数数在一个个要求九九次不同同反复的的DOEE中设定定(表四四)。所所有变量量都在锡锡膏供应应商所提提供的锡锡膏规格格范围内内。表四、回回流试验验设计试验编号号保温时间间(秒)保温温度度(CC)液相以上上时间(秒)峰值温度度(CC)145-550125-13

14、5555-665217-2199255-660165-175555-665211-2144345-550145-155545-550211-2144425-335165-175545-550217-2199525-335145-155555-665222-2255625-335125-135535-440211-2144745-550165-175535-440222-2255855-660125-135545-550222-2255955-660145-155535-440217-2199对这这个试验验，印刷刷和贴装装工艺保保持不变变，而对对回流温温度曲线线作改变变。使用用的印刷刷工艺与与印

15、刷试试验中使使用的相相同，是是本研究究中找到到的较好好的变量量。使用用的贴装装参数是是与在贴贴装期间间使用阻阻焊界定定的圆形形基准点点相同的的。使用用了对锡锡桥和直直立的视视觉和XX射线检检查标准准，对于于统计上上认为重重要的因因素要求求95%或更高高的可信信度区间间。回流焊接接试验结结果对于在在表五中中所列出出的每一一个试验验，重复复做三次次，每次次重复总总共5664个元元件，或或者每个个试验116922个元件件。在每每一块测测试板上上，贴装装了3996个002011无源元元件。这这些元件件贴装在在15xx17mmil和和12xx13mmil的的焊盘上上，以66mill和100mill的焊盘

16、盘边沿对对边沿的的距离排排列。除除了02201元元件之外外，1668个004022、06603、08005和112066也贴装装，以决决定一个个产生可可接受的的02001元件件的工艺艺会怎样样影响较较大的无无源元件件。使用用了三个个标准来来评估每每个试验验条件：焊点质质量、元元件竖立立和锡桥桥。所有有的试验验条件都都产生良良好的焊焊接点，完全以以细粒度度湿润。我们们也检查查了回流流焊接的的元件中中缺陷的的数量。确定的的缺陷是是锡桥和和元件竖竖立。锡锡桥在两两个相邻邻的焊接接点连接接到一起起的时候候发生，将元件件短接在在一起。这个缺缺陷很可可能在以以非常密密的焊盘盘对焊盘盘间距贴贴装的元元件上发

17、发生。当一一个元件件脱离一一个焊盘盘而立起起的时候候发生元元件竖立立(toombsstonningg)。元元件竖立立一般是是由元件件不均衡衡的湿润润所造成成的，或或者当元元件放在在一个表表面积大大得多的的焊盘上上的时候候。所有有这些缺缺陷都在在02001元件件上找到到。可是是，没有有一个较较大的元元件出现现元件竖竖立或锡锡桥，这这显示使使用的装装配工艺艺对较大大的元件件并不是是不利的的。图四、锡锡桥与元元件竖立立的X射射线图象象图四四显示显显示一个个X射线线图象，它包含含锡桥和和元件竖竖立。锡锡桥、元元件竖立立的数量量和总的的缺陷在在表五中中显示。图五描描述每个个试验发发生的缺缺陷数量量。表五

18、、回回流焊接接试验结结果试验编号号贴装02201总总数锡桥竖立总缺陷缺陷率(%)其它元件件缺陷缺陷率(DPMM)11,1888615211.777017,667721,18881010.088084231,18880000.0000041,18880000.0000051,18880220.17701,688461,1888611171.433014,331071,18880000.0000081,18884370.59905,899291,18880000.00000图五、回回流焊接接试验结结果基于于这些度度量标准准和使用用95%的可信信度区间间，唯一一在统计计上重要要的主要要影响是是保温温温度，它它具有大大于977%的可可信度区区间。保保温时间间、液相相线以上上的时间间和峰值值温度具具有的可可信度区区间小于于40%，因此此被认为为是随机机诱发的的影响。保温温温度的主主要作用用是在低低保温温温度和其其它水平平之间，因为在在中等与与高保温温温度的的结果之之间存在在的差别别很小。结论从第第一次模模板印刷刷试验的的数据显显示，只只有刮刀刀类