高效率的0201工艺特征7

高效率的002011工艺特特征最近的研究究找到了了影响002011元件装装配工艺艺缺陷数数量的变变量....。虽虽然目前前大多数数公司还还没有达达到02201这这一工艺艺水平，但但是本文文所使用用的研究究方法和和得到的的研究结结果值得得我们学学习和借借鉴，以以便更好好地做好好我们的的12006、008055、06603、004022....在过去去几年中中，消费费品电子子工业已已经明显显地出现现迅猛的的增长，这这是因为为越来越越多的人人佩带手手机、传传呼机和和个人电电子辅助助用品。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，而而元件尺尺寸在稳稳步地减减小。将将产品变变得越来来越小、越越快和越越便宜的的需求，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。大大多数消消费品电电子制造造商正在在将02201元元件使用用到其最最新的设设计中去去，在不不久的将将来，其其它工业业也将采采取这一一技术。因此，将将超小型型无源元元件的装装配与工工艺特征征化是理理所当然然的。我我们需要要研究来来定义焊焊盘的设设计和印印刷、贴贴装与回回流工艺艺窗口，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。研研究的目目标是要要为高速速的02201装装配开发发一个初初始的工工艺特征征，特别别是工艺艺限制与与变量。试验的准备备对应于于锡膏印印刷、元元件贴装装和回流流焊接，进进行了三三套主要要的试验验。为了了理解每每个工艺艺步骤最最整个002011装配工工艺的影影响，我我们进行行检查了了每个工工艺步骤骤。在工工艺顺序序方面，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)，提提供如下下数据：：图一、试验验载体0201到到02001的间间距：焊焊盘边沿沿到边沿沿的距离离按4,,5,,6,,8,,100和12mill(千分分之一英英寸)变变化焊盘尺寸的的影响，标标称焊盘盘尺寸为为12xx13mmil的的矩形焊焊盘、中中心到中中心间距距为222mill。标称称焊盘变变化为±±10%%、200%和330%。元件方向，在在单元AA、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66研究002011与其它它无源元元件包括括04002、006033、08805和和12006之间间的相互互影响。这这些分块块用来决决定02201元元件对其其它较大大的无源源元件的的大致影影响，它它可影响响印刷、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、66、8、110和112miil。另另外，002011焊盘尺尺寸在这这六个单单元上变变化。测试载载体含有有6,5552个个02001、4420个个04002、2252个个06003、2252个个08005、2252个个12006，总总共7,,7288个无源源元件。基基板是标标准的FFR-44环氧树树脂板，厚厚度1..57mmm。迹迹线的金金属喷镀镀由铜、无无电解镍镍和浸金金所组成成。所有有测试板板使用相相同的装装配设备备装配：：一部模模板印刷刷机、一一部高速速元件贴贴装机、和和一台七七温区对对流回流流焊接炉炉。模板印刷试试验为了表表现对002011无源元元件印刷刷的特征征，我们们使用了了一个试试验设计计方法((DOEE,ddesiignforrexxperrimeent))，试验验了印刷刷工艺的的几个变变量：锡锡膏的目目数、刮刮刀的类类型、模模板的分分开速度度、和印印刷之间间模板上上锡膏滞滞留时间间。这个个DOEE是设计计用来决决定是否否这些因因素会影影响02201装装配的印印刷工艺艺。度量量标准是是印刷缺缺陷的数数量和锡锡膏厚度度的测量量。结果果是基于于95%%的可信信度区间间，从统统计分析析上决定定重要因因素。印印刷缺陷陷定义为为在印刷刷后没有有任何锡锡膏的空空焊盘以以及锡桥桥。对于这这个印刷刷试验，模模板厚度度为1225微米米，1000%的的开孔率率，商业业使用的的免洗锡锡膏。印印刷机的的设定是是基于锡锡膏制造造商的推推荐值，在在推荐范范围的中中间。模板印刷的的试验结结果

表一列列出只检检查印刷刷影响的的试验。使使用了三三个度量量标准来来评估每每个试验验条件。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、第一一个模板板印刷试试验的试试验设计计试验编号锡膏类型刮刀类型锡膏滞留时时间(分分钟)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锡膏厚厚度的标标准偏差差用作第第二个度度量标准准。图二二显示来来自八个个试验的的平均高高度和高高度标准准偏差。图二、从第第一次模模板印刷刷试验得得到的印印刷高度度结果第三个个度量标标准是缺缺陷总数数。用光光学检查查单元11-6和和A-DD的选择择部分，记记录缺陷陷数量。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、从第第一次模模板印刷刷试验得得到的缺缺陷结果果基于这这些度量量标准和和使用995%的的可信度度区间，在在统计分分析上唯唯一的重重要的主主要影响响是刮刀刀类型。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。分离速度与与擦拭频频率试验验进行第第二个更更小的试试验是要要检查分分离速度度和擦拭拭频率的的影响。调调查模板板擦拭频频率，是是由于它它影响产产量。因因为模板板擦拭大大大增加加模板印印刷机的的周期时时间，所所以在生生产中应应该避免免或减少少这个步步骤。进行这这个试验验是要决决定是否否对于002011装配必必须做模模板擦拭拭，以获获得良好好的印刷刷。另外外还希望望确定是是否分离离速度是是一个重重要因素素，所以以将它包包括在本本试验中中。使用00.055和0..13ccm/ssec的的分离速速度。对对这两次次运行，使使用了IIV类型型的锡膏膏和金属属刮刀，没没有滞留留时间。表表二中列列出试验验9和110的结结果。这这些结果果与试验验5和66(来自自表一))比较，也也是使用用了IVV型锡膏膏和金属属刮刀。基基于这些些结果，模模板擦拭拭频率是是这个试试验的唯唯一主要要影响。表二、第二二次模板板印刷试试验结果果试验编号分离速度((cm//s)擦拭频率平均(miil)标准偏差缺陷数50.05每次印刷149.99713.4551560.13每次印刷149.33620.2004390.05无145.77715.411236100.13无136.44515.199238贴装试验做一个个试验来来确定是是否基准准点形状状或基准准点定义义方法对对元件贴贴装有影影响。基基准点形形状使用用了圆形形和十字字形基准准点，而而基准点点清晰度度方面使使用了阻阻焊与金金属界定定的基准准点。这这些试验验的度量量是使用用视觉元元件检查查。用来来评估每每个试验验条件的的标准是是02001元件件的贴装装精度。元元件贴装装在板上上的四个个象限内内(象限限4、119、225和440)。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)，而而象限119和440使用用标称焊焊盘尺寸寸(122x133mill)。元元件贴装装在水平平与垂直直两个方方向。四四百八十十个02201元元件贴装装在每块块板上，每每个试验验总共119200个元件件。元件件焊盘边边沿到边边沿的间间隔范围围从5--12mmil。在贴装装试验中中。最好好的贴装装发现在在象限44，逐渐渐地在板板上向左左偏移，很很可能是是由于在在很大的的试验载载体上伸伸展的缘缘故。因因此，贴贴装的最最大偏移移发生在在象限440。当当使用金金属界定定的十字字型基准准点时发发生最坏坏的偏移移，在象象限400的元件件几乎跨跨接焊盘盘。同时时也注意意到对于于金属界界定的圆圆形基准准点比无无任哪一一种阻焊焊界定的的基准点点的偏移移更大。表三显显示对于于象限440的四四个试验验的平均均的X和和Y的偏偏移。基基于这些些结果，阻阻焊界定定的基准准点提供供比金属属界定的的基准点点更好的的板上贴贴装精度度。基准准点的形形状对元元件的贴贴装精度度没有大大的影响响。表三、对象象限400的贴装装试验的的平均试试验偏差差基准点图案案平均X偏差差(微米米)平均Y偏差差(微米米)阻焊界定的的圆223金属界定的的十字1122金属界定的的圆539阻焊界定的的十字154回流焊接试试验为了确确定是否否某些变变量对002011回流焊焊接有影影响，我我们进行行了另一一个试验验。研究究的变量量是保温温时间、保保温温度度、液相相线以上上的时间间和峰值值温度。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、回流流试验设设计试验编号保温时间((秒)保温温度((°C))液相以上时时间(秒秒)峰值温度((°C))145-500125-113555-655217-2219255-600165-117555-655211-2214345-500145-115545-500211-2214425-355165-117545-500217-2219525-355145-115555-655222-2225625-355125-113535-400211-2214745-500165-117535-400222-2225855-600125-113545-500222-2225955-600145-115535-400217-2219对这个个试验，印印刷和贴贴装工艺艺保持不不变，而而对回流流温度曲曲线作改改变。使使用的印印刷工艺艺与印刷刷试验中中使用的的相同，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。回流焊接试试验结果果

对对于在表表五中所所列出的的每一个个试验，重重复做三三次，每每次重复复总共5564个个元件，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、008055和12206也也贴装，以以决定一一个产生生可接受受的02201元元件的工工艺会怎怎样影响响较大的的无源元元件。使用了了三个标标准来评评估每个个试验条条件：焊焊点质量量、元件件竖立和和锡桥。所所有的试试验条件件都产生生良好的的焊接点点，完全全以细粒粒度湿润润。我们也也检查了了回流焊焊接的元元件中缺缺陷的数数量。确确定的缺缺陷是锡锡桥和元元件竖立立。锡桥桥在两个个相邻的的焊接点点连接到到一起的的时候发发生，将将元件短短接在一一起。这这个缺陷陷很可能能在以非非常密的的焊盘对对焊盘间间距贴装装的元件件上发生生。当一个个元件脱脱离一个个焊盘而而立起的的时候发发生元件件竖立((tommbsttoniing))。元件件竖立一一般是由由元件不不均衡的的湿润所所造成的的，或者者当元件件放在一一个表面面积大得得多的焊焊盘上的的时候。所有这这些缺陷陷都在002011元件上上找到。可可是，没没有一个个较大的的元件出出现元件件竖立或或锡桥，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、锡桥桥与元件件竖立的的X射线线图象图四显显示显示示一个XX射线图图象，它它包含锡锡桥和元元件竖立立。锡桥桥、元件件竖立的的数量和和总的缺缺陷在表表五中显显示。图图五描述述每个试试验发生生的缺陷陷数量。表五、回流流焊接试试验结果果试验编号贴装02001总数数锡桥竖立总缺陷缺陷率(%%)其它元件缺缺陷缺陷率(DDPM))11,1888615211.77017,677721,18881010.08084231,18880000.000041,18880000.000051,18880220.1701,684461,1888611171.43014,311071,18880000.000081,18884370.5905,892291,18880000.0000

图五、回流流焊接试试验结果果基于这这些度量量标准和和使用995%的的可信度度区间，唯唯一在统统计上重重要的主主要影响响是保温温温度，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。保保温温度度的主要要作用是是在低保保温温度度和其它它水平之之间，因因为在中中等与高高保温温温度的结结果之间间存在的的差别很很小。结论从第一一次模板板印刷试试验的数数据显示示，只有有刮刀类