高速无源元件组装工艺和特性化

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1、高速0201组装工艺和特性化高速0201组装工艺和特性化高速0201组装工艺和特性化高速0201组装工艺和特性化高速0201组装工艺和特性化摘要本文论述了超小印脚、表面组装分立元件的高速组装，特别是0201无源元件的组装。发展趋势说明每年贴装的无源元件的数量快速上升，而元件尺寸却在稳定地下降。为此，急需一种特性化的组装和超小无源元件的装联工艺。为开发研制高速0201组装的初始工艺特征，尤其是工艺的局限性和变量，在这项工作中对每一工艺步骤都进行了详尽的研究。开发的工艺步骤有模板印刷、元件贴装和再流焊接。还对工艺参数进行了研究，如象；脱膏速度、模板清理

2、频率、基准类型和再流参数。绪言显然，在过去的几年中，随着人们使用的便携式电话、寻呼机和个人辅助用品数量的急剧上升，使得消费类电子工业火爆发展。在更小、更快、成本更低需求的推动下，对小型化技术研究的必要性也成为无止境的需求。多数移动式电话制造厂家现在已将0201无源元件用于其所有的最新设计中，而且在不远的将来，其它工业领域也将采用这种技术。汽车制造工业的无线通讯产品也在将0201技术应用于GPS系统、传感器和通讯设备中。医疗行业也利用0201尺寸小的优点，将其应用于医疗器械中，如象；助听器和心脏起博器。许多公司将0201技术用于多芯片模块（MCM）中

3、，以降低总的封装尺寸。使用这种MCM器件，通过直接用裸芯片进行封装，用于2级板组装上的封装体模压，使得0201技术距半导体工业更近了。还需要做更多的研究来认证焊盘设计、印刷、贴装和再流工艺窗口，以便使0201无源元件在全面的推广应用之前，能够实现较高的一次合格率及高产量。实验规划主要采用了三套实验方案。这三套方法主要是相对于焊膏印刷、元件贴装和元件再流。为了了解每种工艺步骤对0201组装工艺的影响，分别对每种组装工艺进行了检验。对于工艺顺序，只对研究中的工艺变量进行了更改，而对其它工艺参数没有作任何更改。测试载体设计的载体应能给出下列数据：1．02

4、01-0201间距效果。焊盘边缘到焊盘边缘的变化取决于4、5、6、8、10和12mil这几个间距尺寸。在某些领域的应用中，芯片边缘到芯片边缘密度比4mil焊盘边缘到焊盘边缘的间距还高。可将其用于确定芯片间距和焊盘间距的可接收性。2．焊盘尺寸的作用。标称的焊盘尺寸是一个12×13mil的长方形焊盘，中心到中心的间距为22mil。标称尺寸将会有10%、20%和30%的变化。在整个板子上，焊盘尺寸将随着元件到元件间距变化而变化。3．芯片定向：在A、B、C和D单元中，对0°和90°的芯片方向进行研究。在单元E和F可使你观察到5°角对0201组装工艺的影响。

5、4．1-6单元研究的是各种无源元件尺寸（0402、0603、0805、1206）到0201之间的相互作用。用这些组件来确定0201元件对其它较大无源元件的大至影响，即在印刷、贴装和再流（散热）方面的影响。本文中叙述的间距是边缘到边缘的间距在4、5、6、8、10和12mil范围内的变化。此外，0201焊盘尺寸在这6个单元上的变化，说明了随着焊盘尺寸变化的相互作用。图1所示是测试载体，其中有6552个0201元件、420个0402元件、252个0603元件和252个1206元件，总计7728个无源元件。基板是标准的FR4环氧树脂板，厚度为1.57mm。

6、印迹是由铜、化学镀镍和浸金的金属化工艺制成的。                   图1       略                   图1测试载体设备规划所有的测试板都是使用同一台组装设备组装的。使用MPMUltraprint3000印刷机实施了模板印刷。所有的元件都是用西门子的HS-50贴装机进行贴装的。使用BTUInternationalParagon98N再流焊接设备进行再流焊接。通过主模板印刷审查DOE的实验规划为了体现0201无源元件的印刷特性，而开发了一种实验设计（DOE）以便观察印刷工艺中的几个系数。在丝网印刷DOE中需要检验

7、的变量有焊膏目、刮刀类型、模板分离速度和焊膏在几次印刷之间在模板上的滞留时间。这种DOE是为确定这些系数是否会影响到0201无源元件的印刷工艺而设计的。每个系数的变化在表1中列出。最初，是在丝网印刷中对基准类型进行检查。然而，由于印刷机不可能精确地视查到掩膜规定的基准座标，所以，这个变量就被删除了，只使用了金属规定的基准座标。焊料掩膜上的十字形的基准座标在模板上看似一个极大的圆形，其相对于焊料掩膜底部开口的金属。在这个大圆与较小的十字形对齐过程中，导致了模板和板子之间出现了对齐偏移。        表1 丝网印刷DOE的变量系数变量#1变量#2焊膏

8、类型类型Ⅲ类型Ⅳ刮刀类型金属聚合物分离速度0.05cm/sec0.13cm/sec焊膏滞留时间30秒10秒 本项研究中使用