高速無源元件組裝工藝和特性化(已修改)
2025-06-29 14:58 本頁面
【正文】 27 / 27高速0201組裝工藝和特性化摘要本文論述了超小印腳、表面組裝分立元件的高速組裝，特別是0201無源元件的組裝。發(fā)展趨勢說明每年貼裝的無源元件的數(shù)量快速上升，而元件尺寸卻在穩(wěn)定地下降。為此，急需一種特性化的組裝和超小無源元件的裝聯(lián)工藝。為開發(fā)研制高速0201組裝的初始工藝特征，尤其是工藝的局限性和變量，在這項工作中對每一工藝步驟都進行了詳盡的研究。開發(fā)的工藝步驟有模板印刷、元件貼裝和再流焊接。還對工藝參數(shù)進行了研究，如象；脫膏速度、模板清理頻率、基準類型和再流參數(shù)。緒言顯然，在過去的幾年中，隨著人們使用的便攜式電話、尋呼機和個人輔助用品數(shù)量的急劇上升，使得消費類電子工業(yè)火爆發(fā)展。在更小、更快、成本更低需求的推動下，對小型化技術(shù)研究的必要性也成為無止境的需求。多數(shù)移動式電話制造廠家現(xiàn)在已將0201無源元件用于其所有的最新設(shè)計中，而且在不遠的將來，其它工業(yè)領(lǐng)域也將采用這種技術(shù)。汽車制造工業(yè)的無線通訊產(chǎn)品也在將0201技術(shù)應(yīng)用于GPS系統(tǒng)、傳感器和通訊設(shè)備中。醫(yī)療行業(yè)也利用0201尺寸小的優(yōu)點，將其應(yīng)用于醫(yī)療器械中，如象；助聽器和心臟起博器。許多公司將0201技術(shù)用于多芯片模塊（MCM）中，以降低總的封裝尺寸。使用這種MCM器件，通過直接用裸芯片進行封裝，用于2級板組裝上的封裝體模壓，使得0201技術(shù)距半導(dǎo)體工業(yè)更近了。還需要做更多的研究來認證焊盤設(shè)計、印刷、貼裝和再流工藝窗口，以便使0201無源元件在全面的推廣應(yīng)用之前，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的一次合格率及高產(chǎn)量。實驗規(guī)劃主要采用了三套實驗方案。這三套方法主要是相對于焊膏印刷、元件貼裝和元件再流。為了了解每種工藝步驟對0201組裝工藝的影響，分別對每種組裝工藝進行了檢驗。對于工藝順序，只對研究中的工藝變量進行了更改，而對其它工藝參數(shù)沒有作任何更改。測試載體設(shè)計的載體應(yīng)能給出下列數(shù)據(jù)：1．02010201間距效果。焊盤邊緣到焊盤邊緣的變化取決于10和12mil這幾個間距尺寸。在某些領(lǐng)域的應(yīng)用中，芯片邊緣到芯片邊緣密度比4mil焊盤邊緣到焊盤邊緣的間距還高?？蓪⑵溆糜诖_定芯片間距和焊盤間距的可接收性。2．焊盤尺寸的作用。標(biāo)稱的焊盤尺寸是一個1213mil的長方形焊盤，中心到中心的間距為22mil。標(biāo)稱尺寸將會有10%、20%和30%的變化。在整個板子上，焊盤尺寸將隨著元件到元件間距變化而變化。3．芯片定向：在A、B、C和D單元中，對0176。和90176。的芯片方向進行研究。在單元E和F可使你觀察到5176。角對0201組裝工藝的影響。4．16單元研究的是各種無源元件尺寸（0400600801206）到0201之間的相互作用。用這些組件來確定0201元件對其它較大無源元件的大至影響，即在印刷、貼裝和再流（散熱）方面的影響。本文中敘述的間距是邊緣到邊緣的間距在10和12mil范圍內(nèi)的變化。此外，0201焊盤尺寸在這6個單元上的變化，說明了隨著焊盤尺寸變化的相互作用。圖1所示是測試載體，其中有6552個0201元件、420個 0402元件、 252個 0603元件和252個1206元件，總計7728個無源元件?；迨菢?biāo)準的FR4環(huán)氧樹脂板。印跡是由銅、化學(xué)鍍鎳和浸金的金屬化工藝制成的。 圖1 略 圖1 測試載體設(shè)備規(guī)劃所有的測試板都是使用同一臺組裝設(shè)備組裝的。使用MPM Ultraprint 3000印刷機實施了模板印刷。所有的元件都是用西門子的HS50貼裝機進行貼裝的。使用BTU International Paragon 98N再流焊接設(shè)備進行再流焊接。通過主模板印刷審查DOE的實驗規(guī)劃為了體現(xiàn)0201無源元件的印刷特性，而開發(fā)了一種實驗設(shè)計（DOE）以便觀察印刷工藝中的幾個系數(shù)。在絲網(wǎng)印刷DOE中需要檢驗的變量有焊膏目、刮刀類型、模板分離速度和焊膏在幾次印刷之間在模板上的滯留時間。這種DOE是為確定這些系數(shù)是否會影響到0201無源元件的印刷工藝而設(shè)計的。每個系數(shù)的變化在表1中列出。最初，是在絲網(wǎng)印刷中對基準類型進行檢查。然而，由于印刷機不可能精確地視查到掩膜規(guī)定的基準座標(biāo)，所以，這個變量就被刪除了，只使用了金屬規(guī)定的基準座標(biāo)。焊料掩膜上的十字形的基準座標(biāo)在模板上看似一個極大的圓形，其相對于焊料掩膜底部開口的金屬。在這個大圓與較小的十字形對齊過程中，導(dǎo)致了模板和板子之間出現(xiàn)了對齊偏移。 表1 絲網(wǎng)印刷DOE的變量系數(shù)變量1變量2焊膏類型類型Ⅲ類型Ⅳ刮刀類型金屬聚合物分離速度焊膏滯留時間30秒10秒本項研究中使用的四個變量是在需要8組不同實驗的DOE中確定的。對于印刷缺陷的數(shù)量和測量的高度數(shù)據(jù)使用的是公制度量單位。測試結(jié)果是基于95%及以上的可靠區(qū)間 來確定統(tǒng)計的有效系數(shù)。印刷缺陷被定義為在印刷后沒有涂上焊膏及焊膏橋接這樣的鍵合焊盤。表2中列出的系數(shù)是在檢驗印刷的實驗中保持不變的常數(shù)。選用125micro（5mil）的模板，100%的孔徑比作為第二次、更進一步研究中所需的值范圍的兩個中心值。根據(jù)印刷機制造廠家推薦使用的參數(shù)設(shè)置模板印刷機的參數(shù)，并使用其推薦值的中間值范圍。1
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