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1、组装工艺及特性化设计方案12020 年 4 月 19 日文档仅供参考高速 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, 特别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、模板清理频率、基准类型和再流参数。绪言显然 , 在过去的几年中 , 随
2、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22020 年 4 月 19 日文档仅供参考中 , 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, 以降低总的封
3、装尺寸。使用这种MCM器件 , 经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 0201-0201 间距效果。
4、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。32020 年 4 月 19 日文档仅供参考2焊盘尺寸的作用。标称的焊盘尺寸是一个1213mil 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
5、 组装工艺的影响。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。另外 ,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
6、 个无源元件。基板是标准的 FR4环氧树脂板 , 厚度为 1.57mm。印迹是由铜、化学镀镍和浸金的金属化工艺制成的。图 1图 1 测试载体略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3000 印刷机实施了模板印刷。所有的元件都是用西门子的MPM UltraprintHS-50 贴装机42020 年 4 月 19 日文档仅供参考进行贴装的。使用BTU International Paragon 98N再流焊接设备进行再流焊接。经过主模板印刷审查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
7、验的变量有焊膏目、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 , 因此 , 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焊膏类型类型类型52020 年 4 月 19 日
