图一、试验载体
0201到0201的间距:焊盘边沿到边沿的距离按4, 5, 6, 8, 10 和 12 mil(千分之一英寸)变化
焊盘尺寸的影响,标称焊盘尺寸为12x13mil的矩形焊盘、中心到中心间距为22mil。标称焊盘变化为±10%、20%和30%。
元件方向,在单元A、B、C和D中,研究的元件方向为0°和90°。E和F单元研究±45°角度对0201工艺的影响。
单元1至6研究0201与其它无源元件包括0402、0603、0805和1206之间的相互影响。这些分块用来决定0201元件对其它较大的无源元件的大致影响,它可影响印刷、贴装和回流焊接(散热)。这里,焊盘对焊盘间距为本4、5、6、8、10和12mil。另外,0201焊盘尺寸在这六个单元上变化。
测试载体含有6,552个0201、420个0402、252个0603、252个0805、252个1206,总共7,728个无源元件。基板是标准的FR-4环氧树脂板,厚度1.57mm。迹线的金属喷镀由铜、无电解镍和浸金所组成。所有测试板使用相同的装配设备装配:一部模板印刷机、一部高速元件贴装机、和一台七温区对流回流焊接炉。
模板印刷试验
为了表现对0201无源元件印刷的特征,我们使用了一个试验设计方法(DOE, design for experiment),试验了印刷工艺的几个变量:锡膏的目数、刮刀的类型、模板的分开速度、和印刷之间模板上锡膏滞留时间。这个DOE是设计用来决定是否这些因素会影响0201装配的印刷工艺。度量标准是印刷缺陷的数量和锡膏厚度的测量。结果是基于95%的可信度区间,从统计分析上决定重要因素。印刷缺陷定义为在印刷后没有任何锡膏的空焊盘以及锡桥。
对于这个印刷试验,模板厚度为125微米,100%的开孔率,商业使用的免洗锡膏。印刷机的设定是基于锡膏制造商的推荐值,在推荐范围的中间。
模板印刷的试验结果
表一列出只检查印刷影响的试验。使用了三个度量标准来评估每个试验条件。第一个度量标准是平均锡膏印刷高度。使用一部激光轮廓测定仪从四个象限测量16个数据。
表一、第一个模板印刷试验的试验设计
锡膏厚度的标准偏差用作第二个度量标准。图二显示来自八个试验的平均高度和高度标准偏差。
图二、从第一次模板印刷试验得到的印刷高度结果
第三个度量标准是缺陷总数。用光学检查单元1-6和A-D的选择部分,记录缺陷数量。含有锡桥的焊盘和没有锡膏的焊盘被认为是缺陷(图三)。
图三、从第一次模板印刷试验得到的缺陷结果
基于这些度量标准和使用95%的可信度区间,在统计分析上唯一的重要的主要影响是刮刀类型。锡膏类型、分离速度和锡膏滞留时间有低于85%的可信度区间。
分离速度与擦拭频率试验