摘 要:  0201器件的准确贴装受各种因素的影响,包括焊膏印刷,器件贴装及再流焊工艺,本文通过不同类型的焊膏及器件贴装工艺试验,

及造成缺陷的原因进行分析。

关键词；0201，焊膏，器件。

1.      引 言

0201器件批量性贴装的工艺试验包括焊膏印刷,器件贴装及再流焊接等工艺参数。

通过焊盘设计的确定，贴装设备的评价及组装工艺过程的分析等手段，对0201器件批量性组装的认识可概括如下；

l        在试验中，建议采用两种焊盘尺寸（阻焊膜定义焊盘）。

l        能胜任0201器件的贴片机贴装精度（器件与焊盘边沿对准性）接近0.004"及可接受的贴装缺陷水平。

l        为达到低缺陷率，严格调整好贴装高度与焊膏图形位置的关系，建议贴装设备具有高品质的控制贴装高度能力。

l        再流焊工艺过程，保温平坦时间短，峰值再流温度低有助于减少器件的扭动。

图 1 0201器件焊装试验样板

（双面拼板，印制板数量4块，板面按蜂窝电话要求设计）

 

 

2.      焊装试验样板的设计

如图1所示0201焊装试验样板是布有贴装焊盘图形的双面印制板,外形尺寸为5×7"×0.030",印制板数量4块，板面按蜂窝电话要求设计。0201器件焊盘采用两种焊盘设计方案（U焊盘，H焊盘），印制板A，B采用U焊盘设计，印制板C，D采用H焊盘设计。另外，印制板A,C测试0201器件/0201器件间距（0.006,0.008,0.010"）,印制板B,D测试0201器件/其他器件间距。0201/0402器件测试使用相同间距（0.006,0.008,0.010"），0201/CSP-SO8器件测试使用0.008间距。焊膏印刷模板厚度0.005"，窗口面积与窗口壁面积比（AR）；U焊盘0.60;H焊盘0.74。

试验样板顶面含5,728个贴装位置,其中0201为5092个;0402为624个,SO8   为8个,CSP为4个位置。0201电阻分别由两个供应商供给，0201电容也是分别由两个供应商供给，使用同一贴装程序进行贴片。

3.      试验过程

本试验选用三个供应商提供的免清洗焊膏,焊膏组分金属含量为90-92.25%,金属颗粒度25-45μm。电铸成形模板厚度为0.005"。模板窗口与焊盘尺寸比=1.1。

试验在标准SMT组装线上完成，由印刷机，贴片机及九温区的再流焊炉组成。试验过程中，使用自动测量系统测量焊膏印刷图形的面积，焊膏量及高度，并计算印刷焊膏量的CPK值。在印刷，贴片及再流焊各道工序后进行人工检查。每种焊膏至少进行35块印制板的焊装试验，贴片总数量0201器件超过555,000,0402超过68,000。

4． 试验结果与讨论

表 1 焊膏印刷试验结果

 

印后数据分析，如表一所示；试验选用的焊膏分别印刷在U焊盘/H焊盘上，焊膏的平均高度0.0055"(0.005"厚模板)。U焊盘的焊膏平均印刷量的转移比为65-70，H焊盘为84-89。AR值愈高，则焊膏印刷量的CP值愈高。在进行光学检查，所有试验样板没发现漏印或桥接缺陷，表示整个印刷试验过程在控制之中，器件贴片对准性，X/Y轴向非对准不超过焊盘宽度20%。

图 2 显示器件漏贴，器件贴上后，未被粘着固定。

 

 

贴片后检查暴露器件漏贴是主要缺陷。从图2所示贴漏器件的焊盘，说明器件已贴在焊膏层上，但没有被粘着固定。

U焊盘再流焊后检查分析。从图3所示由A供应商提供的焊膏，再流焊后存在5种缺陷；器件遗漏，billboarding，桥接，碑立及离盘。其中器件漏贴与碑立是主要缺陷。与供应商B，C相比较，供应商A明显存在更多的器件漏贴与碑立缺陷。（在以前的焊膏研究中，焊膏B的粘着力明显大于焊膏A。粘着测试按IPC-TM-650标准，粘着力测试时间为8个小时）。由此器件漏贴的原因可能是焊膏的粘着力较低所致。

 

图 3 焊膏A再流焊后5种缺陷，其中器件漏贴与碑立是主要缺陷

 

 

从图3也可见，0201电阻的漏贴缺陷比0201电容多，可能是这两种器件的高度与重量的不同。

从图4所示；器件贴片前，焊膏的平均高度为0.0055"，0201电容器的平均高度是0.012"，电阻器的平均高度是0.009"-0.010"。电容的器平均重量是0.00028g，电阻器平均重量是0.00014g。在贴片过程中，0201电阻器将有2/3的实体嵌入焊膏层，0201电容器仅1/2的实体嵌入焊膏层。因此当空气冲击或印制板的运动，在焊膏层中的0201电容器更容易偏离其原来位置，造成器件漏贴的缺陷。

图 4  焊膏贴装0201器件的位置

嵌入高度不足，0201电容器要比电阻器更容易偏离正确位置。

 

 

 

关于焊膏桥接缺陷，焊膏B，桥接98%来自0.006"器件间距，焊膏

A/C，桥接100%来自0.006"器件间距。最大原因是焊膏B印刷时，印刷量较多。

 

0201电容器遗漏缺陷，焊膏C大于焊膏A。

 

 

 

H焊盘再流焊后缺陷分析（图5所示），说明与U焊盘类同的缺陷趋势。焊膏A的器件漏贴明显大于其他焊膏。且0201电容器的缺陷大于0201电阻器（器件供应商C尤为突出）。焊膏B的桥接缺陷大于其他焊膏。

U焊盘与H焊盘的比较；所有缺陷的概率两种焊盘不存在大的差别。

原因是H焊盘的尺寸大于U焊盘。

焊膏的比较；由图2所示，与器件类型无关。焊膏B试验得到的结果显示最低的缺陷率，焊膏A最高的缺陷率，这可能是焊膏印刷层不同厚度所致。

基于上述试验,在印刷机停机超过5分钟后，焊膏将显示放送流动的现象。解决方法；在达到一致均匀的印刷之前，必需先印刷工艺板。焊膏C与焊膏B相比较少出现这类问题。

器件不同类型。如表3所列；对不同类型的器件比较，0201电阻器比0201电容较少出现缺陷，从器件供应商C提供的器件缺陷将比器件供应商大两倍之多。

另一项试验的目的是了解不同供应商提供的0201电容器与缺陷率的关系；使用不同的贴装设备，从4个0201供应商（A，C，E，F）取得5种类型的电容器进行测试。从供应商C取得两种类型的器件测试，编号为‘器件C（1）’，‘器件C（2）’。‘器件C（2）’的差别仅仅是器件与仓口间有一小的间隙。在本试验中使用23块测试拼板。5种类型的电容器贴装在拼板A，C。共贴装82,800个器件,每种类型电容器贴装16,560个。

图6 吸持器件缺陷与器件类型及供应商的关系。

 

各种类型器件的缺陷在表4及图6中列示；从图表中可见；缺陷有三种主要形式，漏吸，垂直方向吸持器件，摄像机识别误差。所有类型器件没有发生器件掉落。结果；器件A显示最好的吸持性，在器件吸持过程中，器件C（1）与器件C（2）间的仓口尺寸差别有一些改善，但此改善并不明显。

表 4 0201电容器的吸持误差

 

表5 再流焊后的缺陷数（按器件类型分）

表 6 最终器件测试排序

 

图7 再流焊后缺陷数

（不同器件类型，供应商间的比较）

 

再流焊后，测试全部印制板，缺陷数在表5与图7中列示。可知，器件F与器件C（1）的缺陷率低于100DPMO。由器件吸持与再流焊的综合结果比较如表6所列。

5.  结 论

在本试验中,专用于0201器件设计的试验样板有5,000个0201器件贴装位置,1,400个0402器件位置,0201器件的焊盘间距有0.010,0.008,0.006"对来自不同供应商的免清洗焊膏与器件进行评估。对一些重要的工艺参数进行祥细研究分析，如焊膏印刷，器件吸持/贴装，再流焊工艺。根据本试验结果得；0201电容器的缺陷水平高于0201电阻器。较高粘着力的焊膏在器件贴装焊接过程中显示

较低的缺陷率。