高效率的0201工藝特征7

高效率的002011工藝特特征最近的研究究找到了了影響002011元件裝裝配工藝藝缺陷數(shù)數(shù)量的變變量....。雖雖然目前前大多數(shù)數(shù)公司還還沒有達達到02201這這一工藝藝水平，但但是本文文所使用用的研究究方法和和得到的的研究結(jié)結(jié)果值得得我們學(xué)學(xué)習(xí)和借借鑒，以以便更好好地做好好我們的的12006、008055、06603、004022....在過去去幾年中中，消費費品電子子工業(yè)已已經(jīng)明顯顯地出現(xiàn)現(xiàn)迅猛的的增長，這這是因為為越來越越多的人人佩帶手手機、傳傳呼機和和個人電電子輔助助用品。有有趨勢顯顯示，每每年所貼貼裝的無無源元件件的數(shù)量量在迅速速增加，而而元件尺尺寸在穩(wěn)穩(wěn)步地減減小。將將產(chǎn)品變變得越來來越小、越越快和越越便宜的的需求，推推動著對對提高小小型化技技術(shù)研究究的永無無止境的的需求。大大多數(shù)消消費品電電子制造造商正在在將02201元元件使用用到其最最新的設(shè)設(shè)計中去去，在不不久的將將來，其其它工業(yè)業(yè)也將采采取這一一技術(shù)。因此，將將超小型型無源元元件的裝裝配與工工藝特征征化是理理所當(dāng)然然的。我我們需要要研究來來定義焊焊盤的設(shè)設(shè)計和印印刷、貼貼裝與回回流工藝藝窗口，以以滿足取取得02201無無源元件件的較高高第一次次通過合合格率和和較高產(chǎn)產(chǎn)出的需需求。最最近進行行了一個個02001元件件的高速速裝配研研究，對對每一個個工藝步步驟進行行了調(diào)查查研究。研研究的目目標(biāo)是要要為高速速的02201裝裝配開發(fā)發(fā)一個初初始的工工藝特征征，特別別是工藝藝限制與與變量。試驗的準(zhǔn)備備對應(yīng)于于錫膏印印刷、元元件貼裝裝和回流流焊接，進進行了三三套主要要的試驗驗。為了了理解每每個工藝藝步驟最最整個002011裝配工工藝的影影響，我我們進行行檢查了了每個工工藝步驟驟。在工工藝順序序方面，只只改變研研究下的的工藝步步驟的變變量，而而其它工工藝參數(shù)數(shù)保持不不變。我我們設(shè)計計了一個個試驗載載體(圖圖一)，提提供如下下數(shù)據(jù)：：圖一、試驗驗載體0201到到02001的間間距：焊焊盤邊沿沿到邊沿沿的距離離按4,,5,,6,,8,,100和12mill(千分分之一英英寸)變變化焊盤尺寸的的影響，標(biāo)標(biāo)稱焊盤盤尺寸為為12xx13mmil的的矩形焊焊盤、中中心到中中心間距距為222mill。標(biāo)稱稱焊盤變變化為±±10%%、200%和330%。元件方向，在在單元AA、B、CC和D中中，研究究的元件件方向為為0°和和90°°。E和和F單元元研究±±45°°角度對對02001工藝藝的影響響。單元1至66研究002011與其它它無源元元件包括括04002、006033、08805和和12006之間間的相互互影響。這這些分塊塊用來決決定02201元元件對其其它較大大的無源源元件的的大致影影響，它它可影響響印刷、貼貼裝和回回流焊接接(散熱熱)。這這里，焊焊盤對焊焊盤間距距為本44、5、66、8、110和112miil。另另外，002011焊盤尺尺寸在這這六個單單元上變變化。測試載載體含有有6,5552個個02001、4420個個04002、2252個個06003、2252個個08005、2252個個12006，總總共7,,7288個無源源元件?；迨菢?biāo)標(biāo)準(zhǔn)的FFR-44環(huán)氧樹樹脂板，厚厚度1..57mmm。跡跡線的金金屬噴鍍鍍由銅、無無電解鎳鎳和浸金金所組成成。所有有測試板板使用相相同的裝裝配設(shè)備備裝配：：一部模模板印刷刷機、一一部高速速元件貼貼裝機、和和一臺七七溫區(qū)對對流回流流焊接爐爐。模板印刷試試驗為了表表現(xiàn)對002011無源元元件印刷刷的特征征，我們們使用了了一個試試驗設(shè)計計方法((DOEE,ddesiignforrexxperrimeent))，試驗驗了印刷刷工藝的的幾個變變量：錫錫膏的目目數(shù)、刮刮刀的類類型、模模板的分分開速度度、和印印刷之間間模板上上錫膏滯滯留時間間。這個個DOEE是設(shè)計計用來決決定是否否這些因因素會影影響02201裝裝配的印印刷工藝藝。度量量標(biāo)準(zhǔn)是是印刷缺缺陷的數(shù)數(shù)量和錫錫膏厚度度的測量量。結(jié)果果是基于于95%%的可信信度區(qū)間間，從統(tǒng)統(tǒng)計分析析上決定定重要因因素。印印刷缺陷陷定義為為在印刷刷后沒有有任何錫錫膏的空空焊盤以以及錫橋橋。對于這這個印刷刷試驗，模模板厚度度為1225微米米，1000%的的開孔率率，商業(yè)業(yè)使用的的免洗錫錫膏。印印刷機的的設(shè)定是是基于錫錫膏制造造商的推推薦值，在在推薦范范圍的中中間。模板印刷的的試驗結(jié)結(jié)果

表一列列出只檢檢查印刷刷影響的的試驗。使使用了三三個度量量標(biāo)準(zhǔn)來來評估每每個試驗驗條件。第第一個度度量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)是平均均錫膏印印刷高度度。使用用一部激激光輪廓廓測定儀儀從四個個象限測測量166個數(shù)據(jù)據(jù)。表一、第一一個模板板印刷試試驗的試試驗設(shè)計計試驗編號錫膏類型刮刀類型錫膏滯留時時間(分分鐘)分開速度((cm//s)1III金屬0.50.052III金屬100.133III聚合物0.50.054III聚合物100.135IV金屬100.056IV金屬0.50.137IV聚合物0.50.058IV聚合物100.13錫膏厚厚度的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差差用作第第二個度度量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。圖二二顯示來來自八個個試驗的的平均高高度和高高度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏差。圖二、從第第一次模模板印刷刷試驗得得到的印印刷高度度結(jié)果第三個個度量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是缺缺陷總數(shù)數(shù)。用光光學(xué)檢查查單元11-6和和A-DD的選擇擇部分，記記錄缺陷陷數(shù)量。含含有錫橋橋的焊盤盤和沒有有錫膏的的焊盤被被認(rèn)為是是缺陷((圖三))。圖三、從第第一次模模板印刷刷試驗得得到的缺缺陷結(jié)果果基于這這些度量量標(biāo)準(zhǔn)和和使用995%的的可信度度區(qū)間，在在統(tǒng)計分分析上唯唯一的重重要的主主要影響響是刮刀刀類型。錫錫膏類型型、分離離速度和和錫膏滯滯留時間間有低于于85%%的可信信度區(qū)間間。分離速度與與擦拭頻頻率試驗驗進行第第二個更更小的試試驗是要要檢查分分離速度度和擦拭拭頻率的的影響。調(diào)調(diào)查模板板擦拭頻頻率，是是由于它它影響產(chǎn)產(chǎn)量。因因為模板板擦拭大大大增加加模板印印刷機的的周期時時間，所所以在生生產(chǎn)中應(yīng)應(yīng)該避免免或減少少這個步步驟。進行這這個試驗驗是要決決定是否否對于002011裝配必必須做模模板擦拭拭，以獲獲得良好好的印刷刷。另外外還希望望確定是是否分離離速度是是一個重重要因素素，所以以將它包包括在本本試驗中中。使用00.055和0..13ccm/ssec的的分離速速度。對對這兩次次運行，使使用了IIV類型型的錫膏膏和金屬屬刮刀，沒沒有滯留留時間。表表二中列列出試驗驗9和110的結(jié)結(jié)果。這這些結(jié)果果與試驗驗5和66(來自自表一))比較，也也是使用用了IVV型錫膏膏和金屬屬刮刀?；谶@些些結(jié)果，模模板擦拭拭頻率是是這個試試驗的唯唯一主要要影響。表二、第二二次模板板印刷試試驗結(jié)果果試驗編號分離速度((cm//s)擦拭頻率平均(miil)標(biāo)準(zhǔn)偏差缺陷數(shù)50.05每次印刷149.99713.4551560.13每次印刷149.33620.2004390.05無145.77715.411236100.13無136.44515.199238貼裝試驗做一個個試驗來來確定是是否基準(zhǔn)準(zhǔn)點形狀狀或基準(zhǔn)準(zhǔn)點定義義方法對對元件貼貼裝有影影響。基基準(zhǔn)點形形狀使用用了圓形形和十字字形基準(zhǔn)準(zhǔn)點，而而基準(zhǔn)點點清晰度度方面使使用了阻阻焊與金金屬界定定的基準(zhǔn)準(zhǔn)點。這這些試驗驗的度量量是使用用視覺元元件檢查查。用來來評估每每個試驗驗條件的的標(biāo)準(zhǔn)是是02001元件件的貼裝裝精度。元元件貼裝裝在板上上的四個個象限內(nèi)內(nèi)(象限限4、119、225和440)。這這些象限限是橫穿穿電路板板的，象象限4和和25使使用+330%的的焊盤尺尺寸(117x119miil)，而而象限119和440使用用標(biāo)稱焊焊盤尺寸寸(122x133mill)。元元件貼裝裝在水平平與垂直直兩個方方向。四四百八十十個02201元元件貼裝裝在每塊塊板上，每每個試驗驗總共119200個元件件。元件件焊盤邊邊沿到邊邊沿的間間隔范圍圍從5--12mmil。在貼裝裝試驗中中。最好好的貼裝裝發(fā)現(xiàn)在在象限44，逐漸漸地在板板上向左左偏移，很很可能是是由于在在很大的的試驗載載體上伸伸展的緣緣故。因因此，貼貼裝的最最大偏移移發(fā)生在在象限440。當(dāng)當(dāng)使用金金屬界定定的十字字型基準(zhǔn)準(zhǔn)點時發(fā)發(fā)生最壞壞的偏移移，在象象限400的元件件幾乎跨跨接焊盤盤。同時時也注意意到對于于金屬界界定的圓圓形基準(zhǔn)準(zhǔn)點比無無任哪一一種阻焊焊界定的的基準(zhǔn)點點的偏移移更大。表三顯顯示對于于象限440的四四個試驗驗的平均均的X和和Y的偏偏移?；谶@些些結(jié)果，阻阻焊界定定的基準(zhǔn)準(zhǔn)點提供供比金屬屬界定的的基準(zhǔn)點點更好的的板上貼貼裝精度度?；鶞?zhǔn)準(zhǔn)點的形形狀對元元件的貼貼裝精度度沒有大大的影響響。表三、對象象限400的貼裝裝試驗的的平均試試驗偏差差基準(zhǔn)點圖案案平均X偏差差(微米米)平均Y偏差差(微米米)阻焊界定的的圓223金屬界定的的十字1122金屬界定的的圓539阻焊界定的的十字154回流焊接試試驗為了確確定是否否某些變變量對002011回流焊焊接有影影響，我我們進行行了另一一個試驗驗。研究究的變量量是保溫溫時間、保保溫溫度度、液相相線以上上的時間間和峰值值溫度。這這些參數(shù)數(shù)在一個個要求九九次不同同反復(fù)的的DOEE中設(shè)定定(表四四)。所所有變量量都在錫錫膏供應(yīng)應(yīng)商所提提供的錫錫膏規(guī)格格范圍內(nèi)內(nèi)。表四、回流流試驗設(shè)設(shè)計試驗編號保溫時間((秒)保溫溫度((°C))液相以上時時間(秒秒)峰值溫度((°C))145-500125-113555-655217-2219255-600165-117555-655211-2214345-500145-115545-500211-2214425-355165-117545-500217-2219525-355145-115555-655222-2225625-355125-113535-400211-2214745-500165-117535-400222-2225855-600125-113545-500222-2225955-600145-115535-400217-2219對這個個試驗，印印刷和貼貼裝工藝藝保持不不變，而而對回流流溫度曲曲線作改改變。使使用的印印刷工藝藝與印刷刷試驗中中使用的的相同，是是本研究究中找到到的較好好的變量量。使用用的貼裝裝參數(shù)是是與在貼貼裝期間間使用阻阻焊界定定的圓形形基準(zhǔn)點點相同的的。使用用了對錫錫橋和直直立的視視覺和XX射線檢檢查標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，對于于統(tǒng)計上上認(rèn)為重重要的因因素要求求95%%或更高高的可信信度區(qū)間間?；亓骱附釉囋囼灲Y(jié)果果

對對于在表表五中所所列出的的每一個個試驗，重重復(fù)做三三次，每每次重復(fù)復(fù)總共5564個個元件，或或者每個個試驗116922個元件件。在每每一塊測測試板上上，貼裝裝了3996個002011無源元元件。這這些元件件貼裝在在15xx17mmil和和12xx13mmil的的焊盤上上，以66mill和100mill的焊盤盤邊沿對對邊沿的的距離排排列。除除了02201元元件之外外，1668個004022、06603、008055和12206也也貼裝，以以決定一一個產(chǎn)生生可接受受的02201元元件的工工藝會怎怎樣影響響較大的的無源元元件。使用了了三個標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)來評評估每個個試驗條條件：焊焊點質(zhì)量量、元件件豎立和和錫橋。所所有的試試驗條件件都產(chǎn)生生良好的的焊接點點，完全全以細粒粒度濕潤潤。我們也也檢查了了回流焊焊接的元元件中缺缺陷的數(shù)數(shù)量。確確定的缺缺陷是錫錫橋和元元件豎立立。錫橋橋在兩個個相鄰的的焊接點點連接到到一起的的時候發(fā)發(fā)生，將將元件短短接在一一起。這這個缺陷陷很可能能在以非非常密的的焊盤對對焊盤間間距貼裝裝的元件件上發(fā)生生。當(dāng)一個個元件脫脫離一個個焊盤而而立起的的時候發(fā)發(fā)生元件件豎立((tommbsttoniing))。元件件豎立一一般是由由元件不不均衡的的濕潤所所造成的的，或者者當(dāng)元件件放在一一個表面面積大得得多的焊焊盤上的的時候。所有這這些缺陷陷都在002011元件上上找到。可可是，沒沒有一個個較大的的元件出出現(xiàn)元件件豎立或或錫橋，這這顯示使使用的裝裝配工藝藝對較大大的元件件并不是是不利的的。

圖四、錫橋橋與元件件豎立的的X射線線圖象圖四顯顯示顯示示一個XX射線圖圖象，它它包含錫錫橋和元元件豎立立。錫橋橋、元件件豎立的的數(shù)量和和總的缺缺陷在表表五中顯顯示。圖圖五描述述每個試試驗發(fā)生生的缺陷陷數(shù)量。表五、回流流焊接試試驗結(jié)果果試驗編號貼裝02001總數(shù)數(shù)錫橋豎立總?cè)毕萑毕萋?%%)其它元件缺缺陷缺陷率(DDPM))11,1888615211.77017,677721,18881010.08084231,18880000.000041,18880000.000051,18880220.1701,684461,1888611171.43014,311071,18880000.000081,18884370.5905,892291,18880000.0000

圖五、回流流焊接試試驗結(jié)果果基于這這些度量量標(biāo)準(zhǔn)和和使用995%的的可信度度區(qū)間，唯唯一在統(tǒng)統(tǒng)計上重重要的主主要影響響是保溫溫溫度，它它具有大大于977%的可可信度區(qū)區(qū)間。保保溫時間間、液相相線以上上的時間間和峰值值溫度具具有的可可信度區(qū)區(qū)間小于于40%%，因此此被認(rèn)為為是隨機機誘發(fā)的的影響。保保溫溫度度的主要要作用是是在低保保溫溫度度和其它它水平之之間，因因為在中中等與高高保溫溫溫度的結(jié)結(jié)果之間間存在的的差別很很小。結(jié)論從第一一次模板板印刷試試驗的數(shù)數(shù)據(jù)顯示示，只有有刮刀類