成功貼裝細小片狀元件的關鍵因素

1、1成功貼裝細小片狀元件的關鍵因素成功貼裝細小片狀元件的關鍵因素作者：環(huán)球儀器上海SMT工藝實驗室工藝研究工程師李憶20070725前言前言隨著主動元器件的尺寸變得越來越小，被動元件的尺寸也在減小，設計人員能夠靈活的利用它們來完成高密度產(chǎn)品的設計。0603和0402元件的廣泛使用已有多年，這些元件能夠在批量應用中有很高的裝配良率。最近，020101005元件已經(jīng)進行系統(tǒng)裝配（SiP），在手機、數(shù)碼像機、無線藍牙等產(chǎn)品中得以應用。0201元

2、件約為0402元件尺寸的四分之一，而01005元件則約為0201元件尺寸的四分之一。較小尺寸的元件可能會降低裝配工藝的穩(wěn)健性。這類細小元件的裝配比其它元件在工藝材料的選擇、設計、工藝的控制方面更具敏感性。由于本身的尺寸非常小，它的尺寸公差對裝配工藝也會產(chǎn)生非常顯著的影響。所以，細小元件的裝配工藝不同于其它元件，需要更加精確的控制。本文我們討論的是細小元件的貼片控制工藝。環(huán)球儀器SMT工藝實驗室已開發(fā)完整的020101005元件裝配工藝，

3、如果讀者對錫膏的選擇、印刷工藝的控制、印刷鋼網(wǎng)和PCB的設計、以及回流焊接工藝的控制感興趣，歡迎和我們聯(lián)系。影響細小元件成功影響細小元件成功貼裝貼裝的關鍵因素的關鍵因素貼裝細小元件的關鍵因素包括貼片機的定位系統(tǒng)，取料過程控制，貼片機的影像系統(tǒng)，和對貼片過程的控制。除了這些因素之外，還有一些不容忽視的地方，如送料器的精度，元件包裝的誤差和元件本身的誤差，吸嘴的材料設計等等，都是在裝配之前需要綜合考慮的。下面我們來討論貼片過程中各個環(huán)節(jié)的關

4、鍵控制點。020101005元件的貼裝控制元件的貼裝控制1貼片機的定位系統(tǒng)對于細小元件的貼裝，要求驅動定位系統(tǒng)在所有驅動軸上都采用閉合環(huán)路控制，以保證取料和貼裝的位置精度?，F(xiàn)在很多貼片機都采用了可變磁阻馬達（VRM）驅動系統(tǒng)，可以提高熱穩(wěn)定性，獲得較高的加速度，還有高的精度，有的分辨率已達到1um。這些技術的應用給成功貼裝細小元件提供了保障。值得注意的另外一點是，采用拱架式機構的貼片機的單懸臂橫梁在貼片過程中的抖動，是往往容易被忽視的地

5、方。2取料過程的控制準確的取料是成功實現(xiàn)貼裝的第一步，在此過程中影響正確取料的因素有元器件之間的差異，包裝的誤差，送料器的精度，貼片機驅動定位系統(tǒng)的誤差，貼片頭z軸方向的壓力控制，吸嘴材料和設計，以及在取料過程中對靜電的控制。由于細小元件之間的細小差異會對取料和貼片過程產(chǎn)生顯著的影響，要求貼片頭在此過程中能自動感應其變化并采取相應的補償措施，以消除對元件高度，厚度等的敏感性。采用的方法是在貼片頭上安排壓力感應器，防止過大的壓力在此過程中

6、將元件壓碎，或取不到料。比較好的貼片機的貼片頭z軸分辨率可達1um，壓力感應器可以感應到24um的變形。傳統(tǒng)的機械式送料器已不能滿足日益變小的元件對于高精度的要求。細小元件要求精度更高的馬達驅動的電子送料器，并要求其有良好的抗靜電效果。送料器安裝在貼片機上，在它們之間會存在間隙和位置誤差，這種誤差很小，在貼裝較大器件如06030805等，完全可以被忽略。但是對于細小的0201和01005而言，其影響會很大。在拾取020101005這類元

7、件時，很難同時取4顆或7顆元件，原因在于此，另外還有元件包裝的誤差。所以單顆拾取0201或01005比較穩(wěn)妥，可以保證取料的可靠性。理想的取料位置在元件的中心區(qū)域，如下圖所示。如果取料位置超出元件上最佳的取料區(qū)域，可能會導致貼片缺陷，如偏移和立碑等。同時因為板上元件安排很密，可能會使吸嘴干涉到其它元件。33吸嘴的設計和保養(yǎng)貼裝0201和01005元件需要更細的吸嘴，同時為了防止靜電損壞元件及在取料過程中帶走其它元件，細嘴的材料需要抗靜電

8、，所以要選用ESD材料。為了盡量降低吸料過程中元件側立，保證足夠的真空和元件被吸起之后的平衡，在吸嘴頭部需要設計2個或3個孔?？紤]到貼裝密度小于0.25mm的情況，吸嘴頭部要足夠的細，它上面的孔也會比較細。對0201的吸嘴而言，最小的孔徑會達0.127mm，而01005元件的吸嘴更細，達0.1mm。這不僅給制造帶來了難度，也需提高這些吸嘴的清潔保養(yǎng)頻度。對吸嘴的清潔保養(yǎng)的要求比其它類型的吸嘴要高，需要利用清潔溶劑和超聲波來清潔。由于02

9、0101005很薄，01005元件厚度只有0.1mm，這增加了細嘴與錫膏接觸的機會。增加清潔保養(yǎng)的頻度成為必要。圖6某機型0201的吸嘴圖7某機型01005的吸嘴4元件的影像對中確定元件的中心有兩種方式，一種是采用數(shù)碼像機，另一種是采用鐳射（激光）。兩種方法各有優(yōu)缺點。采用數(shù)碼像機可以檢查出元件電氣端的缺陷，如圖。但是它不能感測元件的厚度變化。對于z軸有壓力感應及取料貼片補償功能的機器，不會產(chǎn)生嚴重的問題。采用鐳射成像的方法可以檢測元件

10、的厚度，但對于元件電氣端出現(xiàn)的缺陷則檢查不出來。在實際貼裝過程中，元器件兩端電氣端與錫膏重疊的區(qū)域的差異，會影響焊接完成后的裝配良率。如圖。由于不同廠家，或同一廠家不同批次的元件在制造過程電氣端可能存在差異，所以采用數(shù)碼像機成像具有一定優(yōu)勢。對0201元件和01005元件成像對中需要高倍率的像機，光源的使用和其它較大的片裝元件也有區(qū)別。一般的元件如0603或0805等元件，使用背光，找到整個外形輪廓的中心就好。但是0201或01005元