1、 . . 12/120201技術推動工藝解決方案By Brian J. Lewis and Paul Houston參數、工藝限制和設計指引一起創造一個成功的工藝窗口和電路板設計定位。 超小型足印(footprint)的無源元件，如0201元件，是電子工業的熱門話題。這些元件順應高輸入/輸出(I/O)元件而存在，如芯片規模包裝(CSP)和倒裝芯片(flip chip)技術，它們是電子包裝小型化的需要。圖一把一個0201的尺寸與一個0805、0603、一只螞蟻和一根火柴棒進行比較。0.02 x 0.01 的尺寸使得這些元件當與其它技術結合使用的時候，對高密度的包裝是理想的。本文將對已經發表的文章

2、或著作作廣泛的回顧，突出電路板設計的指引方面，和定義印刷、貼裝和回流的工藝窗口。本文也包括為了產生一個穩定的工藝窗口和電路板設計而對電路板設計參數、工藝限制和工藝指引所作的調查課題。對課題各方面進行討論和給出試驗性的數據，但由于該課題正在進行中，最后的數據編輯還有待發表。驅動力受到攜帶微型、傳呼機和個人輔助用品的人的數量增加的驅動，消費電子工業近來非常火爆。變得更小、更快和更便宜的需要驅動著一個永不停止的提高微型化的研究技術的需求。大多數微型有關的制造商把0201實施到其最新的設計中，在不久的將來，其它工業領域也將采用該技術。在汽車工業的無線通信產品在全球定位系統(GPS, global po

3、sitioning systems)、傳感器和通信器材中使用0201技術。另外，公司在多芯片模塊(MCM, multi-chip module)中使用0201技術，以減少總體的包裝尺寸。和這些MCM元件一起，0201技術已經更靠近半導體工業，因其直接與裸芯片包裝，鑄模在二級電路板裝配的包裝。必須完成許多研究，以定義出焊盤設計和印刷、貼裝、回流的工藝窗口，從而在全面實施0201之前達到高的第一次通過合格率和高的產量。電路板設計指引已經有幾個對采用0201無源元件的電路板設計指引的研究。大部分通過變化焊盤尺寸、焊盤幾何形狀、焊盤對焊盤間距和片狀元件與元件的間距，來觀察設計。重要的設計方面包括缺陷最

4、小化和增加元件密度，同時收縮整個印刷電路板的尺寸。以下是可能受焊盤設計所影響的主要缺陷：墓碑(Tombstoning)該缺陷的發生是當元件由于回流期間產生的力而在一端上面自己升起的時候。通常，墓碑發生是由于元件貼裝在相應的焊盤上不平衡，一端的焊錫表面能量大于另一端。表面能量的不平衡引起一端的扭矩更大，將另一端拉起并脫落焊盤。小于0603的元件比較大的無源元件更容易形成墓碑。對0402和0201元件，焊盤設計可減少或甚至防止墓碑。焊盤橫向延長，縱向減少可減少引起墓碑的縱向力。回流過程也會影響墓碑缺陷。如果升溫坡度太大，元件的前端進入回流區可能在另一端之前熔化，將元件立起。 焊錫結珠(Solder

5、 beading)焊錫球數量是一個過程指標，由于焊錫膏中使用的助焊劑而附著于無源元件，通常位于元件身體上。焊錫珠，當使用免洗焊錫膏時由于助焊劑殘留和缺少其它錫膏類型通常使用的清洗步驟，是常見的，它表示過程已經偏出了工藝窗口。通常，結珠的發生是由于焊盤太靠近一起，過大的焊盤和過多的錫膏印在單個焊盤上。以高速貼裝0201無源元件可能引起錫膏濺出錫膏“磚”。這些濺出的錫膏在元件周圍回流，引起錫球，在IPC 610 中定義為缺陷。這是超小無源元件上最常見的缺陷。如上所述，設計指引可以用來控制這些類型的缺陷，以與理解工藝窗口。有人推薦，0201焊盤設計來限制錫膏在元件長邊上的接觸角，而延長焊盤的橫向尺寸

6、，允許更大的接觸角1,2,3。與這種焊盤設計相關的力將趨向于作用在元件側面，允許更多的自己對中，而減少引起“墓碑”的力。 焊盤間隔也可能控制焊錫球化缺陷。研究表明，焊盤中心對中心應該在0.0200.022之間，邊對邊的間隔大約為0.0080.010。焊盤設計應該達到貼裝工具的精度。另有研究表明，對于無源元件，沿縱向軸的恢復力比較大，但如果元件貼裝有縱向偏移，那么該元件必須與兩個焊盤接觸，保證兩個不同的力來自己定位。因此，如果貼裝機器只有0.006的精度，貼出0201的偏移太大，那么元件將不會自己定位。表一列出了推薦用來減少墓碑和焊錫結珠的焊盤尺寸和設計。表一、0201焊盤設計推薦0201焊盤尺

7、寸下限上限過程效果長度尺寸0.0100.012改進“墓碑”寬度尺寸0.0160.018焊盤間隔()0.0200.022改進焊錫結珠焊盤間隔()0.0080.010不幸的是，只有很少的出版數據解釋對于其它電路板設計變量，特別是元件對元件間距的限制，工藝窗口在哪里。元件間距可受各種因素影響，如板的放置和0201元件的貼裝。為了理解設計指引的工藝窗口，一項非常廣泛的研究正在進行中*。用于該研究的板如圖二所示。設計包括各種焊盤尺寸，元件方向( 0, 90和45)，元件間距(0.004, 0.005, 0.006, 0.008, 0.010 和 0.012)，連到焊盤的跡線厚度(0.003, 0.004

8、 和 0.005)。0201焊盤名義尺寸為0.012 x 0.013 ，和變動0, 20 和 30%。焊盤到焊盤間隔為0.022。0201元件分別貼放靠近其它的0201, 0402, 0603, 0805 和 1206，元件間距如上所述。跡線厚度是有變化的，對0201和0402兩者，都有兩個焊盤之一位于地線板上。這是要調查無源元件對吸熱的影響。 印刷 許多存在于印刷先進技術包裝，如CSP、微型BGA和倒裝芯片等，的同樣的問題與規則對0201元件的印刷是同等重要的。對那些比其它板上元件小幾倍的開孔，使用較厚的模板和一樣的錫膏進行印刷幾乎是不可能的。有關0201工藝的普遍提出的問題包括模板厚度、開

9、孔的尺寸、錫膏類型和要求的開孔幾何形狀。現在，了解錫膏如何從不同厚度模板的各種開孔尺寸和幾何形狀中釋放的工作正在進行中。該課題研究的一個主要方面就是在決定穩定的印刷窗口時面積比率的重要性。面積比率(area ratio)是開孔的橫截面積除以開孔壁的面積。較早前的研究表明，在決定穩定的工藝窗口時，面積比率提供了比模板寬度開孔減少法(stencil-wide aperture reduction methods)，如縱橫比(aspect ratio)，高得多的精度。該研究得出了大約0.6和更高的面積比可以沉淀錫膏的體積很接近開孔的總體積。從進行中研究的試驗性絲印數據顯示，0.005的模板，0.49

10、的面積比率的0.096 x 0.0104 的焊盤，對第四類型的Sn/Pb錫膏的釋放性能很差。可是，0.56面積比的0.0108 x 0.0117 的開口尺寸提供比較好的錫膏量和釋放性能。而現在很少有發表的有關0201的絲印過程的數據，存在的東西都是模糊的，只說模板越薄越好，第四類錫膏(比第三類顆粒小)對錫膏釋放的表現較好。可是，由于第四類比第三類更稀，使用第四類對印刷其它的SMT元件可能不行，因為材料塌落。該研究是用來理解印刷參數、模板參數和錫膏有關變量的影響。用于絲印過程的變量在表二中列出。表二、DOE Variables for Screeening StudyStencil Printi

11、ng ScreeningFactor to be VariedVariation 1Variation 2Blade TypeMetalPolymerSeparation SpeedHighLowPaste TypeType IIIType IVResidence Time30 Seconds10 MinutesFiducial TypeMetal DefinedMask DefinedStencil Printing DOEFactor to be VariedVariation 1Variation 2Variation 3Print ForceABCPrint SpeedABCStenc

12、il Thickness0.0040.0050.006Aperture GeomitryOvalSquare_Aperture Size80%100%120%Variable to be Held ConstantFactor to be SetSettingSnap-off HeightContact PrintBoard FixturingFull Area Pin Grid ArrayPaste TypeNo-cleanPaste MetallurgyEutectic Sn/PbWipe FrequencyEvery PrintPaste Preconditioning8 hoursSt

13、encil Type Electroformed Additive理解和比較諸如錫膏沉積量和焊錫結珠缺陷的變量，要求許多貼裝和反復過程。理解對于可能小如0.010開口，錫膏如何表現，在控制和實施0201印刷工藝時是很重要的。 貼裝在整個0201工藝中貼裝可以認為是最重要的一環。因為貼裝系統從供料系統吸取0201元件，視覺識別和準確地貼裝元件，在設定這個過程中必須小心。基本上，0201貼裝過程涉與四個分開的運作： 首先從送料器吸取元件。最常見的，0201無源元件包裝在紙帶上，8mm寬紙帶上的凹坑裝納元件。圖三詳細地表示出元件是怎樣從紙帶吸取的。當設定吸取過程時，必須注意到細節。因為0201只是自

14、從1999年才作為SMT工藝的元件，生產元件和送料帶的誤差問題仍然存在。雖然在帶上似乎包裝得緊密，在微米級，但是實際上相當松散。使用幾乎與元件一樣大的吸嘴，誤吸的機會可能高。因為這個理由，吸嘴通常制造得比元件稍微大一點。 一旦吸取到元件，真空檢查決定元件的存在或不存在。這是檢查的一個重要方面，因為如果元件不存在，貼裝頭必須處理掉無吸的0201或再吸取元件。吸取錯誤一般不直接影響實際的過程，但會影響總的處理時間和產量。現時的研究也評估了帶與盤(tape-and-reel)、Surf tape和最后的散裝盒(bulk-case)送料的區別。 一旦通過真空檢查確認元件的存在，視覺系統將元件定位到電路

15、板。高級的視覺系統可完成元件的外形測量或識別兩個元件端。為了做到這一點，視覺系統決定是否元件附著在吸嘴上不正確或是否超出可靠的元件與貼裝所要求的公差。如果元件超出公差，則被放棄。 最后步驟是將0201貼裝到焊盤的焊錫。雖然這個過程必須快速完成，但也必須準確，以保證元件完全貼放在各個焊盤上。如果元件貼放不準確，諸如墓碑或相鄰元件之間的錫橋等缺陷機會戲劇性地增加。當考慮使用0201元件設計電路板的最小元件間距的時候，貼裝系統的精度也應該考慮。圖四表示在貼裝精度的基礎上，應該使用的最小間距。例如，如果貼裝系統的精度為45m，那么應該設定大約90m的最小間距。 貼裝力與速度也是重要的貼裝過程方面。因為

16、每臺機器都不同，必須定出特性，保證速度夠快以保持焊錫不從錫膏磚濺出，使用的力不至于將元件過分壓入錫膏。如果使用太大的力或太高的速度，會增加焊錫球或元件偏移的可能性。 貼裝課題評估速度、力量和降低限制。通常，速度和力是依賴機器的，但對精度，焊錫熔濕與自我定位力等物理現象是不依賴機器的，因此平臺與平臺之間都是一致的。數據顯示，如果使用較早前所提與的焊盤設計，長度方向的貼裝偏移將比寬度方向的偏移允許更多的自我定位。長度方向過多的偏移產生比寬度方向更多的缺陷。回流焊接之后的元件偏移是寬度方向偏移引起的較常見的缺陷。 回流焊接回流0201元件與回流稍微較大的0402沒有大的差別；可是必須注意0201回流

17、過程使用的溫升率。用大的預熱斜度處理0201元件可能增加墓碑的機會。大于每分鐘2C的坡度可能引起元件一端的錫膏稍微比另一端回流快。如果元件一邊首先回流，不平衡力將作用在元件上，由于表面力，在首先回流焊盤的方向上立起元件。 回流過程的另一方面是空氣與氮氣的使用。資料顯示使用空氣可減少大多數缺陷4,5。因為焊錫在氮氣中比在空氣中熔濕較好，使用空氣環境減少熔濕，允許時間將元件兩頭熔濕更一致。研究采用的變量如表三所示，在三個級別上參數的變化，以理解其對焊接點質量和其它過程有關缺陷的影響。 表三、Reflow DOE VariablesReflow ScreeningFactor to be Varie

18、dVariation 1Variation 2Soak TimeLowHighSoak TemperatureLowHighTime above 183CLowHighPeak TemperatureLowHighReflow Parametric StudyFactor to be VariedVariation 1Variation 2Variation 3Ramp Rate1.0C/min2.0C/min3.0C/minConvection Rate/Static PressureLow/0.3Med/0.8High/1.2結論完全地理解0201過程是不可能的。在未來幾年，將會進行無數的

19、研究，帶著理解所有可能的過程和設計因素的目標，來考察0201過程。因為每個過程單元有如此之甚的變量依賴于其它因素，很難找到一個滿足所有可能的過程問題的答案。隨著SMT的進步，新的技術改革將要求通過研究去找到工藝窗口和適當的電路板設計。由西門子和喬治亞工學院實施的聯合課題研究。0201裝配，從難關到常規貼裝By Scott Wischoffer本文解釋并探討在高產量與高混合裝配兩種運作中的支配0201貼裝的指導原則。雖然通常認為是相當近期的一項發展，印刷電路板(PCB, printed circuit board)自從五十年代早期就已經有了。從那時起，對越來越小、越來越輕和越來越快速的電子產品的

20、需求就一直推動著電子元件、PCB和裝配設備技術朝著SMT的方向發展。對SMT最早的普遍接受是發生在八十年代早期，那時諸如Dynapert MPS-500和FUJI CP-2這些機器進入市場。在那時，1206(3216)電阻與電容是最流行的貼裝元件。可是在一兩年，1206即讓路給0805(2125)作為SMT貼裝的最普遍的元件包裝。在這個期間，機器與元件兩者都迅速進化。在機器變得更快更靈活的同時，0603 (1608) 元件開始發展。在這時，許多裝配機器制造商走回研究開放(R&D, research and development)實驗室，重新評估用于接納這些更新、更小元件的設備中的技術。更高分

21、辨率的相機與更小的真空吸嘴就在這些元件帶給裝配設備的變化之中。0402(1608)包裝的出現在PCB裝配的各方面都產生了進一步的挑戰。在機器發展方面，真空吸嘴變得更小和更脆弱。新的重點放在元件的送料器(feeder)上面，它作為需要改進的一個單元，為機器更準確地送出零件。隨著0402元件的出現，工藝挑戰又增加到那些需要為成功的元件貼裝而探討的問題之中。錫膏(solder paste)印刷變得更加關鍵 - 模板(stencil)厚度與錫膏網孔是越來越重要的工藝考慮因素。這種貼裝所需要的技術也涉與重要的新成本。這些因素的結合造成在電子工業歷史中最慢采用的一種新包裝形式。總計，幾乎將近五年時間，04

22、02包裝才在工業中達到廣泛的接受 - 并且在今天還有許多裝配工廠從來不貼裝一顆0402片狀。現在，進入了0201。在過去一年半時間里，0201貼裝已經是整個工業討論的一個關鍵主題。由于尺寸、重量和功率消耗的需求，許多OEM電路板裝配商需要將甚至更小的元件和技術結合到其產品中去。合約制造商(CM, contract manufacturer)也必須具備新的技術，以保持裝配工藝最新和為客戶提供完整的服務圍。對于機器制造商，其挑戰是開發在一個動態的技術變化的時代中更加抵抗舊過時的裝配設備。0201貼裝的挑戰0201元件的貼裝比其前面的元件介入更具挑戰性。主要原因是0201包裝大約為相應的0402尺寸

23、的三分之一。原先可以接受的機器貼裝精度馬上變成引進0201的一個局限因素。另外，傳統的工業帶包裝(taping)規格對于可靠的0201貼裝允許太多的移動，而工藝控制水平也必須提高，以使得0201貼裝成為生產現實。雖然這些障礙非常大，但它們遠不是不可克服的。當然，它們需要全體的決心，因為對0201貼裝所必須的技術獲得要求大量的資金和最高管理層對研究開發(R&D)的許諾。可靠的0201貼裝的關鍵在FUJI，進取的R&D計劃已經產生了使所有的電路裝配機器以100%速度兼容0201的能力，最低的吸取可靠性為99.90%，目標的吸取可靠性為99.95%，和最低的貼裝可靠性為99.99%。在一開始，設計的

24、每個方面都得到評估其對一個完整的0201方案的能力，還有緊密相關的機器元件參數的單一元素的結合證明對達到成功是關鍵的。這些參數包括：元件送料器工作臺。R&D計劃得出結論，精密定位料車(carriage)工作臺的能力 - 和作出極小的調整來補償料帶 (tape) 的不精確 - 是達到元件吸取可靠性高于99.95%的關鍵因素。為了達到這個，送料器(feeder)工作臺必須精密加工，以保證單個送料器的可重復定位，并且使用雙軌線性移動導軌與一個高分辨率半封閉循環的伺服系統相結合。該設計允許作出很小的調節 - 基于由視覺系統判斷的吸取精度結果。這保證元件盡可能地靠近中心吸取。 元件送料器。送料器必須制造

25、達到極緊的公差，以保證吸取位置維持可重復性，不管元件高度和大量的可能元件位置的變化。用于定位和將送料器鎖定在位置上的機構必須耐用和精密，還要保持用戶友好。另外，用于制造送料器的材料必須強度高、重量輕，以允許人機工程上的操作，同時保證元件料帶(carrier tape)的精密、可重復的送出。 送料器驅動鏈輪。驅動鏈輪在機器定位元件料帶的能力中起關鍵作用。驅動鏈輪輪齒的形狀、錐度和長度重影響送料器定位料帶的能力。其它因素也作了調查研究，比如驅動鏈輪的直徑和料帶與鏈輪接觸的數量等。對基本的鏈輪設計所作的改變得到定位精度的改進，比較早的設計在X方向提高20%，Y方向提高50%。 吸取頭。在適當地進給元

26、件之后，下一步是將元件吸取在真空吸嘴上，并把它帶到電路板上。真空吸嘴(nozzle)需要順應以吸收在吸取與貼裝元件期間的沖擊，補償錫膏高度上的微小變化，并且減少元件破裂的危險。為了這些原因，吸嘴必須能夠在其夾具移動。材料選擇、材料硬度、加工公差和熱特性都必須理解，以構造一個可靠的吸取頭。吸嘴必須在其夾具(holder)自由移動，而不犧牲精度(圖一)。 吸嘴軸裝配。吸嘴軸(nozzle shaft)也是一個關鍵的設計元素 - 通過保持整個吸嘴與軸裝配直接對中，消除了過壓(overdrive)現象。過壓是由于當貼裝頭上下運動是所產生的慣性造成的。如果吸嘴和軸不在一條直線，就產生一點抖動(whip)

27、 - 或過壓。過壓造成定位精度的變化，它決定于運動速度、吸嘴重量和元件重量。通過消除過壓，直接對中減少與元件吸取和貼裝有關的負面因素的數量(圖二)。 吸嘴設計。吸嘴設計上的變化對于允許接納0201元件是一個很重要的因素。為了吸取 0.6x0.3 mm 的元件，吸嘴必須有不大于 0.40mm 的外徑。這樣形成一個長而細的吸嘴軸，彎曲脆弱但還必須保持精度以維持吸取的高可靠性。從直線軸到錐形設計的改變增加吸嘴強度，并允許吸嘴抵抗彎曲(圖三)。 基體結構。所有機械在運行期間都產生振動。基體框架設計是減少產生振動和諧波共振的速度與運動效應的關鍵第一步。通過使用鑄鐵基礎框架和藝術級結構技術，振動與諧波共振

28、可在機器減少到可控制水平，這樣，負面影響可以應付。達到標準通過所有六個關鍵因素，可靠的0201貼裝的障礙已經消除。因此，R&D的焦點已經轉向更新、更小的元件，0201不再認為是前緣的元件包裝技術。對于0201元件貼裝，現在接受的工藝窗口是在3 時大約75m 的X 和75m 的Y。為了達到 6 的貼裝可靠性，X與Y的公差必須減少到50m。最新的高速貼裝設備具有66m的等級，實際標準偏差大約為3545m。隨著0201元件變得更加廣泛地使用和制造工藝變緊，可達到提高的準確性。供應商之間的元件尺寸差別對0201進料和貼裝都產生挑戰。散裝進料(bulk feeding)正在開放之中，應該在2001年可以

29、得到。雖然機器現在具備這個能力，但只有一小部分使用者將準備在未來1224個月邁出使用0201貼裝的步伐。這類似于球柵陣列(BGA, ball grid array)和0402元件的引入，在裝配這個環境里，機器的能力超前于工藝狀態。前面的挑戰雖然0201元件的貼裝現在是新貼裝設備的一個標準特性，還需要作另外的工作來改進終端用戶的整體工藝。在機器制造商、元件供應商、電路板制造商、模板工廠和錫膏制造商之間的關系需要加強，以形成一個更加無縫的(seamless)開發過程。最終結果將是對該工藝的統一的理解，以與將使最終用戶受益的更好的工作關系，特別是通過使新的生產技術更快和更有效的結合。 高效率的020

30、1工藝特征By Danial F. Baldwin, Paul N. Houston, Brian J. Lewis and Brian A. Smith最近的研究找到了影響0201元件裝配工藝缺陷數量的變量.。雖然目前大多數公司還沒有達到0201這一工藝水平，但是本文所使用的研究方法和得到的研究結果值得我們學習和借鑒，以便更好地做好我們的1206、0805、0603、0402.在過去幾年中，消費品電子工業已經明顯地出現迅猛的增長，這是因為越來越多的人佩帶手機、傳呼機和個人電子輔助用品。有趨勢顯示，每年所貼裝的無源元件的數量在迅速增加，而元件尺寸在穩步地減小。將產品變得越來越小、越快和越便宜的

31、需求，推動著對提高小型化技術研究的永無止境的需求。大多數消費品電子制造商正在將0201元件使用到其最新的設計中去，在不久的將來，其它工業也將采取這一技術。因此，將超小型無源元件的裝配與工藝特征化是理所當然的。我們需要研究來定義焊盤的設計和印刷、貼裝與回流工藝窗口，以滿足取得0201無源元件的較高第一次通過合格率和較高產出的需求。最近進行了一個0201元件的高速裝配研究，對每一個工藝步驟進行了調查研究。研究的目標是要為高速的0201裝配開發一個初始的工藝特征，特別是工藝限制與變量。試驗的準備對應于錫膏印刷、元件貼裝和回流焊接，進行了三套主要的試驗。為了理解每個工藝步驟最整個0201裝配工藝的影響

32、，我們進行檢查了每個工藝步驟。在工藝順序方面，只改變研究下的工藝步驟的變量，而其它工藝參數保持不變。我們設計了一個試驗載體(圖一)，提供如下數據：圖一、試驗載體0201到0201的間距：焊盤邊沿到邊沿的距離按4, 5, 6, 8, 10 和 12 mil(千分之一英寸)變化 焊盤尺寸的影響，標稱焊盤尺寸為12x13mil的矩形焊盤、中心到中心間距為22mil。標稱焊盤變化為10%、20%和30%。 元件方向，在單元A、B、C和D中，研究的元件方向為0和90。E和F單元研究45角度對0201工藝的影響。 單元1至6研究0201與其它無源元件包括0402、0603、0805和1206之間的相互影響

33、。這些分塊用來決定0201元件對其它較大的無源元件的大致影響，它可影響印刷、貼裝和回流焊接(散熱)。這里，焊盤對焊盤間距為本4、5、6、8、10和12mil。另外，0201焊盤尺寸在這六個單元上變化。 測試載體含有6,552個0201、420個0402、252個0603、252個0805、252個1206，總共7,728個無源元件。基板是標準的FR-4環氧樹脂板，厚度1.57mm。跡線的金屬噴鍍由銅、無電解鎳和浸金所組成。所有測試板使用一樣的裝配設備裝配：一部模板印刷機、一部高速元件貼裝機、和一臺七溫區對流回流焊接爐。模板印刷試驗為了表現對0201無源元件印刷的特征，我們使用了一個試驗設計方法

34、(DOE, design for experiment)，試驗了印刷工藝的幾個變量：錫膏的目數、刮刀的類型、模板的分開速度、和印刷之間模板上錫膏滯留時間。這個DOE是設計用來決定是否這些因素會影響0201裝配的印刷工藝。度量標準是印刷缺陷的數量和錫膏厚度的測量。結果是基于95%的可信度區間，從統計分析上決定重要因素。印刷缺陷定義為在印刷后沒有任何錫膏的空焊盤以與錫橋。對于這個印刷試驗，模板厚度為125微米，100%的開孔率，商業使用的免洗錫膏。印刷機的設定是基于錫膏制造商的推薦值，在推薦圍的中間。模板印刷的試驗結果表一列出只檢查印刷影響的試驗。使用了三個度量標準來評估每個試驗條件。第一個度量標

35、準是平均錫膏印刷高度。使用一部激光輪廓測定儀從四個象限測量16個數據。表一、第一個模板印刷試驗的試驗設計試驗編號錫膏類型刮刀類型錫膏滯留時間(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錫膏厚度的標準偏差用作第二個度量標準。圖二顯示來自八個試驗的平均高度和高度標準偏差。圖二、從第一次模板印刷試驗得到的印刷高度結果第三個度量標準是缺陷總數。用光學檢查單元1-6和A-D的選擇部分，記錄缺陷數量。含有錫橋的焊盤和沒有錫膏

36、的焊盤被認為是缺陷(圖三)。圖三、從第一次模板印刷試驗得到的缺陷結果基于這些度量標準和使用95%的可信度區間，在統計分析上唯一的重要的主要影響是刮刀類型。錫膏類型、分離速度和錫膏滯留時間有低于85%的可信度區間。分離速度與擦拭頻率試驗進行第二個更小的試驗是要檢查分離速度和擦拭頻率的影響。調查模板擦拭頻率，是由于它影響產量。因為模板擦拭大大增加模板印刷機的周期時間，所以在生產中應該避免或減少這個步驟。進行這個試驗是要決定是否對于0201裝配必須做模板擦拭，以獲得良好的印刷。另外還希望確定是否分離速度是一個重要因素，所以將它包括在本試驗中。使用0.05和0.13cm/sec的分離速度。對這兩次運行

37、，使用了IV類型的錫膏和金屬刮刀，沒有滯留時間。表二中列出試驗9和10的結果。這些結果與試驗5和6(來自表一)比較，也是使用了IV型錫膏和金屬刮刀。基于這些結果，模板擦拭頻率是這個試驗的唯一主要影響。表二、第二次模板印刷試驗結果試驗編號分離速度(cm/s)擦拭頻率平均(mil)標準偏差缺陷數50.05每次印刷149.9713.451560.13每次印刷149.3620.204390.05無145.7715.41236100.13無136.4515.19238貼裝試驗做一個試驗來確定是否基準點形狀或基準點定義方法對元件貼裝有影響。基準點形狀使用了圓形和十字形基準點，而基準點清晰度方面使用了阻焊與

38、金屬界定的基準點。這些試驗的度量是使用視覺元件檢查。用來評估每個試驗條件的標準是0201元件的貼裝精度。元件貼裝在板上的四個象限(象限4、19、25和40)。這些象限是橫穿電路板的，象限4和25使用+30%的焊盤尺寸(17x19mil)，而象限19和40使用標稱焊盤尺寸(12x13mil)。元件貼裝在水平與垂直兩個方向。四百八十個0201元件貼裝在每塊板上，每個試驗總共1920個元件。元件焊盤邊沿到邊沿的間隔圍從5-12mil。在貼裝試驗中。最好的貼裝發現在象限4，逐漸地在板上向左偏移，很可能是由于在很大的試驗載體上伸展的緣故。因此，貼裝的最大偏移發生在象限40。當使用金屬界定的十字型基準點時

39、發生最壞的偏移，在象限40的元件幾乎跨接焊盤。同時也注意到對于金屬界定的圓形基準點比無任哪一種阻焊界定的基準點的偏移更大。表三顯示對于象限40的四個試驗的平均的X和Y的偏移。基于這些結果，阻焊界定的基準點提供比金屬界定的基準點更好的板上貼裝精度。基準點的形狀對元件的貼裝精度沒有大的影響。表三、對象限40的貼裝試驗的平均試驗偏差 基準點圖案平均X偏差(微米)平均Y偏差(微米)阻焊界定的圓223金屬界定的十字1122金屬界定的圓539阻焊界定的十字154回流焊接試驗為了確定是否某些變量對0201回流焊接有影響，我們進行了另一個試驗。研究的變量是保溫時間、保溫溫度、液相線以上的時間和峰值溫度。這些參

40、數在一個要求九次不同反復的DOE中設定(表四)。所有變量都在錫膏供應商所提供的錫膏規格圍。表四、回流試驗設計 試驗編號保溫時間(秒)保溫溫度(C)液相以上時間(秒)峰值溫度(C)145-50125-13555-65217-219255-60165-17555-65211-214345-50145-15545-50211-214425-35165-17545-50217-219525-35145-15555-65222-225625-35125-13535-40211-214745-50165-17535-40222-225855-60125-13545-50222-225955-60145-15535-40217-219對這個試驗，印刷和貼裝工藝保持不變，而對回流溫度曲線作改變。使用的印刷工藝與印刷試驗中使用的一樣，是本研究中找到的較好的變量。使用的貼裝參數是與在貼裝期間使用阻焊界定的圓形基準點一樣的。使用了對錫橋和直立的視覺和X射線檢查標準，對于統計上認為重要的因素要求95%或更高的可信度區間。回流焊接試驗結果對于在表五中所列出的每一個試驗，重復做三次，每次重復總共564個元件，或者每個試驗1692個元件。在每一塊測試板上，貼裝了396個0201無源元件。這