成功贴装细小片状元件的关键因素

文章摘要： 图12 具有吸能作用的特殊橡胶支撑装置 图13 可以产生真空的支撑装置 贴片头将元件拾取后，照相机对元件照相对中，贴片头在将元件移至PCB贴片位置上方。贴片头z轴加速下降到贴片高度，这时候z轴继续减速下降，同时轴内真空关闭，转化为吹气。元件接触到PCB上的锡膏，贴片轴感应到设定的压力后上升并移开，完成单个元件的贴片过程。在这个过程中真空的灵敏快速切换和吹气的时间和强度控制很关键。真空关闭太慢，吹气动作也会延迟，在贴片轴上升过程中会将元件带走，或导致元件偏移。同时，如果在元件被压至最低点时吹气，容

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图12 具有吸能作用的特殊橡胶支撑装置                                      

图13 可以产生真空的支撑装置

         贴片头将元件拾取后，照相机对元件照相对中，贴片头在将元件移至PCB贴片位置上方。贴片头z轴加速下降到贴片高度，这时候z轴继续减速下降，同时轴内真空关闭，转化为吹气。元件接触到PCB上的锡膏，贴片轴感应到设定的压力后上升并移开，完成单个元件的贴片过程。在这个过程中真空的灵敏快速切换和吹气的时间和强度控制很关键。真空关闭太慢，吹气动作也会延迟，在贴片轴上升过程中会将元件带走，或导致元件偏移。同时，如果在元件被压至最低点时吹气，容易将锡膏吹散，回流焊接之后出现锡珠等焊接缺陷。 真空关闭太快，吹气动作也会提前，有可能元件还未接触到锡膏便被吹飞，导致锡膏被吹散，吸嘴被锡膏污染。灵敏的真空切换可以在5ms内在50mm的轴内完成。

        贴片压力是另一需要控制的关键因素。贴片压力控制不当，会导致元件损坏，锡膏压塌，元件下出现锡珠，还有可能导致元件位置偏移。贴装0201和01005元件合适的压力范围为150g - 300g。对于基板变形的情况，贴片轴必须能够感应少到25.4um的变形对应压力的变化，以补偿基板变形。

       过大的压力会导致在下压过程中元件上出现一个水平力，而使元件产生滑动偏移，如图。

图14 过多下压导致元件偏移

        过大的压力会将元件底部的锡膏挤开，形成锡珠，或导致相邻元件短路，如图。

图15  0201元件，过大的压力导致锡珠和桥连

       贴片精度对0201/01005元件装配的影响

          65um@3Sigma的精度可以很好的处理0201和01005元件的贴装。当然还必须保证锡膏的印刷精度，单一的偏差有时不会有很大的影响。但是贴片偏差和锡膏印刷偏差的综合影响必须加以控制。譬如，贴片偏差+50um,而印刷偏差为-50um，整个偏差达0.1mm，对0201和01005这类细小元件此偏差已非常大。

         所以我们必须关注细小元件电气端与锡膏的重叠区域，细小元件两电气端与锡膏重叠区域的大小和差异会对装配良率产生很大的影响。如果元件两端与锡膏接触的区域差异大，这种不对称很容易导致元件在回流焊接炉内产生“立碑”，锡珠和元件间短路。元件在长度方向和宽度方向的偏移，所产生的缺陷不尽相同。

         在PCB和印刷钢网设计的时候，需要考虑贴片机和印刷机的精度，以及PCB和钢网的制造误差，确定适当的“重叠区域”，以补偿可能出现的差异。总之，细小元件的装配良率受贴片精度和锡膏印刷精度的综合影响。

      总结

         细小元件应用越来越广，给设备和工艺带来了挑战，因为其对各种变数更加敏感，细小的变化可能导致非常显著的影响，如0201贴装偏移量增加甚至小于0.1mm，不良率将增加超过5000ppm ！工艺材料，机器，方法(工艺)，人员，和环境完美的结合才能获得稳健组装工艺和高质量产品。本次只是阐述贴装工艺中控制重点，基板和印刷钢网的设计，锡膏的选择和印刷，印刷工艺及回流焊接工艺的控制对于整个组装工艺同样重要。

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