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SMTSMT资料高速0201组装工艺和特性化(1).doc

SMTSMT资料高速0201组装工艺和特性化(1)

libang911
2018-09-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《SMTSMT资料高速0201组装工艺和特性化(1)doc》,可适用于工程科技领域

高速组装工艺和特性化绪言   显然在过去的几年中随着人们使用的便携式电话、寻呼机和个人辅助用品数量的急剧上升使得消费类电子工业火爆发展。在更小、更快、成本更低需求的推动下对小型化技术研究的必要性也成为无止境的需求。多数移动式电话制造厂家现在已将无源元件用于其所有的最新设计中而且在不远的将来其它工业领域也将采用这种技术。汽车制造工业的无线通讯产品也在将技术应用于GPS系统、传感器和通讯设备中。医疗行业也利用尺寸小的优点将其应用于医疗器械中如象助听器和心脏起博器。许多公司将技术用于多芯片模块(MCM)中以降低总的封装尺寸。使用这种MCM器件通过直接用裸芯片进行封装用于级板组装上的封装体模压使得技术距半导体工业更近了。还需要做更多的研究来认证焊盘设计、印刷、贴装和再流工艺窗口以便使无源元件在全面的推广应用之前能够实现较高的一次合格率及高产量。实验规划   主要采用了三套实验方案。这三套方法主要是相对于焊膏印刷、元件贴装和元件再流。为了了解每种工艺步骤对组装工艺的影响分别对每种组装工艺进行了检验。对于工艺顺序只对研究中的工艺变量进行了更改而对其它工艺参数没有作任何更改。测试载体   设计的载体应能给出下列数据:   .间距效果。焊盘边缘到焊盘边缘的变化取决于、、、、和mil这几个间距尺寸。在某些领域的应用中芯片边缘到芯片边缘密度比mil焊盘边缘到焊盘边缘的间距还高。可将其用于确定芯片间距和焊盘间距的可接收性。   .焊盘尺寸的作用。标称的焊盘尺寸是一个×mil的长方形焊盘中心到中心的间距为mil。标称尺寸将会有、和的变化。在整个板子上焊盘尺寸将随着元件到元件间距变化而变化。   .芯片定向:在A、B、C和D单元中对°和°的芯片方向进行研究。在单元E和F可使你观察到°角对组装工艺的影响。   .单元研究的是各种无源元件尺寸(、、、)到之间的相互作用。用这些组件来确定元件对其它较大无源元件的大至影响即在印刷、贴装和再流(散热)方面的影响。本文中叙述的间距是边缘到边缘的间距在、、、、和mil范围内的变化。此外焊盘尺寸在这个单元上的变化说明了随着焊盘尺寸变化的相互作用。   图所示是测试载体其中有个元件、个元件、个元件和个元件总计个无源元件。基板是标准的FR环氧树脂板厚度为mm。印迹是由铜、化学镀镍和浸金的金属化工艺制成的。 图 测试载体设备规划   所有的测试板都是使用同一台组装设备组装的。使用MPMUltraprint印刷机实施了模板印刷。所有的元件都是用西门子的HS贴装机进行贴装的。使用BTUInternationalParagonN再流焊接设备进行再流焊接。通过主模板印刷审查DOE的实验规划   为了体现无源元件的印刷特性而开发了一种实验设计(DOE)以便观察印刷工艺中的几个系数。在丝网印刷DOE中需要检验的变量有焊膏目、刮刀类型、模板分离速度和焊膏在几次印刷之间在模板上的滞留时间。这种DOE是为确定这些系数是否会影响到无源元件的印刷工艺而设计的。每个系数的变化在表中列出。最初是在丝网印刷中对基准类型进行检查。然而由于印刷机不可能精确地视查到掩膜规定的基准座标所以这个变量就被删除了只使用了金属规定的基准座标。焊料掩膜上的十字形的基准座标在模板上看似一个极大的圆形其相对于焊料掩膜底部开口的金属。在这个大圆与较小的十字形对齐过程中导致了模板和板子之间出现了对齐偏移。   表丝网印刷DOE的变量系数变量#变量#焊膏类型类型Ⅲ类型Ⅳ刮刀类型金属聚合物分离速度cmseccmsec焊膏滞留时间秒秒   本项研究中使用的四个变量是在需要组不同实验的DOE中确定的。对于印刷缺陷的数量和测量的高度数据使用的是公制度量单位。测试结果是基于及以上的可靠区间来确定统计的有效系数。印刷缺陷被定义为在印刷后没有涂上焊膏及焊膏桥接这样的键合焊盘。   表中列出的系数是在检验印刷的实验中保持不变的常数。选用micro(mil)的模板的孔径比作为第二次、更进一步研究中所需的值范围的两个中心值。根据印刷机制造厂家推荐使用的参数设置模板印刷机的参数并使用其推荐值的中间值范围。   表在丝网印刷DOE过程中保持不变的常数因 素参数设置模板厚度μm孔径比模板制造方法激光切割和电抛光焊膏化学成分免清洗刮板长度cm印刷力度kg印刷速度cmsec清理频率每次印刷后刮板抬起高度cm审查主要印刷DOE的结果   表所列是根据实验设计(DOE)实施的一系列实验。这些实验只是为检验主要效果而设计的。每种实验都使用了种复制品实施的。在数据搜集中没有使用前种复制品不过前种复制品对使焊膏起到充分的作用和确保印刷工艺的稳定起到了一定的作用。   表检验模板印刷的DOE 测试#焊膏类型刮刀类型焊膏停滞时间脱膏速度类型Ⅲ金 属秒cmsec类型Ⅲ金 属分cmsec类型Ⅲ聚合物秒cmsec类型Ⅲ聚合物分钟cmsec类型Ⅳ金 属分钟cmsec类型Ⅳ金 属秒cmsec类型Ⅳ聚合物秒cmsec类型Ⅳ聚合物分钟cmsec   在评估每种实验条件时使用了三种公制单位。第一种公制度量单位是平均焊膏印刷高度。使用一台用每个象限的四个测量值的激光轮廓测定器测得的每块板的四个象限的测量值。这样在每次实验中就产生个高度值。可测得板子两个边缘及板子中心的值。焊膏高度的标准偏差作为第二个公制单位。第三个公制单位是缺陷的总数量。在次实验中获得的平均高度和高度标准偏差数据见图所示。图模板丝网印刷DOE的印刷高度结果单位为micro   使用的第三个公制单位是缺陷的总数量。对选择的电极和AD中的区域实施光学检验并将缺陷的总数记录下来。对有桥接的焊盘和漏涂焊膏的焊盘也应视为缺陷。图所示是缺陷数据的汇总。图模板丝网印刷缺陷结果缺陷数量DOE   根据这些公制单位及使用的可靠区间统计的唯一主要有效影响是刮刀类型。主要影响曲线见图所示。焊膏类型、分离速度和焊膏滞留时间的可靠区间在以下。图丝网DOE的主要影响曲线分离速度和清理频率的分析   为检查分离速度和清理频率的影响而实施了第二个小型实验。因为模板清洗对产量有影响所以模板清理频率是一个重要的参数。由于模板的清洗明显地增加了模板印刷机的循环时间所以在生产中如果有可能的话应取消这一工艺步骤。进行这一实验是为了确定模板清洗是否是工艺获得良好印刷必不可少的一步。在这一实验中还对分离速度进行了研究因为在第一步的DOE中已将其取消没有使用这个有效系数其它方面的论证已获得了满意的效果。采用的分离速度分别为cmsec和cmsec。对于这两个分离速度的实验都是使用类型Ⅳ焊膏使用的刮板是金属刮板没有停滞时间。在每个实验中都使用了种复制品在第一次印刷中是将焊膏施加到块模拟板。两次实验获得的结果列在表和表中正象第和次实验那样。从第一个DOE获得的第和次实验也是使用类型Ⅳ焊膏和金属刮板并与第和次实验进行了对比。   表焊膏高度数据以micro为单位实验#分离高度清洗频率平均值标准偏差cmsec每次印刷后cmsec每次印刷后cmsec不清洗cmsec不清洗   表每次实验的缺陷数量实验#缺陷数量   根据上述结果唯一的主要影响是模板清洗频率。主要影响曲线见图所示。  图 模板清洗频率和分离速度实验的主要影响曲线  为了将电成型模板与激光切割模板进行比较还做了另一项实验。如表所列在这项实验中使用了相同的印刷机参数、相同的焊膏和孔开口。使用的两个公制单位是焊膏的平均高度和焊膏高度的标准偏差。实验结果归纳在表中。   表用于模板制造方法测试中的参数设置系 数设置的参数模板厚度μm孔径比焊膏成分免清洗焊膏目类型Ⅳ焊膏停滞时间秒分离速度cmsec刮板类型金 属   表焊膏高度数据单位:micro模板类型平均焊膏高度标准偏差激光切割电铸成型   实验结果说明使用电铸成型的模板印刷的焊膏更为均匀而且印刷的焊膏高度接近于模板的厚度。通过贴装审查DOE的实验规划   为确定基准座标的数量、基准形状和基准定义方法是否影响到元件的贴装而进行了两个实验。第一个实验只检查用于贴装工序中的球形基准座标的数量。第二实验是丝网DOE检查基准定义方法和基准形状。每个系数的变化列在表中。最初应在审查中对贴装力度进行检验。然而当初次进行检测时由于贴装精度的基准座标数量和基准定义的作用所以不能够确定贴装力度的作用。由于这个原因贴装力度常数保持不变应在其它实验中对贴装力度进行检验。   表贴装丝网DOE的变量系 数变量#变量#基准座标数量基准形状圆 形十字形基准定义方法掩膜定义金属定义   在本项研究中使用的三种变量被用于两种实验中这两种实验需要组不同的实验。对实验的元件要进行视觉检测并以公制为单位。   表所列是在丝网实验中保持常数的贴装因素。   表在贴装丝网DOE过程中保持不变的常数系 数参数设置贴装力度kgf贴装速度mmsec贴装加速度缺陷

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