由于0201元件的體積小、成本低、電流低和功耗少，下一代設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將在消費(fèi)品、醫(yī)療和自動(dòng)化市場(chǎng)上大展身手。此外，在2005年面世的01005元件將更有助于微型化元件和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工。不過，0201帶來的裝配線的挑戰(zhàn)包括精確置位和豎碑（tombstoning）的問題已經(jīng)由拾取和放置（pick-and-place）廠家提出來。盡管已經(jīng)達(dá)到了高標(biāo)準(zhǔn)的首次通過合格率，但高效的0201和01005返工工藝依然是眾之所求。

返工挑戰(zhàn)（Rework Challenges）

0201元件很小，足可穿過針眼。這些元件非常輕且特別緊湊，相鄰凈寬為0.010英寸甚至更小。這些元件極端小的尺寸和重量，加上實(shí)際上不存在的相鄰凈寬，給返工帶來了極大的挑戰(zhàn)。

加工設(shè)計(jì)（Tooling Design）

加工設(shè)計(jì)是0201返工最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。與裝配過程不同，返工加工的設(shè)計(jì)不僅僅是為了精確地拾取和放置微型元件，還必須在回流焊時(shí)避免影響相鄰的元件。最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要考慮真空拾起、相鄰凈寬和熱量傳遞，所有這些因素都因?yàn)樵臉O端微型化而變得更加復(fù)雜。

傳導(dǎo)型或者基于接觸型的加熱是處理這些微型設(shè)備符合邏輯的途徑；不過必須克服幾個(gè)主要的問題。其一是接觸面積太小，以致熱傳遞到器件可能不起作用。此外，由于真空拾起通過減少已經(jīng)非常微小的接觸加熱面積，真空拾起進(jìn)入觸熱嘴過程使熱傳遞問題進(jìn)一步復(fù)雜化了。另外，典型的導(dǎo)熱技術(shù)使用單點(diǎn)溫度控制，可能對(duì)器件造成熱沖擊。盡管在拆移過程由于常常拋開器件不考慮熱沖擊，但在置換這些熱敏陶瓷電容的過程中，熱沖擊是個(gè)非常重要的問題。

現(xiàn)在幾種新的導(dǎo)熱技術(shù)已經(jīng)面世，其特點(diǎn)為使用可編程、多點(diǎn)熱控制、高溫傳遞和集成皮下真空嘴來克服這些問題。其中一種技術(shù)使用電流驅(qū)動(dòng)、內(nèi)置陶瓷加熱元件作為熱源，而另外一種技術(shù)使用從導(dǎo)電嘴排出的熱氣作為熱源。
    

用陶瓷加熱元件

拆除（Removal）

用于器件的免清洗助焊劑帶有一個(gè)小噴嘴注射器。0.006英寸直徑的噴嘴將助焊劑分配給這些小器件。當(dāng)元件抬起時(shí)，多余的助焊劑減少了焊料的體積。

應(yīng)用助焊劑的時(shí)候，導(dǎo)熱工具預(yù)熱到一個(gè)固定的起始溫度，它提供加熱的可重復(fù)性。預(yù)熱完成后，頭部自動(dòng)降低。在拆除過程中，迅速回流焊器件，因而不考慮器件的熱沖擊。一旦器件回流焊，真空裝置激活并且0201元件就自動(dòng)地拆除了。

設(shè)計(jì)環(huán)境的準(zhǔn)備（Site Preparation）

助焊劑再加上可控Z軸移開速度的使用，可使得非常微小的焊料從焊點(diǎn)除去。但是會(huì)產(chǎn)生一些冰點(diǎn)粘附。在助熔焊點(diǎn)之后，用一個(gè)有小焊料池的微型焊接烙鐵頭或一個(gè)小蹄型頭使焊點(diǎn)平滑。不推薦使用焊料芯，因?yàn)楹更c(diǎn)的質(zhì)地易脆。

拾起（Pickup）

通常，0201元件使用帶子和卷盤供應(yīng)。元件應(yīng)該直接從包裝帶中拾取，避免人工使用鑷子處理的單調(diào)和費(fèi)時(shí)。從包裝中拾取必須有可視幫助來把元件準(zhǔn)確地放到工具中間，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)的工業(yè)帶規(guī)格允許0201元件在袋中有更多的移動(dòng)。高級(jí)圖像識(shí)別系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別和定位包裝帶中的0201元件。

排列（Alignment）

元件被拾起并且正確地放到工具中間后，必須將它排列好。與球柵陣列（BGA）要求基于分光器的排列不同，那是由于隱藏焊料的互相連接；而0201元件可以在板層面上使用照相機(jī)或者顯微鏡進(jìn)行排列。

半自動(dòng)排列系統(tǒng)要求操作員使用x/y千分尺和θ調(diào)節(jié)器排列器件。全自動(dòng)返工系統(tǒng)使用基準(zhǔn)識(shí)別和元件模型來識(shí)別和匹配元件焊盤的特征，而無需操作員的排列工作。

放置（Placement）

重復(fù)精確放置這些小器件依賴于若干個(gè)機(jī)器功能，包括光系統(tǒng)、z軸機(jī)械裝置如發(fā)動(dòng)機(jī)、編碼器、軸承和放置控制。另外，半自動(dòng)返工系統(tǒng)使用操作員排列系統(tǒng)，因而操作員的熟練程度也將成為一個(gè)因素。全自動(dòng)返工系統(tǒng)減少了操作員的參與；因而，放置的精確性完全依賴于機(jī)器了。因?yàn)樵秃更c(diǎn)都很小，所以放置誤差非常有限。此外，0201元件的自我對(duì)準(zhǔn)能力也很差。
    
 

回流焊（Reflow）

與拆除過程中盡可能迅速拆除元件的目標(biāo)不同，放置器件的回流焊應(yīng)該建立在元件廠商推薦的波焊曲線上。0201陶瓷電容是熱敏的；因此，要避免突然的溫度變化，以免造成熱沖擊。推薦的溫度升高為：2℃/秒。而推薦的0201元件的溫度曲線包括預(yù)熱到160℃；保持160℃30到60秒，接著進(jìn)行30到60秒的回流焊。

所用焊膏的類型和基座的溫度特性都會(huì)影響被推薦的曲線。推薦使用非強(qiáng)制冷卻，因?yàn)樗试S在焊點(diǎn)中任何的溫度不匹配壓力有一個(gè)梯度的放松過程。在焊接后馬上使用冷卻液如酒精去清潔，可能會(huì)導(dǎo)致陶瓷電容的毀壞。

總結(jié)

下一代陶瓷電容包括0201系列和01005系列將引起新的返工挑戰(zhàn)，這是因?yàn)樗鼈兊某叽缥⑿　⒕o密的相鄰空間和溫度需求所造成的。隨著元件尺寸的進(jìn)一步縮小，使用鑷子、放大鏡和烙鐵的人工返工方法將變得越來越不實(shí)用。此外，這些器件的成功返工要求過程的可控性，能夠滿足這些溫度敏感的器件的導(dǎo)熱需求。

返工系統(tǒng)能夠自動(dòng)處理的加工能力將變得越來越關(guān)鍵。高級(jí)的返工系統(tǒng)，結(jié)合完美的導(dǎo)熱工具，將會(huì)給0201元件提供自動(dòng)、準(zhǔn)確和可控的返工。擁有了正確的技術(shù)，0201返工將不再會(huì)比BGA返工更加困難或費(fèi)時(shí)，因?yàn)闄C(jī)器取代了操作員，解決了這些與微型元件相關(guān)的新挑戰(zhàn)。

作者簡(jiǎn)介：
Brian Czaplicki，工程師
Air-Vac Engineering公司技術(shù)營(yíng)銷總監(jiān)
聯(lián)系電話： (203) 888-9900
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