繁體中文  
设为首页
加入收藏
欢迎光临SMT技术天地网站,今天是:
Surface Mount Technology
    表面贴装技术:一种现代的电路板组装技术,它实现了电子产品组装的小型化、高可靠性、高密度、低成本和生产自动化。目前,先进的电子产品特别是在计算机及通讯类电子产品组装中,已普遍采用表面贴装技术。本网站主要介绍有关表面贴装技术的基础知识,生产设备,工艺流程,行业质量标准,探讨常见工艺质量问题,发布技术发展新动态及最新的技术文章,同时也介绍电子制造业的其它技术。
 
== 本网站栏目介绍 ==
网 站 首 页
    SMT技术天地网站,由来自深圳的阿红管理,为大家服务。
生 产 前 线
    这里主要介绍SMT基础知识,工艺流程以及SMT 技术新动态。
技 术 文 章
    这里有许多有关SMT技术方面的文章,可要常来看看哟!
会 员 天 地
    SMT从业朋友探讨问题,相互交流的好去处,欢迎您的到来。
联 系 我 们
    您有好的建议或是需要我们的帮助,请联系我们吧!
小型化的趋势

By Dean Casto and Jordan Merhib

  本文介绍,产品设计者越来越多地指定更小的元件,以达到更高的电路板密度和提供更多的产品功能。0201元件使用的增多对PCB“不动产”呈现戏剧性的影响,并且对以前未能投资于小型化趋势的制造商提供了性的投资机遇。

  对0201元件的需求正处于一饿急速上升的阶段。例如,预计到2003年,世界上将制造出超过十万部手机,其中含有超过二百亿个0201元件。将需要更多的制造商来满足这个巨大的需求,并且在设备市场上,伴随而来的变化可能允许那些以前不能投资在高密度元件的人作这样的投资。

递增的复杂性,递减的空间

  在产品设计者中间的趋势是要指定更小的元件,因而增加密度、减小电路板尺寸和提高产品的功能。这种情况正发生在各种各样的产品之中。个人数字助理(PDA, personal digital assistant)现在可以在网上冲浪,并有手机的功能。数字相机变得更小,还提供更清晰的照片和更大的内存;甚至玩具都正在使用更加先进的芯片设计与技术。

Figure 1

  作为这个趋势的结果,0201可能成为无数消费电子产品选择的解决方案,因为它在产品小型化与功能方面提供戏剧性的改善。一般,当从0603转向0402元件时,包装尺寸减少64%。如果使用0.15的间距,那么可以实现67%的尺寸减小。而0201提供甚至更大的尺寸节省,如它们可以将常见的手机电路板减小超过50%,而且不需要改变电路板的设计。

0201的生产趋势

  可上英特网的手机要求高水平的功能性,这正将元件间隔推动到不断更紧的水平。图二说明,只是一个电压控制振荡器制造商在1999年4月到2000年4月之间,0201元件的贴装就增长了6,500,000(从500,000到7,000,000)。在现在的生产中,一些制造商在使用间隔小至0.15mm的产品设计中正取得良好的结果。松下(Panasonic)的Create小组是一个设备供应商,它通过将间隔缩紧到0.12mm来帮助制造商取得最佳的结果。多功能的手机设备和封装中的系统(SiP, system in package)通常使用一种允许0.12mm间隔的更加稳健的基板。

Figure 2
图一、使用0201/0402的0.15mm的元件间隔
与使用0.3mm间隔的0402/0603的测试板

元件小型化趋势

  很清楚,在手机、PDA和数字相机中的预计增长将提高对印刷电路板(PCB)小型化和更小元件的需求。不够明朗的是,其它工业对小型化(包括0402)的潜在需求宽度,以及该需求的及其加速的步伐。例如,华尔街杂志在2000年12月的一篇文章中表明,“特别是电子玩具及其地短缺。短缺不一定是由于需求大(对玩具的)...而是在亚洲的芯片缺货延误了发货。”随着小型化的范围到达更宽的市场和对0402与0201元件需求的增加,结果,其它的具有处理高密度元件能力的制造商将被要求来填补这些膨胀的市场。

Figure 3
图二、一个VCO制造商使用高密度贴装的上升

工艺设计与产品设计

  产品设计,由于其对不断增加的功能性与小型化的需求,传统上推动着设计的趋势。今天,电子制造工艺正变得越来越复杂。2001年的市场领导将回避产品设计的需求,而集中在工艺设计上面,以达到创新和技术收获。

  这个对工艺设计的趋势正使0201的使用产生革命。不是反应式的方法 - 将0201结合到PCB装配中 - PCB制造商正越来越多地在0201的使用上采取进取的方法。他们通过其对一个特定的0201应用的长期可行性而不是短期的采用来评估整个工艺。

通过策略取得成功

  对工艺设计增加的注意力也意味着更多的注意力可以放在大的方面,如控制零件的每百万个错误和达到最大的精度与可靠性,这些都可以带来增加的利益。为了达到这个目的,合约制造商(CM)必须对涉及0201贴装的整个需求作策略上的考虑,例如PCB设计、丝印、贴装、回流和测试、以及检查。

  这一点是关键的,因为工艺和产品设计是同等重要的,但是经常被忽视了。现在与将来的0201使用者将受到一个挑战,那就是怎样达到最佳的0201贴装所必须的复杂参数,同时要权衡利润因素,如错误率。

取得0201能力中的挑战

  知识的获得。CM经常有按时间的出货计划,它限制了CM对于从事高密度工作的可行研究的能力。他们需要评估构成最低投资的是什么、成本的种类、错位率和所期望的可获利数字。以下是对这个难题的一些基本的节省时间的解决方案:

  • 为了在学习曲线上快速起动,直接接触那些具有在电子小型化上集中研究和实际生产经验的设备供应商。
  • 通过和那些已经使用过0201的、清除了工艺改进绊脚石的、和可以提供研究开发资源来帮助在高密度市场实施适当策略的公司一起工作,以减小采用新技术的危险。

  投资的最佳回报不是通过支付合作伙伴的学习曲线开始的,而是通过把合作伙伴的知识与市场优势进行权衡。

  设备的获得。PCB装配市场传统上已经划分为不同的水平、或等级的供应商。财力承担水平随着每个复杂等级和水平逐步上升。在2001年,预计这一点有了改变,因为设备市场将彻底改变。需求在增加,技术更容易获得,市场的开发达到非传统、无等级的关系。以前不能财力上承担高密度市场的OEM和CM将找到可以利用的新的选择与资源,因为0201贴装能力很快成为一个区别和一个竞争优势。

增进0201能力的挑战

  元件与拾取质量。元件制造商正对需求作出反应,以改进品质,从而减少误拾取的数量。对涉及0201元件、设备、操作员影响和编程的拾取错误率的研究,已经指出一些出错的根源是元件本身和载料带。

  当把重点放在0201元件时,关键的参数包括形状(长、宽与方形)与表面(电极上的不规则性)。载体本身也是在丢失率上的重要因素,不同的方面,如顶带和载体带,需要仔细地考虑。Create小组,连同其在日本的工厂,已经对元件尺寸和载体尺寸与载体带的公差作了一些推荐(图3a、3b)。

Figure 4
图三、0201料带的尺寸规格

  在0201拾取与贴装规格中的新发展。为了提高质量,吸取机构要求仔细检查片状元件相对于吸嘴的位置,以及拾取的力量与速度。我们在试验使用了0.1秒的节拍时间(36,000 cph)。在测试期间的拾取错误可以归因于X、Y和Z方向上的偏移。为了进一步定义0201贴装的规格,我们试验了如下标准:在X方向的偏移大于0.15m(0.006")、在Y方向的偏移大于0.15m(0.006")和在Z方向上的控制从0-0.15m(0.006")。

  为了保证适当的吸取程序而不损坏元件,并允许元件的适当的视觉检查,我们定义如下规格:

  • ±0.02mm的X和Y的可重复度
  • 设备在X和Y上有吸取补偿
  • 每个送料器槽的高度受控
  • 带料的进给精度为±0.05mm

  在吸取机构中的关键因素是Z轴的控制符合送料器的高度。为改进这些低重量元件的吸取和避免损伤元件,试验证明在带料送料器处编程一个“吸取间隙”是不明智的。这是一个在吸嘴与元件顶面之间的间隙(元件在凹坑内)。工艺要求使用一种将零件从凹坑内“吸”出的方法,以达到更加可靠的吸取。

  在0201贴装中的新发展。随着更高密度元件贴装的趋势将间隔标准推向0.15mm,用于0201的拾取与贴装设备正受到挑战,以适应现实世界生产环境中的越来越紧凑的公差要求。为了达到这个新的0.15mm的0201间隔标准,拾取与贴装设备必须维持工艺能力指数(Cpk)大于1.5的3σ的0.05mm精度水平,和工艺能力指数(Cpk)大于1.67的6σ的0.10mm精度水平。

工艺能力

  Cpk = USL-LSL
12Ó

Ó = 工艺变量
USL = 统计上限
LSL - 统计下限

  把焦点集中在新的0201设备。这应该从评估一个供应商高密度工业的承诺开始。设备应该是为PCB小型化专门设计的,而不只是作调整。可以处理尺寸大于18"x20"的板和贴装0201的机器应该会得到垂询。供应商应该有现在在生产中使用0201的机器。

  当评估设备能力时,重要的是要知道在双面胶带上的演示不代表现实世界的生产环境,因此,不足以说明设备的能力。用双面胶带,不能确认或评估在相邻元件上的吸嘴干涉。吸嘴干涉可能是贴装错位的重要原因。最小的吸嘴和轮廓将提供最精确的贴装而不产生干涉,并允许空间灵活性的增加。

  还有几个其它关键的因素要考虑:吸取的可靠性和料带的问题、元件尺寸与形状、机器从送料器吸取而不伤害的能力、以及视觉检查设备。一旦吸取后,元件的间隔在产品质量中起很大作用。设备必须能够一精密的0.15mm间隔准确地贴装0201元件,因为这很快成为一个关键的工业要求。

  随着0201被指定在大量的产品中,元件间隔也将成为CM中间的一个不同点。主要地,这是因为小型化与高密度制造的推动因素是尺寸的减小 - 或者接纳更多的功能,或者减小最终产品的整体尺寸,或者两者都要。这些目标不可能有效地实现,如果0201元件以0402的间隔参数贴装。

  抓住市场机遇的趋势。在设备中的长期投资应该通过预测需求来决定 - 它是否能满足未来需求的要求。在PCB中减小尺寸、增加功能的趋势,可能仍将保持在市场需求和工业趋势的主流 - 并可能为CM提供一个可不断增长利润的机遇。随着工业将注意力从产品转移到工艺设计,技术获取的成本将减少。那些以前不能供得起参与竞争的CM将有新的机遇把固定资产投资在小型化的趋势上面。

  Jordan Merhib, national sales manager, and Dean Casto, sales administration manager, can be reached at Panasonic's Create Group, 9377 W. Grand Ave., Franklin Park, Il. 60131; (847)288-4487 or (847) 288-4263; E-mail: jmerhib@panasonicfa.com and dcasto@panasonicfa.com.  

声   明:本站的内容仅供网友个人学习和研究用,若其真正的版权拥有者发现本站部分内容有伤害到您或您公司的利益,有侵犯您版权之嫌的,请来信告知,我马上删除这些内容。任何涉及商业赢利目的时不能使用本站信息!否则产生的一切后果将由使用者自己承担,本站不负任何责任。如您发现本网站有链接错误或者其它问题,请及时反馈给我

建议使用IE5.0以上,最佳分辨率1024x768浏览本站。

SMTonline.CN© Copyright 2010~2013 SMTonline.CN  All Rights Reserved.