這些微型元器件的貼裝，是可穿戴設(shè)備 PCB 集成化的核心難點之一。今天咱們就用問答的形式，聊聊微型元器件貼裝的那些坑和解決辦法。

 

 

問：可穿戴設(shè)備 PCB 集成化中，微型元器件有哪些特點？常用的封裝類型有哪些？
答：可穿戴設(shè)備用的微型元器件，總結(jié)起來有三個特點：小、輕、精。
“小” 是指尺寸極小，比如電阻電容常用01005 封裝，尺寸只有 0.4mm×0.2mm，比一粒米還小；芯片常用WLCSP（晶圓級芯片封裝） 或QFN（方形扁平無引腳封裝），尺寸只有幾毫米見方。
“輕” 是指重量極輕，一個 01005 封裝的電阻重量不到 0.1 毫克，貼裝時稍微有點氣流就會被吹走。
“精” 是指精度要求高，元器件的引腳間距通常只有 0.3-0.5mm，稍微偏移一點就會導(dǎo)致短路。

 

常用的封裝類型主要有四種：

 

 

問：微型元器件貼裝的核心難點是什么？為什么這么難？
答：微型元器件貼裝的難點，簡直是 “步步驚心”，主要集中在三個方面：
第一，定位精度要求極高。01005 封裝的元器件，貼裝偏移量不能超過 ±0.05mm，相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的一半。如果偏移量太大，就會出現(xiàn)元器件搭在兩條線路上，導(dǎo)致短路。
為什么這么難？因為元器件太小，肉眼根本看不清，全靠設(shè)備的視覺系統(tǒng)定位，一旦視覺系統(tǒng)的精度不夠，或者 PCB 的定位基準(zhǔn)有偏差，就會貼偏。

 

第二，吸嘴選擇與控制難。貼裝微型元器件需要用特制的超細(xì)吸嘴，直徑通常只有 0.2-0.3mm，吸嘴太大會吸到多個元器件，太小則吸不牢。而且吸嘴的真空壓力要精準(zhǔn)控制，壓力太大容易損壞元器件，壓力太小則元器件會掉落。

第三，焊接工藝控制難。微型元器件的焊點很小，焊接時溫度稍微高一點，就會導(dǎo)致元器件燒毀，或者出現(xiàn) “立碑”“虛焊” 等缺陷。比如 01005 電阻，焊接溫度超過 260℃，電阻就會失效；溫度太低，則焊錫融化不充分，出現(xiàn)虛焊。

 

 

問：針對這些難點，有哪些具體的解決對策？
答：要搞定微型元器件貼裝，就得從設(shè)備、工藝、檢測三個方面下功夫，具體對策如下：

 

第一，采用高精度貼裝設(shè)備。
首先，貼片機要選高精度視覺貼片機，配備雙視覺系統(tǒng)：頂部視覺系統(tǒng)用來識別元器件，底部視覺系統(tǒng)用來識別 PCB 的定位基準(zhǔn)，定位精度能達到 ±0.03mm，滿足微型元器件的貼裝要求。
其次，吸嘴要選專用超細(xì)吸嘴，比如 01005 元器件用 0.2mm 直徑的吸嘴，WLCSP 芯片用定制化吸嘴，同時吸嘴要定期清潔，避免堵塞。
最后，貼片機的工作臺要配備真空吸附功能，把 PCB 牢牢固定住，防止貼裝時 PCB 偏移。

 

第二，優(yōu)化焊接工藝參數(shù)。
首先，采用無鉛回流焊工藝，并制定精準(zhǔn)的溫度曲線。以 01005 元器件為例，溫度曲線分為四個階段：預(yù)熱階段（80-150℃，時間 60-90 秒），目的是揮發(fā)助焊劑；升溫階段（150-217℃，時間 30-40 秒），目的是激活助焊劑；焊接階段（217-245℃，時間 30-40 秒），峰值溫度控制在 240-245℃，避免超過元器件的耐溫極限；冷卻階段（245-80℃，時間 60-90 秒），采用緩慢冷卻，減少焊點的應(yīng)力。 其次，在 PCB 的焊盤上印刷超細(xì)焊錫膏，焊錫膏的顆粒直徑要小于 20μm，印刷時采用高精度鋼網(wǎng)，鋼網(wǎng)的厚度控制在 0.05-0.08mm，開口尺寸要和焊盤尺寸匹配，避免焊錫膏過多或過少。

 

第三，強化全流程檢測。
首先，焊錫膏印刷后，用SPI（焊錫膏檢測）設(shè)備檢測印刷質(zhì)量，看焊錫膏的厚度、面積是否符合要求，不合格的直接剔除，避免流入下一道工序。
其次，元器件貼裝后，用AOI（自動光學(xué)檢測）設(shè)備檢測貼裝精度，看元器件是否偏移、是否掉落，發(fā)現(xiàn)偏移的及時調(diào)整。
最后，焊接完成后，用X-Ray 檢測設(shè)備檢測焊點的內(nèi)部質(zhì)量，看是否有虛焊、空洞等缺陷，同時用顯微鏡檢查外觀，確保沒有立碑、橋連等問題。

 

 

問：日常生產(chǎn)中，如何提高微型元器件貼裝的良品率？
答：提高良品率的關(guān)鍵是細(xì)節(jié)管控，比如：

 

    微型元器件貼裝工藝，是可穿戴設(shè)備 PCB 集成化的 “卡脖子” 環(huán)節(jié)，只有把這個環(huán)節(jié)做好，才能做出小巧精致、功能強大的可穿戴設(shè)備。