簡單準確地測量芯片部件的方法

簡單準確地測量芯片部件的方法

近年來，在印刷電路板封裝技術領域，明顯可見智能手機等信息終端和家電產品逐漸小型化、輕量化和薄型化，芯片電阻器、陶瓷電容器等電子部件的尺寸也日漸縮小。隨著電子部件的小型化，印刷電路板封裝密度變得更高，封裝技術難度也在不斷提升。下面將介紹電子元件和印刷電路板封裝技術中存在的問題及其評估、分析時使用的形狀測量激光顯微系統、3D輪廓測量儀的應用案例。

■芯片部件的封裝方法

隨著電子部件的小型化與印刷電路板封裝的高密度化，回流焊正在逐步成為主流的金屬電焊方式。

■何謂回流焊

將均勻混合助焊劑及顆粒狀小焊錫（數十微米）的焊錫膏（錫膏），涂抹在開孔的金屬板（金屬掩膜）上，用刮刀（刮片）推開抹薄，在印刷后將部件置于回流爐加熱，進行焊接的方法。

■回流爐的溫度控制（無鉛）

通常會分2個階段進行加熱。第1次加熱維持印刷電路板的溫度均勻，第2次加熱溶融焊錫膏。加熱溫度及時間因回流爐的種類及所用部件而異。

■表面封裝中發生的問題

■印刷電路板翹曲測量案例

分析通電時溫度升高及周圍環境溫度變化導致的印刷電路板翹曲，是否會造成經年變化引起的封裝不良。可測量從常溫升至260°C高溫的變溫過程中發生的印刷電路板翹曲。

■鋁電解電容端子的共面性測量案例

可測量會對印刷電路板封裝不良及封裝強度造成影響的電容端子平坦度。

■焊錫膏厚度測量案例

可測量涂抹在印刷電路板上的焊錫膏的膜厚。

■電阻膜厚度測量案例

能夠在絲網印刷中轉印燒結前的濕潤狀態下，測量電阻膜的厚度、體積。
可以在濕潤狀態下測量膜厚，因此可高效設置季節、天氣、燒結工序的條件。

?芯片電阻器的結構

芯片電阻器指的是主要適用于表面封裝的角板形小型固定電阻器，在磁器等絕緣基體的表面形成電阻元件，并在兩端設置電極。

角形芯片電阻器的常規結構

1.       （1）端子電極無引線

2.       （2）可焊接或壓焊

* 還有MELF型（圓柱形），但很少使用。

陶瓷（印刷電路板）

用耐電阻體燒結及剪切的陶瓷板制成。

電阻體

分為厚膜、薄膜兩種。

電極

經由內部電極，將電阻體連接到端子電極上。結構約為3層。

保護膜

為避免濕氣及灰塵直接附著在電阻體表面，涂覆樹脂或玻璃層。

■電阻皮膜裂紋和剪切深度測量案例

為了管理芯片電阻值，將其維持在規格內，可測量電阻膜的剪切長度、深度。
還能測量剪切部產生的裂紋的寬度、深度。

?激光調阻

芯片電阻器通過絲網印刷形成各層結構。在陶瓷印刷電路板上會形成數百個以上的電阻體，細微的印刷狀態波動，會直接造成電阻值的偏差。
在電阻值存在偏差的狀態下，作為芯片電阻器的電氣特性無法進入額定范圍，因此必須進行調整電阻值的“激光剪切"工序。激光剪切是在逐一測量電阻體的同時用激光進行切割，在達成目標電阻值的同時縮小偏差的工序。

1.       （1）先以低于目標電阻值的標準印刷電阻體

2.       （2）通過剪切電阻體，使電流路徑變窄，電阻值升高

3.       （3）在目標電阻值停止剪切，縮小芯片間的偏差

電阻值升高示意圖

根據剪切中的電阻值變化，決定最終剪切長度及剪切形狀

根據直線切割和L切割的切割長度的電阻值變化，L切割最終切割部的精度高，且可減少細微裂紋在終端部的影響。

■生胚薄片版型寬度測量

可以在濕潤狀態下測量生胚薄片（誘電體）的版型寬度、厚度。

?芯片積層陶瓷電容器的結構

夾入誘電體的2塊電極板，就是電容器的基本結構。

1.       （1）將作為陶瓷誘電體材料的鈦酸鋇BaTiO3等誘電材料涂抹在載體薄膜上

2.       （2）烘干制成生胚薄片

3.       （3）在生胚薄片上印刷含有鈀、銀、鎳等物質的膏狀電極材料

4.       （4）重疊10至1000層并壓接、切斷

5.       （5）進行燒制，對外部端子鍍銀后，制成芯片積層陶瓷電容器

陶瓷在燒制中會收縮10％左右，必須在設計尺寸時預先考慮到這一點。

?電容器的靜電容量與電極板的面積成正比

并聯壓接多個電容器，就等于是電極面積增大、電容器數量增多，靜電容量提高。
但是這種方法會增大印刷電路板所占的容積，無法節省空間。

因此，積層陶瓷芯片電容器則通過交互多層堆疊陶瓷誘電體和內部電極的方式，兼顧了小型化和大容量化。

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