簡(jiǎn)單準(zhǔn)確地測(cè)量芯片部件的方法

近年來(lái)，在印刷電路板封裝技術(shù)領(lǐng)域，明顯可見(jiàn)智能手機(jī)等信息終端和家電產(chǎn)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(shù)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(shù)中存在的問(wèn)題及其評(píng)估、分析時(shí)使用的形狀測(cè)量激光顯微系統(tǒng)、3D輪廓測(cè)量?jī)x的應(yīng)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(shù)十微米）的焊錫膏（錫膏），涂抹在開(kāi)孔的金屬板（金屬掩膜）上，用刮刀（刮片）推開(kāi)抹薄，在印刷后將部件置于回流爐加熱，進(jìn)行焊接的方法。

■回流爐的溫度控制（無(wú)鉛）

通常會(huì)分2個(gè)階段進(jìn)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(shí)間因回流爐的種類(lèi)及所用部件而異。

■表面封裝中發(fā)生的問(wèn)題

■印刷電路板翹曲測(cè)量案例

分析通電時(shí)溫度升高及周?chē)h(huán)境溫度變化導(dǎo)致的印刷電路板翹曲，是否會(huì)造成經(jīng)年變化引起的封裝不良?？蓽y(cè)量從常溫升至260°C高溫的變溫過(guò)程中發(fā)生的印刷電路板翹曲。

■鋁電解電容端子的共面性測(cè)量案例

可測(cè)量會(huì)對(duì)印刷電路板封裝不良及封裝強(qiáng)度造成影響的電容端子平坦度。

■焊錫膏厚度測(cè)量案例

可測(cè)量涂抹在印刷電路板上的焊錫膏的膜厚。

■電阻膜厚度測(cè)量案例

能夠在絲網(wǎng)印刷中轉(zhuǎn)印燒結(jié)前的濕潤(rùn)狀態(tài)下，測(cè)量電阻膜的厚度、體積。
可以在濕潤(rùn)狀態(tài)下測(cè)量膜厚，因此可高效設(shè)置季節(jié)、天氣、燒結(jié)工序的條件。

?芯片電阻器的結(jié)構(gòu)

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(shè)置電極。

角形芯片電阻器的常規(guī)結(jié)構(gòu)

1.       （1）端子電極無(wú)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(jié)及剪切的陶瓷板制成。

電阻體

分為厚膜、薄膜兩種。

電極

經(jīng)由內(nèi)部電極，將電阻體連接到端子電極上。結(jié)構(gòu)約為3層。

保護(hù)膜

為避免濕氣及灰塵直接附著在電阻體表面，涂覆樹(shù)脂或玻璃層。

■電阻皮膜裂紋和剪切深度測(cè)量案例

為了管理芯片電阻值，將其維持在規(guī)格內(nèi)，可測(cè)量電阻膜的剪切長(zhǎng)度、深度。
還能測(cè)量剪切部產(chǎn)生的裂紋的寬度、深度。

?激光調(diào)阻

芯片電阻器通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成各層結(jié)構(gòu)。在陶瓷印刷電路板上會(huì)形成數(shù)百個(gè)以上的電阻體，細(xì)微的印刷狀態(tài)波動(dòng)，會(huì)直接造成電阻值的偏差。
在電阻值存在偏差的狀態(tài)下，作為芯片電阻器的電氣特性無(wú)法進(jìn)入額定范圍，因此必須進(jìn)行調(diào)整電阻值的“激光剪切"工序。激光剪切是在逐一測(cè)量電阻體的同時(shí)用激光進(jìn)行切割，在達(dá)成目標(biāo)電阻值的同時(shí)縮小偏差的工序。

1.       （1）先以低于目標(biāo)電阻值的標(biāo)準(zhǔn)印刷電阻體

2.       （2）通過(guò)剪切電阻體，使電流路徑變窄，電阻值升高

3.       （3）在目標(biāo)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(jù)剪切中的電阻值變化，決定最終剪切長(zhǎng)度及剪切形狀

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

■生胚薄片版型寬度測(cè)量

可以在濕潤(rùn)狀態(tài)下測(cè)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(jié)構(gòu)

夾入誘電體的2塊電極板，就是電容器的基本結(jié)構(gòu)。

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(zhì)的膏狀電極材料

4.       （4）重疊10至1000層并壓接、切斷

5.       （5）進(jìn)行燒制，對(duì)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(huì)收縮10％左右，必須在設(shè)計(jì)尺寸時(shí)預(yù)先考慮到這一點(diǎn)。

?電容器的靜電容量與電極板的面積成正比

并聯(lián)壓接多個(gè)電容器，就等于是電極面積增大、電容器數(shù)量增多，靜電容量提高。
但是這種方法會(huì)增大印刷電路板所占的容積，無(wú)法節(jié)省空間。

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

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