随着电子产品中无源元件的尺寸不断缩小，电子制造商必须开发出各种返工这类元件的方法来维护和支持PCB组装工艺。0201封装的尺寸很小，只有0.02x0.01英寸，与其他尺寸比较大的封装相比，返工0201封装需要水平更高的返工技巧。IPC-7711和IPC-7721在“电子组件的返工、改装和维修[1]”的3.3.X这一节概述针对这种尺寸的电阻器与电容器的各种返工方法。我将在本文中比较其中的几种返工方法并作概要说明。

由于0201封装尺寸成为主流封装尺寸已有很多年了，组件中出现焊接缺陷非常常见。对于这种0201封装类型，很常见的缺陷是元件立碑，在通常情况下，这是由于焊盘在加热时的温度上升速率不一致造成的。各个焊盘的热质量不均衡可能会导致其中某个焊盘的温度上升速率和其他的焊盘不一样。例如，如果几个0201焊盘中的一个焊盘连接到散热接地层，而其他的焊盘没有连接散热接地层，那么，没有连接散热接地层的焊盘都会以更快的速率升温。这种不均衡升温会导致元件发生立碑缺陷，这是由于熔融的焊锡把元件的一侧推高，导致元件立碑。

众所周知，越轻、越小的元件越容易受这种立碑现象的影响。如果焊盘的尺寸不一样，由于比较大的焊盘在加热时的升温速率会比较慢，因此也会产生类似的结果。焊盘的尺寸会影响缺陷率；焊盘的尺寸越小，产生的缺陷率越高[2]。元件在X方向和Y方向的贴装偏移是导致这些封装在回流焊后缺陷率高的主要原因之一。这意味着组装商必须通过恰当贴装编程、喷嘴保养，以及合适的贴装压力来控制这些贴装元件的参数，使贴装具有一致性。此外，0201封装的焊盘尺寸非常小，这使焊膏印刷的一致性面临挑战，这也会造成各种缺陷。

移出与替换0201封装元件的最常使用的技术是使用手工电焊系统。这种手工电焊返工技术要用微小的镊子或微型马蹄状烙铁头来移出无源元件。在使用微型马蹄状烙铁头移出元件时，要确保在烙铁头尖端的平表面上有锡，这些锡会帮助传导热量。在放置时，要把适当的液态助焊剂涂布在焊盘上，并用镊子的尖端把0201元件向下压在焊盘上，马蹄状铬铁头的尖端接触焊盘一侧2-3秒，使铬铁头尖端上的焊锡回流。在焊盘的另一侧进行同样的操作，完成贴装。

有一种更快的手工焊接方法，这种方法使用的烙铁头尖端是一种手动微型镊子。这些镊子可以在0201元件的两端同时回流焊锡，用来移出或更换元件。这种烙铁头的尖端本身是易碎的结构，很容易损坏，这意味着进行焊接的技术人员在工作时要非常小心。由于返工对象几何尺寸很小，焊接技术人员的技巧和耐心都要达到很高的水平。无论使用什么样的烙铁头，在元件移出后的返工位置准备工艺中，返工技术人员都必须非常小心谨慎，因为焊盘表的面积非常小，这意味着损坏焊盘或者把焊盘抬起的可能性非常高。虽然手工焊接是用来移出或更换0201元件的最快方法，但这要求操作人员有高超的技巧和灵活性。

在返工这些尺寸很小的无源器件时，焊接技术人员使用的另一种回流方法是使用热空气源。可以用来回流0201元件的热空气源有受控的热空气源（闭路返工系统）和不能控制的热空气源（热空气枪或手持热空气设备）。这些热空气源必须是气流能力比较低，以避免干扰焊点或者将元件吹离焊盘。和手工焊接返工方法相比，由于这种热空气返工方法在返工时有几个工艺步骤，需要一些时间，因此，这种受控热源限制了返工的生产量。可视分离返工系统可以帮助操作人员把更换的元件对准焊盘，降低返工这些小封装的技能水平要求。

使用热空气回流热源的缺点是和返工元件相邻元件中的热敏感元件可能会在返工位置的焊接或去焊工艺中也被回流。为了防止热空气源干扰这些相邻的元件，必须把它们和热源隔离。这进一步增加返工工艺的时间。在使用热空气返工系统时，要使用专门设计的热空气喷嘴推出低流量的热气流来移出元件。和手工焊接方法相比，更换0201元件时，高分辨率的摄像头和返工系统的精确X-Y调节结合，元器件的移出和放置更加精确，并且这样的返工具有可重复性。

由于手工焊接0201封装要求技术水平很高的焊接技术人员，而热空气返工热源容易干扰回流的焊锡或者使重量很轻的0201封装偏离贴装位置，因此，在返工这些封装时，使用红外回流热源替代热空气热源是一个好办法。在进行返工的回流循环时，红外返工系统不使用任何气流，因此可以避免出现热空气返工时和热空气源有关的所有问题。红外热源可以在移出这些小元件之前快速完成对这些小元件体的加热。

作为红外返工系统的一个部件，放大装置和微型真空吸嘴一起，一旦要移出的0201元件下面的焊锡达到液相状态，微型真空吸嘴就可以移出元件。通过使用红外BGA返工系统和返工这些0201封装技术人员高水平的技能和灵活性，就不会有来自热空气源的正向气流的不利风险，这使红外回流热源成为返工这些元件的理想方法。

参考文献：

1. IPC, “IPC-7351 Generic Requirements for Surface-Mount Design and Land Pattern Standard,” Bannockburn, Illionis, 2015

2. Paul Neathway, et al. “A Study of 0201’s and Tombstoning in Lead-Free Systems,” Proceedings of SMTAI, 2014

作者简介：

Bob Wettermann是BEST公司的负责人，BEST公司是一家合同制返工和维修工厂，总部设在美国芝加哥。

*来源：《SMT China 表面组装技术》

OLED的电路驱动