由于0201元件的体积小、成本低、电流低和功耗少，下一代设计的产品将在消费品、医疗和自动化市场上大展身手。此外，在2005年面世的01005元件将更有助于微型化元件和产品的设计和加工。不过，0201带来的装配线的挑战包括精确置位和竖碑（tombstoning）的问题已经由拾取和放置（pick-and-place）厂家提出来。尽管已经达到了高标准的首次通过合格率，但高效的0201和01005返工工艺依然是众之所求。

返工挑战（Rework Challenges）

0201元件很小，足可穿过针眼。这些元件非常轻且特别紧凑，相邻净宽为0.010英寸甚至更小。这些元件极端小的尺寸和重量，加上实际上不存在的相邻净宽，给返工带来了极大的挑战。

加工设计（Tooling Design）

加工设计是0201返工最关键的环节之一。与装配过程不同，返工加工的设计不仅仅是为了精确地拾取和放置微型元件，还必须在回流焊时避免影响相邻的元件。最关键的设计要考虑真空拾起、相邻净宽和热量传递，所有这些因素都因为元件的极端微型化而变得更加复杂。

传导型或者基于接触型的加热是处理这些微型设备符合逻辑的途径；不过必须克服几个主要的问题。其一是接触面积太小，以致热传递到器件可能不起作用。此外，由于真空拾起通过减少已经非常微小的接触加热面积，真空拾起进入触热嘴过程使热传递问题进一步复杂化了。另外，典型的导热技术使用单点温度控制，可能对器件造成热冲击。尽管在拆移过程由于常常抛开器件不考虑热冲击，但在置换这些热敏陶瓷电容的过程中，热冲击是个非常重要的问题。

现在几种新的导热技术已经面世，其特点为使用可编程、多点热控制、高温传递和集成皮下真空嘴来克服这些问题。其中一种技术使用电流驱动、内置陶瓷加热元件作为热源，而另外一种技术使用从导电嘴排出的热气作为热源。
    

用陶瓷加热元件

拆除（Removal）

用于器件的免清洗助焊剂带有一个小喷嘴注射器。0.006英寸直径的喷嘴将助焊剂分配给这些小器件。当元件抬起时，多余的助焊剂减少了焊料的体积。

应用助焊剂的时候，导热工具预热到一个固定的起始温度，它提供加热的可重复性。预热完成后，头部自动降低。在拆除过程中，迅速回流焊器件，因而不考虑器件的热冲击。一旦器件回流焊，真空装置激活并且0201元件就自动地拆除了。

设计环境的准备（Site Preparation）

助焊剂再加上可控Z轴移开速度的使用，可使得非常微小的焊料从焊点除去。但是会产生一些冰点粘附。在助熔焊点之后，用一个有小焊料池的微型焊接烙铁头或一个小蹄型头使焊点平滑。不推荐使用焊料芯，因为焊点的质地易脆。

拾起（Pickup）

通常，0201元件使用带子和卷盘供应。元件应该直接从包装带中拾取，避免人工使用镊子处理的单调和费时。从包装中拾取必须有可视帮助来把元件准确地放到工具中间，这是因为常规的工业带规格允许0201元件在袋中有更多的移动。高级图像识别系统能自动识别和定位包装带中的0201元件。

排列（Alignment）

元件被拾起并且正确地放到工具中间后，必须将它排列好。与球栅阵列（BGA）要求基于分光器的排列不同，那是由于隐藏焊料的互相连接；而0201元件可以在板层面上使用照相机或者显微镜进行排列。

半自动排列系统要求操作员使用x/y千分尺和θ调节器排列器件。全自动返工系统使用基准识别和元件模型来识别和匹配元件焊盘的特征，而无需操作员的排列工作。

放置（Placement）

重复精确放置这些小器件依赖于若干个机器功能，包括光系统、z轴机械装置如发动机、编码器、轴承和放置控制。另外，半自动返工系统使用操作员排列系统，因而操作员的熟练程度也将成为一个因素。全自动返工系统减少了操作员的参与；因而，放置的精确性完全依赖于机器了。因为元件和焊点都很小，所以放置误差非常有限。此外，0201元件的自我对准能力也很差。
    
 

回流焊（Reflow）

与拆除过程中尽可能迅速拆除元件的目标不同，放置器件的回流焊应该建立在元件厂商推荐的波焊曲线上。0201陶瓷电容是热敏的；因此，要避免突然的温度变化，以免造成热冲击。推荐的温度升高为：2℃/秒。而推荐的0201元件的温度曲线包括预热到160℃；保持160℃30到60秒，接着进行30到60秒的回流焊。

所用焊膏的类型和基座的温度特性都会影响被推荐的曲线。推荐使用非强制冷却，因为它允许在焊点中任何的温度不匹配压力有一个梯度的放松过程。在焊接后马上使用冷却液如酒精去清洁，可能会导致陶瓷电容的毁坏。

总结

下一代陶瓷电容包括0201系列和01005系列将引起新的返工挑战，这是因为它们的尺寸微小、紧密的相邻空间和温度需求所造成的。随着元件尺寸的进一步缩小，使用镊子、放大镜和烙铁的人工返工方法将变得越来越不实用。此外，这些器件的成功返工要求过程的可控性，能够满足这些温度敏感的器件的导热需求。

返工系统能够自动处理的加工能力将变得越来越关键。高级的返工系统，结合完美的导热工具，将会给0201元件提供自动、准确和可控的返工。拥有了正确的技术，0201返工将不再会比BGA返工更加困难或费时，因为机器取代了操作员，解决了这些与微型元件相关的新挑战。

作者简介：
Brian Czaplicki，工程师
Air-Vac Engineering公司技术营销总监
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