就像0402元件正在快速取代0603元件的优势地位一样，0201元件也将成为下一代重要的无源元件。


0201元件市场前景广阔


同0402元件刚出现时一样，元件翘起和焊点粘连是0201最主要的缺陷。但是同上一代元件的工艺相比，0201所用的敷料、模板、定位及回火炉都有显著的不同。同时，还有其他诸如集成无源元件一类的技术可能会影响0201元件的发展。但总的来说，0201将随着时间的变化越来越常见。尽管0201可能永远都达不到0402元件所达到的应用水平，但到2010年，它将在那些小尺寸设备中成为越来越重要的无源元件。

无源元件的应用在电子系统中随处可见，起着电阻、电容和电感的作用。在典型的电子系统中，它们的数量通常是有源器件的10倍以上。比如在诺基亚3285 CDMA手机中，共有581个无源元件，却只有18个有源器件，比例达到了32:1。在典型的电子系统中，无源元件占到了元件数的90％、电路板面积的40％以及焊点的30％。目前，最主要的无源元件仍然是离散并基于陶瓷的，其形状也是标准的。如今最小的无源元件——0201元件，已经在诸如射频模块一类的装置中大量使用了。

1977年的时候，一个典型的无源元件的表面积大约是3.2mm 1.6mm (1206)；1987年，最常见的0805的尺寸是2.0mm 1.25mm；到上个千年结束的时候，0603的尺寸是1.6mm 0.80mm，它的应用是最广泛的；而0402的尺寸只有1.0mm 0.50mm，它将在今年成为最流行的无源元件。0201的尺寸是最小的，只有0.60mm 0.30mm，它已经在射频电路、助听器和PC板卡中得到了广泛应用。同0402相比，0201在面积和重量上都小5倍，这使得它对小型的便携设备具有很强的吸引力。

目前，0201的年产量是68亿只，仅占所有无源元件产量的0.6％。它的市场份额很小，而售价却比0402和0603要高得多：目前是0402的3、4倍。所以，设计人员只有在电路板空间要求极为严格时才使用0201。很明显，0201的优势就是它的面积小。

可能在相当长的时间里，使用大型电路板的设备都不会使用小型无源元件。但即使在非便携设备中，0201也是有用的。由于它们尺寸小，退耦电容就可以同I/O电路离得更近，从而提高性能。在未来的10到15年内，0201的使用范围一定会逐步扩大，并有望拥有30％以上的市场份额。当然，它主要的市场还是便携设备。


面临的主要问题


要使用0201无源元件，必须提高贴装设备的精度，这就要求在设备上进行投资。因此，设备的投资周期也会影响到0201的应用前景。举例来说，0402元件已经出现了6年之久，但直到如今它才开始在移动电话之外的领域内得到应用。并且0402同0201之间也有较大的差别，使用0402并不需要对使用上一代0603的设备进行大的改动。而0201元件所需的处理工艺、贴装设备以及较高的成本都使它难以在同样的时间内达到0402的应用水平。并且0603和0402都不能同0201混合在一起使用，因为它们所用的模板厚度以及回火炉的样式都很不相同。

理论上，0201的成本应该比0402低，因为在同样的一块板子上能制造出更多的元件。但生产商从产量和起动费用的角度来考虑，会在刚开始的几年里多收一些钱。随着0201元件产量的提升，它同上一代器件之间的价格差将会越来越小，这种更小、更轻的无源元件将会更加重要。2002年底，0201元件的价格有望降至1美分，而产量将会大幅度提高。


工艺缺陷


除去价格问题，0201元件的焊接工艺也会有许多问题。已经发现的有元件翘起及焊点粘连等。焊剂的类型、衬垫的设计、模板的设计、元件之间的空间、元件的朝向以及回火气氛等都是影响最终产品的重要因素。

在靠元件的一边进行定位、而又没有对准的时候，就会发生翘起。这主要发生在元件一边拉得比另一边更紧的情况下，可能有以下原因：元件的一边比另一边熔化得快，因此就在焊锡的表面产生了应力；焊剂浸润时间（焊剂浸润焊料的时间）不一致；所用衬垫或元件脚焊接性能过差；加热速度太快或焊剂处理时间不够等。

焊点粘连则是由于两个焊点之间的焊料互相连接而形成一个电流的通路，它会引起不希望出现的短路，通常是由于敷料淀积性能欠佳所致。

通常，用非洁净敷料比水溶性敷料的焊接效果要好。一个解释是因为使用水溶性敷料时，焊剂的活动性能会增强；另一个原因是因为用氮气代替空气做退火保护气会引起缺陷。在氮的保护下，氧气更少，这样浸润就更快，也就会引起两个结点的拉力不均衡。而空气退火会使焊点浸润慢一点，这样两边的拉力就比较平衡一些。

在所有的情况下，翘起都比焊点粘连发生得多，但不论哪种缺陷都是很严重的问题。其解决方案有退火处理、调整线路板设计、使元件朝向更加一致以及在设计上考虑到热量平衡等。


贴装问题


从0402转向0201还有其他的许多问题要考虑。贴装设备的安装精度要提高，这就要求吸气嘴的尺寸要比0402或0603的设备小，而定位精度要提高。进料器的尺寸精度和感应精度也必须相应提高。对定位的识别方法也必须进行改进，才能处理这种更小的元件，特别是高度也更小的0201无源元件。

0402无源元件最初也面临着同样的挑战，因此开始时它也被完全限定在要节省空间的设计里。而现在人们对0402的理解更深，设备也更齐全，所以它就能走出便携设备的领域。人们也逐渐认识到它比前一代无源元件成本更低的事实。对0201的接受过程是不是也如此则完全不确定。一方面，人们为它能节省空间和设计更灵活喝彩。这从现在已经可以处理0201元件的工厂数目就能看出来，而这也被看成是0201成功的一个关键因素。另一方面，并不是所有的设备都能从节省空间上得到好处。

在面对小尺寸、小重量的迫切需求时，材料供应商（包括敷料和焊剂供应商）都有不少改进的空间，以增加它们在市场上取胜的机会。设备供应商也必须提高设备的精度，包括模板、贴装设备以及退火炉，同时还要提高光学设备——包括用于装配和测试的设备——的精度。这就需要额外的投资，考虑到0201比更大尺寸的元件要贵许多，这种投资能否获得批准就很难讲了。这又会引起人们对集成无源元件的重新思考，因为它也能节省大体相当的空间，而设计成本更低。

集成无源元件又怎样呢？许多公司都已经生产出了硅基薄膜（film-on-silicon）元件，它也可以提供各种无源元件（电容、电阻和电感）的简单功能。因为这种元件足够便宜，又可以象现成元件那样使用，所以在专门功能模块中相当成功，已经替代了一些离散元件。而过去这种元件都使用SOP或SOT封装，而这会增加成本和元件尺寸，所以通常没有竞争力。在集成电路数目有限、或整机对尺寸相当敏感时尤其如此。
(小培)