01005 組裝指南：PCB 設計、鋼網、供料器靜電與回流焊

圖：指尖上的六種 SMD 電容，由左至右為 01005、0201、0402、0603、0805 和 1206。照片：Filip Wahlberg，CC BY-SA 4.0，來自 Wikimedia Commons

上圖中最小的電容是 01005，長 0.4 mm、寬 0.2 mm。更小的 008004 尺寸也存在，但除了手機和模組製造商外並不常見，因此對大多數設計師而言，01005 是被動元件的實際下限。這也是許多在 0402 和 0201 上有效的組裝規則開始失效的尺寸。

原因在於尺寸縮放。將 0603 電容的每個尺寸縮小四倍，就會得到 01005，而元件重量會縮小 64 倍。熔融焊錫對每個端子的拉力取決於潤濕邊緣長度，只會減少約四倍；靜電吸力取決於表面積，則會減少約 16 倍。

因此，相對於自身重量，焊錫對 01005 的拉力約是對 0603 的 16 倍，而靜電吸力約是 4 倍。這在線路上會表現為元件從載帶中跳出、回流焊期間元件豎起，以及焊膏在熔化前已經氧化。

本指南不重複一般 SMT 理論，而是專注於 01005 尺寸下會改變的內容：焊盤設計、鋼網和焊膏、供料器靜電、氮氣回流焊、檢查，以及這些因素對首次通過良率的影響。

什麼是 01005 元件？

01005 是英制尺寸代碼。按字面看，它似乎代表 0.010 × 0.005 英寸，但實際元件尺寸約為 0.016 × 0.008 英寸，即 0.4 × 0.2 mm，而公制代碼 0402 正好直接描述這個尺寸。

這是被動元件中最常見的命名陷阱：01005 英制等於 0402 公制，而 0402 英制等於 1005 公制，其面積大於前者六倍以上。當資料表或 BOM 中出現「0402」時，訂購前應先確認使用的是哪一套尺寸系統。

如需完整尺寸代碼和封裝圖形清單，請參閱我們的 SMD 電阻封裝尺寸完整指南。

圖：以相同比例繪製的 01005、0201 和 0402 晶片外形。

為什麼 01005 不只是更小的 0201？

從 0201 轉到 01005 只是尺寸表中的一步，但這一步會讓原本遠低於焊盤尺寸的容差，開始佔據焊盤很大比例。

典型 01005 焊盤寬度約為 0.2 mm。三種容差會同時作用：裸板上的阻焊對位、印刷機中的鋼網與電路板對位，以及貼片機的放置精度。

在運作良好的生產線上，每項誤差可能只有幾十微米。對於接近 1 mm 寬的 0603 焊盤，50 µm 偏移只約佔寬度的 5%，很容易被裕量吸收。

對於約 0.3 mm 寬的 0201 焊盤，50 µm 已經約佔 17%。而在 01005 焊盤上，這相當於四分之一的寬度；不同步驟的偏移可能在單一步驟仍未超出規格前，便已經累積。

因此，01005 組裝並不依賴某一項特殊技術，而是要求所有步驟同時保持在更嚴格的窗口內。

圖：以相同比例繪製 0603 焊盤和 01005 焊盤上的相同 50 µm 偏移。

01005 的 PCB 設計規則

表面處理

標準 HASL 不適合 01005。熱風整平會留下拱起且不均勻的焊料層，而對於 0.2 mm 焊盤而言，這種高度變化相對於上方印刷的焊膏沉積非常大，焊膏厚度通常只相當於鋼網厚度。

元件可能坐落不均、移位，或更容易出現墓碑效應。ENIG 和 OSP 可以提供平整表面，更適合這個狹窄製程窗口。在 JLCPCB，帶有 0201 或 01005 元件的電路板會採用 ENIG，訂購頁面會自動為你設定。如需完整比較，請參閱如何選擇合適的表面處理和 HASL 與 ENIG 比較。

焊盤定義

NSMD（非阻焊層定義）焊盤通常是 01005 的標準選擇。銅箔本身定義可焊區域，而阻焊開口會稍微大於銅箔，因此小幅阻焊偏移不會改變焊盤尺寸。

在這個尺寸下，焊盤與阻焊開口之間的間距每側只有幾十微米，因此需要了解阻焊層和銅箔未完全對齊時會發生什麼。

只要偏移小於間距，焊盤仍然是 NSMD。當偏移量大於間距時，阻焊層就會在一側覆蓋銅箔，使該側變成阻焊層定義，並改變該端的潤濕面積。

JLCPCB 使用 LDI 為阻焊層成像，支援低至與焊盤 1:1 的開口。應採用元件資料表中的焊盤圖形，不要直接將 0201 封裝縮小；如需更多背景，請參閱我們的 焊盤設計指南。

圖：偏移小於阻焊間距時焊盤保持 NSMD；偏移較大時阻焊層覆蓋銅箔並使該邊變成阻焊層定義。

兩個焊盤之間的熱平衡

兩個焊盤加熱不均，是 01005 出現墓碑效應最常見的原因之一。如果一個焊盤連接到寬走線或接地平面，而另一個焊盤連接到細走線，兩端就會在不同時間達到液相線溫度。

先潤濕的那一端會拉動元件，而 01005 幾乎沒有重量可以抵抗這個力量。我們的 PCB 墓碑效應指南會更詳細介紹這項缺陷。

應讓相同線寬的走線連接到兩個焊盤，並透過熱焊盤將其中一個焊盤連接到平面，而不是直接連接。不要將過孔放入焊盤，並在過孔與焊盤之間保留阻焊層，以免過孔將其中一端的焊錫吸走。

圖：直接連接接地平面的焊盤升溫較慢，使另一端先潤濕並拉起元件；匹配走線可讓兩端同時熔化。

元件間距

使用 01005 的原因正是節省空間，但仍然要為焊膏印刷和 AOI 檢查保留足夠間距。較高的相鄰元件可能阻擋 AOI 的斜向視線，而緊貼 01005 的大型元件可能減慢鄰近焊盤的加熱，造成上述熱不平衡。

鋼網和焊膏：簡要重點

鋼網設計在其他文章中已有詳細介紹，本節只討論 01005 特有的要求。

最重要的數字是面積比，即開口面積除以開口壁面積。它可以預測焊膏能否從開口轉移到焊盤，還是會留在開口內。IPC-7525 將 0.66 設為可靠脫模的最低參考值。

以典型 01005 焊盤使用的 0.20 × 0.20 mm 開口為例。使用 0.10 mm（4 mil）鋼網時，面積比為 0.50，明顯低於指南要求。厚度為 0.08 mm 時，面積比升至約 0.63；使用 3 mil（0.076 mm）鋼網時，則達到約 0.66。

因此，01005 通常需要約 3 mil 厚的鋼網，而且通常會採用奈米塗層，因為塗層有助於低面積比下的焊膏脫模。JLCPCB 為其製造的各種鋼網提供奈米塗層；詳情請參閱奈米塗層如何影響 SMT 鋼網性能。

圖：0.20 × 0.20 mm 開口的面積比：4 mil 鋼網為 0.50，3 mil 鋼網約為 0.66。

焊膏粉末尺寸也遵循相同邏輯。一項常見經驗法則是，最窄開口寬度至少應容納 5 顆最大粉末顆粒。對於 200 µm 開口，這表示顆粒尺寸不應大於約 40 µm。

Type 4 焊膏（20–38 µm）接近這個限制，在設計良好的開口上可以使用；但 Type 5（15–25 µm）能提供更多裕量，因此通常更適合 01005。較細粉末也有成本：顆粒越多，會產生越大的可氧化表面積，這一點會在氮氣段落再次說明。

混合電路板更具挑戰。01005 被動元件旁邊可能有功率電感或連接器，需要較薄鋼網；大型元件則需要更多焊膏。對許多電路板而言，可以使用一張薄鋼網，再為大型元件放大開口，便能提供足夠焊膏。

如果這樣仍然不足，通常會使用階梯鋼網，在小元件區域較薄，在大型元件下方較厚，但成本和交期也會增加。階梯鋼網的邊緣需要保留禁佈空間，因此應提前規劃 01005 元件與大型元件的相對位置。我們的階梯鋼網設計指南介紹了相關規則。

供料器靜電：為什麼 01005 會在貼片前消失

印刷和回流焊受到最多關注，但 01005 元件也可能在到達電路板前，也就是從料卷到吸嘴的過程中丟失。

供料器將蓋帶從載帶上剝離時，分離動作會在蓋帶和料槽中產生摩擦帶電。大型元件通常不受影響，但 01005 可能會被這種電荷從料槽中吸起，黏到剝離的蓋帶上、在料槽中傾斜，或完全離開料槽。

元件製造商會針對這項問題進行設計。例如，Murata 的 01005 細間距壓紋載帶經過處理，可在剝離蓋帶時抑制靜電；Murata 表示，這有助於減少吸取錯誤。

在線路上，問題會表現為吸取錯誤、元件側立，以及回流焊後由 AOI 發現的空缺位置。每個缺失的 01005 都會降低首次通過良率，而之後手工安裝單個 01005 則非常困難。

圖：剝離蓋帶會使其帶電，01005 可能黏在薄膜上、在料槽中傾斜或離開料槽；對剝離點使用離子風機可中和電荷。

常見對策是在供料器窗口對準離子風機，在蓋帶剝離位置中和電荷。剝離速度和角度會影響產生的電荷量，因此一致的供料器設定和維護非常重要。濕度也會影響結果：空氣非常乾燥時，電荷更容易累積。

載帶類型同樣重要。01005 元件可能使用紙質載帶，或使用 Murata 等製造商的壓紋塑膠載帶，而兩者在供料器上的行為不同。當一卷料帶出現問題而另一卷沒有問題時，應先檢查載帶。

如果元件在吸嘴到達前已經在料槽中傾斜，貼片機的放置精度也無法補救。因此，在這個尺寸下，靜電控制與貼片機本身同樣重要。

氮氣回流焊：可以解決什麼，不能解決什麼

回流焊期間每個焊點都會受到一定程度的氧化，但 01005 沉積受到兩個因素影響。首先，小沉積相對其體積具有更大的表面積，因此助焊劑在預熱期間會更快乾燥並被消耗。

其次，細粉末包含更多顆粒，每個顆粒都有自己的氧化層，需要助焊劑去除。當氧化速度超過剩餘助焊劑活性時，顆粒就無法完全融合，最終形成葡萄狀焊點，也就是部分融合球體組成的焊點，而不是平滑焊料圓角。

圖：正常連續焊料圓角與葡萄狀焊點比較，後者的氧化顆粒未能融合。

在氮氣中回流焊可以減少與焊料反應的氧氣，從而降低氧化並改善潤濕。對於如此小的沉積，氮氣可以擴大製程窗口。JLCPCB 將氮氣回流焊列為其組裝製程之一。如需了解製程基礎，請參閱我們的回流焊指南。

氮氣不能解決墓碑效應，甚至可能使其變得更嚴重。由於氧化減少，焊錫會更快潤濕，表面張力也會更早開始拉動元件。Indium Corporation 在其降低墓碑效應文章中指出了這一點。

如果一個焊盤比另一個更早達到液相線，較快的拉力就更容易將元件豎起。一項由 Neathway 等人進行的兩階段實驗設計研究，主要在 2000 年代後期使用 Type 3 焊膏和 100 ppm 氮氣研究 0201 墓碑效應，也發現相同取捨：空氣回流焊產生的墓碑較少，但整體缺陷更多，包括元件偏斜和不潤濕。

回流焊曲線同樣需要取捨。浸泡階段可以在焊錫熔化前，使大小元件的溫度更接近，這是混合電路板降低墓碑效應的經典方法；上述 0201 研究也將直線升溫曲線視為兩種曲線中較差的一種。

浸泡同時會讓每個 01005 沉積中的助焊劑有更長時間乾燥，增加形成葡萄狀焊點的可能性。Indium Corporation 將直線升溫至峰值稱為現今常用曲線，只有當電路板熱容量差異很大、無法均勻加熱時，才加入浸泡階段。

無論使用哪種曲線，都應根據熱電偶數據和焊膏資料表，為電路板單獨設定。我們的回流焊曲線指南會逐步介紹各個階段。

圖：浸泡與直線升溫至峰值比較：浸泡可平衡電路板溫度，直線升溫可縮短助焊劑暴露時間。

01005 焊點檢查：SPI 與 AOI

許多 01005 缺陷在印刷機階段已經形成，因此焊膏檢查（SPI）是這裡最有用的檢查步驟。3D SPI 系統可以測量每個焊膏沉積的高度和體積，在貼片前發現焊膏不足、橋接和偏移，此時只需清潔電路板並重新印刷。JLCPCB 標準 PCBA 包含 3D SPI；我們的焊膏檢查指南介紹了其運作方式。

回流焊後，自動光學檢查（AOI）會檢查元件缺失、墓碑、偏移和橋接。2D AOI 根據影像進行檢查，而對於如此微小的焊點，從正上方觀看時，部分抬起的端子可能與良好焊點非常相似。

3D AOI 增加高度測量，因此更容易捕捉抬起端子和部分墓碑。JLCPCB 的兩種 PCBA 服務都包含 AOI。

圖：抬起的 01005 端子在 2D 頂視圖中幾乎正常，但在 3D 高度輪廓中顯示明顯差異。

由於 01005 端子可以從上方看到，光學檢查是主要方法。X-ray 則適用於隱藏在 BGA、QFN 和 LGA 封裝下方的焊點，詳情請參閱我們的 PCB X-ray 檢查指南。

首次通過良率：為什麼 01005 返工成本高

在這裡，首次通過良率（FPY）指的是無需返工即可通過指定生產和檢查步驟的電路板比例。對 01005 而言，FPY 比大多數尺寸更重要，因為返工速度慢且風險高：能夠使單個元件回流焊的熱風，也很容易干擾附近元件。因此，0603 上的快速修補，在 01005 上可能會變成非常仔細的維修。

FPY 是電路板層級指標：一個錯誤元件就會使整塊電路板失效。元件層級品質通常以 DPPM（每百萬個元件中的缺陷數）表示，兩者之間的關係比看起來更密切。

假設一塊電路板包含 500 個 01005 元件，且缺陷彼此獨立。在 100 DPPM 下，一塊電路板沒有任何缺陷元件的機率為（1 − 0.0001）⁵⁰⁰，約為 95%。在 20 DPPM 下，機率約為 99%。對於高密度電路板，元件層級品質的小幅提升會直接反映在 FPY 上。

當良率下降時，問題通常分為四組：

我們的焊錫橋接指南會更深入介紹第二組問題。

01005 與 0201：微型化是否值得？

從 0201 改用 01005 所節省的電路板面積，通常小於本體尺寸差異所暗示的數值，因為間距規則、佈線和過孔位置會先成為限制因素。

01005 適合每平方毫米都非常重要的應用，例如助聽器、耳機、智能手錶、相機模組、緊湊型無線模組和 RF 匹配網絡。我們的可穿戴 PCB 組裝指南介紹了更多這類設計。

如果 0201 已經能滿足佈局需求，它可以提供更寬的製程窗口和更容易的返工。當使用 01005 主要只是因為它是最小尺寸時，應先使用 0201 進行佈局，再評估 01005 能節省多少空間。

在 JLCPCB 組裝 01005 電路板

在本文撰寫時，JLCPCB 標準 PCBA 支援 01005 元件組裝，而經濟型 PCBA 的最低封裝尺寸為 0402；兩項限制均列在 PCB 組裝能力頁面。

JLCPCB 元件庫中備有 01005 電阻、電容和電感，並標示為僅限標準 PCBA。對於同時包含 01005 和大型元件的電路板，JLCPCB 建議評估階梯鋼網，使每種元件都能獲得所需焊膏體積。

圖：JLCPCB 元件庫照片中的 01005 電阻（C270305），每個網格為 1 mm。

訂購前，應使用 JLCDFM 免費 DFM 檢查工具檢查檔案，再用肉眼確認兩點：每個 01005 的兩個焊盤是否對稱連接，以及封裝圖形是否來自元件資料表，而不是由 0201 縮小而成。

設計準備完成後，上傳 Gerber、BOM 和 CPL 檔案，即可取得即時 PCB 組裝報價。

01005 組裝常見問題