Technologie PCB - À propos du placement des périphériques d'encapsulation PCB Advanced

Voici une introduction au placement rapide de dispositifs encapsulés avancés sur une carte PCB

Avec l'importance croissante de l'encapsulation des matrices de surface, en particulier dans les domaines de l'automobile, des télécommunications et des applications informatiques, la productivité est devenue un sujet de discussion. L'espacement des broches est inférieur à 0,4 mm, soit 0,5 mm. Le principal problème avec les boîtiers qfp et tsop à espacement fin est la faible productivité. Cependant, comme l'espacement des boîtiers du réseau de zones n'est pas très faible (par example inférieur à 200 µm pour les puces retournées), le taux de DMP est au moins 10 fois supérieur à celui des techniques classiques d'espacement fin après soudage par reflux. En outre, les exigences de précision de l'installation sont beaucoup plus faibles compte tenu de l'alignement automatique lors du soudage par refusion par rapport aux boîtiers qfp et tsop de même espacement.

Un autre avantage, en particulier la puce inversée, réduit considérablement l'empreinte de la carte de circuit imprimé PCB. L'encapsulation de matrice de surface peut également fournir de meilleures performances de circuit.

Par conséquent, l'industrie évolue également vers l'encapsulation de réseaux de surface. Avec un espacement minimum de 0,5 mm, les BGA en forme d'îlot et les boîtiers de niveau puce (CSP) attirent constamment l'attention. Au moins 20 multinationales y travaillent. Étude d'une série de structures d'emballage. La consommation de puces nues devrait augmenter de 20% par an au cours des prochaines années. La croissance la plus rapide sera la puce inversée, suivie de la puce nue pour COB (montage direct sur carte).

On estime que la consommation de puces inversées passera de 500 millions en 1996 à 2,5 milliards à la fin du siècle, tandis que la consommation de TAB / TCP stagnera, voire connaîtra une croissance négative. Sans surprise, ce chiffre n'était que d'environ 700 millions en 1995.

Méthode d'installation PCB

Les exigences d'installation sont différentes, tout comme la méthode d'installation (principe). Ces exigences comprennent la capacité de ramassage et de placement des éléments, la force de placement, la précision de placement, la vitesse de placement et la fluidité du flux. L'une des principales caractéristiques à prendre en compte lors de la prise en compte de la vitesse de placement est la précision du placement.

Choisir et placer

Moins il y a de têtes de placement pour placer l'appareil, plus la précision du placement sera élevée. La précision du positionnement des axes X, y et y influe sur la précision globale du placement. La tête de placement est montée sur un châssis support dans le plan XY de la machine de placement. La partie la plus importante pour placer la tête est de faire pivoter l'axe, mais ne négligez pas la précision du Mouvement de l'axe Z. Dans les systèmes de placement haute performance, le mouvement de l'axe Z est contrôlé par un microprocesseur et la distance de déplacement vertical et la force de placement sont contrôlées par des capteurs.

L'un des principaux avantages du placement est que la tête de placement de précision peut se déplacer librement sur les plans X et y, ce qui implique de retirer le matériau du disque à gaufres et de prendre plusieurs mesures de l'appareil sur une caméra fixe à vision ascendante.

Le système de placement le plus avancé peut atteindre une précision de 4 Sigma et 20 angströms sur les axes X et Y. L'inconvénient majeur est la faible vitesse de mise en place, généralement inférieure à 2000 cph, qui n'inclut pas d'autres effets auxiliaires tels que l'inversion d'un fondant de revêtement de puce. Attendre

Un système de placement simple avec une seule tête de placement sera bientôt éliminé et remplacé par un système flexible. Dans un tel système, le châssis de support est équipé d'une tête de placement de haute précision et d'une tête de roue tournante qui permettent de monter des boîtiers BGA et qfp de grande taille. Les têtes rotatives (ou de tireur) peuvent traiter des dispositifs de forme irrégulière, des puces inversées finement espacées et des puces BGA / CSP en forme d'îlot avec un pas de broches aussi petit que 0,5 mm. Cette méthode de placement est connue sous le nom de « collection, pick and place».

Des dispositifs de placement SMD haute performance équipés de têtes rotatives à puce inversée sont apparus sur le marché. Il peut monter des puces inversées à grande vitesse, des puces BGA et CSP avec un diamètre de grille à billes de 125 µm et un espacement des broches d'environ 200 µm. La vitesse de mise en place de l'appareil avec les fonctions de collecte, de ramassage et de placement est d'environ 5000 cph.

Renifleur de Wafer traditionnel

Un tel système comporte une tête rotative qui tourne horizontalement tout en prenant les composants d'un alimentateur mobile et en les attachant à une carte PCB mobile. En théorie, la vitesse de mise en place de ce système peut atteindre 40 000 cph avec les limitations suivantes:

La prise de plaque ne peut pas dépasser la plaque de grille sur laquelle le dispositif est placé;

Les buses à vide actionnées par ressort ne permettent pas d'optimiser le temps de travail lors du déplacement de l'axe Z, ou ne permettent pas une prise fiable des moules sur la bande transporteuse;

Pour la plupart des boîtiers de matrice de surface, la précision de placement ne peut pas répondre aux exigences, les valeurs typiques sont supérieures à 10 ° ¼ m à 4sigma;

L'application du flux sur la puce microflip n'a pas pu être réalisée.

Collecte et placement

Dans le système sniffer "collect and place", les deux têtes rotatives sont montées sur un support X - y. La tête rotative est alors équipée de 6 ou 12 buses d'aspiration qui peuvent toucher n'importe où sur la plaque de grille. Pour les puces SMD standard, le système peut atteindre une précision de placement de 80 angströms et une vitesse de placement de 20 000 PCH à 4 Sigma (écart thêta inclus). En faisant varier la dynamique de positionnement du système et l'algorithme de recherche de la grille à billes, le système peut atteindre une précision de placement de 60 µm à 80 µm et une vitesse de placement supérieure à 10 000 PCH à 4 Sigma pour une encapsulation de réseau de surface.

Précision de placement

Afin d'avoir une vue d'ensemble des différents dispositifs de placement, vous devez comprendre les principaux facteurs qui influent sur la précision du placement des boîtiers matriciels. La précision de placement de la grille à billes p \ / \ / ACC \ / \ / dépend du type d'alliage de grille à billes, du nombre de grilles à billes et du poids de l'emballage.

Ces trois facteurs sont liés. La plupart des boîtiers surface Array ont des exigences de précision de montage inférieures à celles des circuits intégrés dans les boîtiers qfp et SOP avec le même espacement. Remarque: insérer une équation

Pour les Plots circulaires sans masque de soudage, l'écart maximal admissible de montage est égal au rayon du plot PCB. Lorsque l'erreur d'installation dépasse le rayon du plot PCB, il y aura toujours un contact mécanique entre la grille à billes et le Plot PCB. La précision de placement requise pour les boîtiers BGA et CSP en îlots ayant un diamètre de grille de 0,3 mm et un pas de 0,5 mm est de 0,15 mm, en supposant que le diamètre des plots de PCB est généralement sensiblement égal à celui de la grille à billes; Si les grilles à billes ont un diamètre de 100 angströms et un espacement de 175 angströms, la précision requise est de 50 angströms.

Dans le cas de l'encapsulation à grille à billes (tbga) et de l'encapsulation à grille à billes en céramique lourde (cbga), l'auto - alignement est limité s'il se produit. La précision du placement est donc très exigeante.

Application de flux de soudure

Les fours pour le soudage par reflux à grande échelle standard des grilles à billes inversées nécessitent un flux de soudure. Aujourd'hui, les dispositifs de placement SMD universels plus puissants disposent d'un dispositif d'application de flux intégré et les deux méthodes d'alimentation intégrées couramment utilisées sont le revêtement et le soudage par immersion.

Le dispositif de revêtement est installé à proximité de la tête de placement. Avant de placer la puce inversée, le flux est appliqué à l'endroit où il est placé. La dose appliquée au centre de l'emplacement de montage dépend de la taille de la Puce retournée et des caractéristiques de mouillage de la soudure sur le matériau spécifique. Il faut s'assurer que la zone de revêtement de flux est suffisamment grande pour éviter la perte de Plots en raison d'erreurs.

Pour un remplissage efficace dans un processus non nettoyé, le flux doit être un matériau non nettoyé (sans résidus). Le fondu liquide contient toujours très peu de matière solide et il est le mieux adapté aux processus non nettoyants.

Cependant, en raison de la fluidité du flux de liquide, le déplacement du tapis transporteur du système de placement, après la mise en place de la puce inversée, entraînera un déplacement inertiel de la puce. Il y a deux façons de résoudre ce problème:

Définissez un temps d'attente de quelques secondes avant de transférer votre carte PCB. Pendant ce temps, le flux autour de la puce inversée s'évapore rapidement pour améliorer l'adhérence, mais cela réduit le rendement.

Vous pouvez ajuster l'accélération et la décélération de la bande transporteuse pour correspondre à l'adhérence du flux. Le déplacement en douceur de la bande transporteuse n'entraîne pas de déplacement de la plaquette.

Le principal inconvénient du procédé de revêtement de flux est sa durée relativement longue. Pour chaque dispositif à revêtir, le temps d'installation augmente d'environ 1,5 S.

Méthode de soudage par immersion PCB

Dans ce cas, le porte - flux est un barillet rotatif qui est gratté en film de flux (environ 50 angströms) à l'aide d'une lame. Cette méthode est adaptée aux flux de haute viscosité. En immergeant uniquement la soudure dans le fond de la grille à billes, il est possible de réduire la consommation de soudure lors de la fabrication.