PCBブログ - PCBボード用フリップチップ実装技術

小型化高密度包装の出現, 高速の必要条件 PCBボード そして、高精度アセンブリは、より重要になりました, そして、関連したアセンブリ装置およびプロセスは、より進歩して、フレキシブルになりました. フリップチップは、より小さいフォームファクタを有する, BGAまたはCSPより小さいボール直径とボールピッチ, それはボール配置プロセスの前例のない可能性を提供しています, 基板技術, 互換性, 製造工程, 検査装置及び検査方法. チャレンジ. 

現代、電子機器の小型化・高密度実装形態がますます多くなっている、例えば、マルチモジュールパッケージ（MCM）、システムインパッケージ（SiP）、フリップチップ（FC、Flip-Chip）、その他のアプリケーションなど。これらの技術の出現は、さらに、パッケージングと二次組立体の間のラインをぼやけた。確かに、小型化高密度包装の出現、高速・高精度組立の要求事項はますます重要になっている、そして、関連したアセンブリ装置およびプロセスは、より進歩して、フレキシブルになりました。フリップチップは、より小さいフォームファクタを有する、BGAまたはCSPより小さいボール直径とボール、ボール配置プロセスの前例のない可能性を提供しています、基板技術、互換性、製造工程、検査装置及び検査方法。チャレンジ。これらの要件については、以下で詳しく分析する：

1. 据付圧力制御の必要条件, PCB用フリップチップ基板が比較的脆いシリコンであることを考える, 材料再生とフラックス浸漬の過程で大きな圧力が加えられるならば, 割れやすい, 同時に、このプロセスの間、小さな半田バンプも容易に変形する, したがって、比較的低い装着圧力を使用しようとする. 一般的な要件は約150 gです. 超薄型チップ用, 0など.3 mm, 時には、取付圧力も35 gで制御する必要があります.

2.配置精度と安定性の要件, ボールピッチが0と小さいデバイスについて.1 mm, 高い歩留まりを達成するためにはどのような配置精度が必要である? 基板の反りと変形, はんだマスク窓の大きさと位置のずれ, そして、マシンの精度は、すべて最終的な配置精度に影響を与える. 基板設計と製造が配置に及ぼす影響について議論しない, しかし、ここでは、マシンの配置精度を議論するだけです.

3.配置装置のチップ組立プロセスの必要条件、上記の質問に答えるために、簡単な仮想モデルを構築してみましょう：

1) フリップチップ基板のはんだバンプは球形で、基板上の対応するパッドは円形で同じ直径であると仮定する；

2) 基板の反りや製造不良の影響はないと仮定する；

3) シータや衝撃の影響を考慮しない；

4) リフローはんだ付け工程では、装置は自重であり、ボールと濡れた表面との間の接触の50%は、はんだ付けプロセス中に「プルアップ」することができる。そして、上記の仮定に基づきますが、直径25mm×1000mの半田ボールの直径が50、左右の位置ずれ（X軸）または前後の位置ずれ（Y軸）がパッドサイズの50％です。ボールは常にパッドにある。フリップチップ用PCBボードハンダボール直径25, プロセスの能力cpkが1に達するならば12.33, マシンの精度は.

4.カメラと画像処理技術の要求に応じて、フリップチップの画像を処理するためにメガピクセルのデジタルカメラが必要であるpcbボードファインは、ボールピッチ。より高いピクセルによるデジタルカメラは、より高い拡大を持ちます、しかし、ピクセルが高い方、これは、より大きなデバイスが複数回「撮影される必要がある」ことを意味します。カメラの光源は一般に発光ダイオードである どちらかがサイドライトに分割されますか？フリップチップ用光源イメージングPCBボードサイドライト、フロントライトまたは両方の組み合わせ。それで、どのように、あなたは与えられた装置のためにカメラを選びますか？これは主に画像のアルゴリズムに依存します。例えば、私たちの半田ボールを識別するのにはN個のピクセルが必要です、ボールピッチを識別するために2 n個のピクセルが必要です。万能機器の配置機におけるマゼランデジタルカメラの適用例, つのはんだボールを区別するために。カメラが選択、すべての画像が実際のオブジェクトサイズの。フリップチップの画像処理ボードsは普通のものと似ている。フリップチップ実装のPCBボードは、しばしば世界的な。この時に、フィデューシャルは小さく（0.15～1.0mm）、そしてカメラの選択は、上記の方法を参照します。光源の選択を考慮する必要がある。一般に、smdヘッド上のカメラの光源は赤色光である、そして、フレキシブル回路基板上の基準点を扱うとき、効果は非常に貧しい、基準点は見つからない。その理由は、基準点（銅）の表面の色が基板の色に非常に近いこと、そして、色の違いは明らかではないことである。万能機器の青色光源技術を使用するならば、この問題は非常によく解決できる。

5.ノズルの選定

PCBボード用フリップチップ基板はシリコンであるため、上面は非常に平らで滑らかです、そして、ヘッドは多孔性ESDノズルを有する剛性プラスチック材料である。あなたがゴム頭でノズルを選ぶならば、ゴム時代、デバイスは、配置、プロセス中にデバイスに貼り付けてもよい、装置を移すか、取るために配置を引き起こすこと。

6. フラックス応用ユニットの必要条件。フラックス塗布ユニットはフラックスディップ工程を制御する重要な部分である。厚膜の安定したフラックス膜を得るための基本原理、デバイスの各半田ボールを容易に浸すことができるように。同じ量のフラックスを取る。高速浸漬の必要条件を満たしながらフラックス膜の厚さを安定に制御するには、フラックス塗布ユニットは、次の要件を満たしている必要があります：

1)複数のデバイスに同時にフラックスを浸漬し（例えば、4個または7個を同時に浸漬する）、生産量を増加させる要件を満たすことができる；

2) フラックス用ユニットはシンプルで、操作が容易で、制御が容易で、洗浄が容易であること；

3) 幅広い種類のフラックスやソルダーペーストに対応できること。浸漬工程に適したフラックスの粘度範囲は広く、そして、それはより薄くてより粘性のフラックスを扱うことができます；

4) 浸漬工程を制御できること、およびディッププロセスパラメータは、異なる材料のために異なるでしょう、したがって、浸漬プロセスのパラメータを個別に制御しなければならない、下方向加速度など、圧力、滞在時間、上向き加速度など。

7.フィーダの要件、高で収率のバッチの生産を満たすために、供給技術も非常に重要です。フリップチップ実装方法PCBボードは主に以下を含みます： 2*2または4*4インチJEDECリール、200mmまたは300mmウエハーリール（ウエハー）、リールリール（リール）。対応するフィーダは：固定トレイフィーダ、自動スタック可能フィーダ、ウェハフィーダ、テープフィーダ。これらの供給技術の全ては、高速給餌が可能でなければならない、また、ウェハフィーダは、様々なデバイスパッケージング方法を扱うことができる必要がある、デバイスは、jedecトレイでありえますまたは裸のウェーハ、または、マシンの完全なチップ。フリップアクション ウノヴィスのベアダイフィーダー（DDFダイレクトダイフィーダー）の特徴を、例を挙げて説明しましょう：

1) ハイブリッド回路やセンサー、マルチチップモジュール、システムインパッケージ、RFID、3Dアセンブリーなどに使用できる；

2)ディスクを垂直に供給できるため、スペースを節約でき、1台の機械で複数のDDFを設置できる；

3) チップはDDF内で反転できる；

4) 様々なパッチプラットフォームに取り付け可能。

8.支持基板・位置決めシステムの要件、いくつかのPCBボードフリップチップは、フレキシブル回路基板または薄型回路基板に使用される。この時に、 基板のフラット支持は非常に重要である。このソリューションでは、キャリアプレートと真空吸引システムを使用して、以下の要件を満たすフラット支持および位置決めシステムを形成することがよくあります：

1) 基板のZ方向の支持制御と支持高さのプログラミング調整；

2) カスタマイズされた基板支持インターフェースを提供する；

3) 完全な真空発生装置；

4) 非標準および標準のキャリア基板を適用できる。

9.リフローはんだ付けとフィラー硬化後の検査、アンダーフィルが完了した後、製品のための非破壊検査および破壊検査があります。非破壊検査には以下のものがある：

1) 光学顕微鏡を使用し、目視検査、フィラーの装置の側に登るかどうかをチェックするようなもの、良いエッジフィレットが形成されるかどうか、および、デバイスの表面が汚れているかどうかなど；

2) X線検査機を使用して、はんだ接合部の短絡、開放した、オフセット、濡れた、はんだ接合部のボイドなどの有無をチェックする；

3) 電気試験（導通試験）、これは電気接続に問題があるかどうかをテストできます。デイジーチェーンデザインのテストボードについて、はんだ接合不良の位置は、導通試験によって決定することもできます；

4) 空孔があるかどうか、アンダーフィル後の成層と完全流動をチェックするために超音波走査型顕微鏡（C-SAM）を使用します。破壊検査は、接合部またはアンダーフィルを切断できる、光学顕微鏡法と組み合わせる、金属組織顕微鏡またははんだ接合部の微細構造を調べるための走査型電子顕微鏡およびエネルギー分散分析装置（SEM/EDX）など、 微小亀裂/微細孔、 すず結晶化、 金属間化合物、 はんだ付けと湿潤条件、 アンダーフィルがボイドを持っているかどうか、 クラック、 剥離、 および、 流れが完了するかどうかなど。リフローはんだ付けとアンダーフィルプロセス後の製品の共通欠陥/開放回路、 はんだ接合不良、半田接合部/バブル、はんだ接合割れ/脆性、 アンダーフィルとチップ剥離とチップ割れなど。アンダーフィルの完全性のために、ボイドがあるかどうか、充填材の亀裂と層間剥離は、超音波走査型顕微鏡（C-SAM）またはチップの底面に平行な平坦なセクションで観察する必要があります。欠点は難しさを増す。アンダーフィル材料とチップとの間の剥離は、応力をかけられたデバイスの四隅で、またはフィラーは接合部の界面で発生する傾向がある。

PCB用フリップチップは、製品の点で利点を示した、性能と高密度実装、および、そのアプリケーションは徐々に主流になっている。のために使用されるフリップチップの小さいサイズのため、PCBボード、高い精度を確保する必要がある、高い歩留まりと高い再現性、それは我々の伝統的な装置とプロセスに挑戦をもたらします：

1) 基板（ハードボードまたはソフトボード）の設計；

2) 装置の組み立てと検査；

3) 製造工程、チップ実装工程、PCB製造工程、SMT工程；

4) 材料の互換性。

上記の問題を包括的に理解することは、フリップチップセンサプロセスの成功のための基礎であるPCBボード。