PCB技術 - PCB基板先進実装装置の高速実装

PCB基板表面アレイパッケージがますます重要になるにつれ、特に自動車分野では、電気通信、コンピュータ応用、生産性が議論の焦点となっている。細ピッチQFP及びTSOPパッケージの主な問題は、生産性が低いことである。しかし、面積アレイパッケージの間隔はそれほど小さくない（例えば、フリップチップが200未満）ため、DMP速度は従来のファインピッチ技術より優れている。また、同じピッチのQFPとTSOPパッケージに比べて、リフロー溶接の自動アライメントの考慮要素と実現精度の要求ははるかに低い。

別の利点は、特にフリップチップ、プリント回路基板のフットプリントが大幅に削減されます。表面アレイパッケージはまた、より良い回路性能を提供することができる。

したがって, PCB産業 表面アレイ実装の方向にも発展している. 最小ピッチ0の1/4.5 mmとチップレベルパッケージ（CSP）が絶えず注目を集めている。少なくとも20の多国籍企業がそれに取り組んでいる. パッケージ構造研究シリーズ. 今後数年, ベアチップの消費量は毎年20%増加すると推定されている. 最速の成長率はフリップチップチップ, 続いて、COB（ボードに直接装着）に使用されているベアチップ。

フリップチップチップの消費は今世紀末に1996年の5億人から25億人に増加し，tab／tcpの消費は停滞し，またマイナスの成長を示した。予想通り、1995年には約700万人だった。

実装方法

実装要件は異なり，実装方法（原理）も異なる。これらの要件は、部品ピック及びプレース能力、配置強度、配置精度、配置速度、及び磁束流動性を含む。配置速度を考慮する場合，考慮すべき主要な特徴の一つは配置精度である。

選ぶ

配置装置の配置ヘッドが少ないほど、配置精度が高い。位置決め軸X、Y、アンクルの精度は、配置精度に影響する。配置ヘッドは、配置機のXY平面の支持フレームに取り付けられる。配置ヘッドの最も重要な部分は回転軸であるが、Z軸の移動精度を無視しない。高性能配置システムでは，z軸の動きをマイクロプロセッサで制御し，垂直移動距離と配置力をセンサで制御する。

配置の主要な利点の1つは、精密配置ヘッドが、ワッフルプレートから材料を取り出すことを含むX及びY平面内で自由に動くことができ、かつ、固定ルックアップカメラ上のデバイス上で複数の測定を行うことである。

最も先進の配置システムは、XとY軸で4つのシグマと20 - 1 / 4 mの精度を成し遂げることができます。主な欠点は、配置速度が低く、通常、2000チップ未満であり、フリップチップコーティングフラックスなどの他の補助作用を含まないことである。待ってください。

つの配置ヘッドだけを有する単純な配置システムは、すぐに排除されて、フレキシブルなシステムによってもとへ戻される。このようなシステムでは、支持フレームには、高精度の配置ヘッドとリボルバーヘッドが装備されており、大きなBGA及びQFPパッケージを取り付けることができる。回転（またはシューター）ヘッドは、不規則に成形されたデバイス、ファインピッチフリップチップチップ、および0.5 mmほど小さいピンピッチを有する1／4 BGA／CSPチップを扱うことができる。この配置方法は“収集、ピック、場所”と呼ばれます。

フリップチップスピンヘッドを搭載した高性能smd配置装置が登場した。これは、フリップチップとBGAおよびCSPチップをボールグリッド直径125.1／4 m、ピンピッチを約200×1／4 mと高速にマウントすることができる。収集，ピッキング，配置機能を持つ装置の配置速度は約0.5 cphである。

PCBコレクションと配置

「収集および場所」スニファシステムにおいて、両方の回転ヘッドは、X - Y支持フレームに取り付けられる。そして、回転ヘッドは、6又は12個の吸着ノズルを備え、グリッドプレート上の任意の位置に触れることができる。標準的なsmdチップでは，4シグマ（θ偏差を含む）で80×1／4 mの配置精度と2000 pchの配置速度を達成できる。システムの位置決め動特性とボールグリッドの探索アルゴリズムを変えることにより，システムは，60σ1／4〜80 . 1／4 mの配置精度と，4σ下で1000 pch以上の配置速度を達成できる。

取付精度

異なる配置装置の全体的理解をするためには、エリアアレイパッケージの配置精度に影響する主な要因を知る必要がある。ボールグリッド配置精度p \/\/ acc \/\/はボールグリッド合金の種類、ボールグリッドの数、パッケージの重量に依存します。

これら3因子は相互に関連している。同じピッチqfpとsopパッケージのicと比較して，ほとんどの表面アレイパッケージは実装精度が低い。

注:挿入方程式

ハンダマスクのない丸いパッドのために、最大許容マウント偏差は、PCBパッドの半径に等しい。実装エラーがPCBパッドの半径を超える場合、ボールグリッドとPCBパッドとの間には依然として機械的接触がある。通常のPCBパッドの直径はボールグリッドの直径とほぼ同じであると仮定すると、ボールグリッド径0.3 mm、ピッチ0.5 mmの15.4 BGA及びCSPパッケージの配置精度は0.15 mmであることが必要であるボールグリッド径が100・1・1・1 m、ピッチが175・1・1・1 mであれば、50〜1／4 mである。

テープボールグリッドアレイ（tbga）と重セラミックボールグリッドアレイ（cbga）の場合，自己アラインメントは発生しても制限される。したがって、配置のための精度要件が高い。

フラックスアプリケーション

フリップチップボールグリッドの標準大規模リフローはんだ付けで使用される炉はフラックスを必要とする。現在、より強力な汎用SMD配置装置は、内蔵のフラックス応用装置を有し、2つの一般的に使用される内蔵供給方法は、コーティング及びディップはんだ付けである。

塗工ユニットは設置ヘッドの近くに設置される。フリップチップ配置の前に、配置位置にフラックスを適用します。実装位置の中心に印加されるドーズ量は、フリップチップのサイズと、特定材料上の半田の濡れ特性に依存する。フラックスコーティング領域は、誤差に起因して欠落したパッドを回避するのに十分な大きさであることが保証されるべきである。

非洗浄プロセスにおける効果的な充填のためには、フラックスは非洗浄（残留物）材料でなければならない。液体フラックスは常にほとんど固体物質を含みません、そして、それは非洗浄プロセスに最も適しています。

しかしながら、フリップチップ配置の後、液体フラックスの流動性のために、配置システムコンベアベルトの動きは、チップの慣性変位を引き起こす。この問題を解決するには2つの方法があります。

PCBボードを転送する前に数秒待ち時間を設定します。この時間の間、フリップチップのまわりのフラックスは急速に付着する。

あなたは、フラックスの粘着力に合わせてコンベヤーベルトの加速と減速を調節することができます。コンベヤベルトのスムーズな動きは、ウェーハ変位を引き起こさない。

フラックスコーティング法の主な欠点は、そのサイクルが比較的長いことである。コーティングされる各デバイスについては、実装時間は約1.5秒増加する。

PCBディップはんだ付け 方法

この場合、フラックスキャリアは回転バケットであり、ブレードを用いてフラックス膜（約50×1／4 m）に削る。この方法は高粘度フラックスに適している。ボールグリッドの底部に半田を浸漬するだけで、製造工程中に半田の消費を低減することができる。

このメソッドは次の2つのプロセスシーケンスを使用できます。

光ボールグリッドをアライメントしてボールグリッドを半田付けした後、実装を行う。このシーケンスでは、フリップチップボールグリッドとハンダキャリアとの間の機械的接触は、配置精度に悪影響を及ぼす。

ディップフラックス法は高い揮発能力を持つフラックスにはあまり適していないが，その速度は被覆法よりもはるかに速い。別の実装方法によると、各デバイスの追加時間に応じて：純粋ピッキングとマウントの0.8 s、収集とマウントの0.3 s

すべてのエリアアレイパッケージは、性能、パッケージ密度およびコスト削減の可能性を示した。電子生産の総合的分野の有効性を十分に発揮するためには，さらなる研究開発が必要であり，製造工程，材料，設備の改善が必要である。SMD配置装置に関しては、多くの仕事が視覚技術、より高い出力と精度に集中します。