PCB技術 - PCB先進実装装置の配置について

アドバンストパッケージング装置の急速配置について PCB回路基板

表面アレイパッケージングがますます重要になってきており，特に自動車，電気通信，コンピュータ応用分野では，生産性が議論の焦点となっている。ピンピッチは0.4 mm以下で0.5 mmである。ファインピッチQFPとTSOPパッケージの主な問題は生産性が低い。しかし、領域アレイパッケージのピッチはあまり小さくない（例えばフリップチップは200×1／4 m未満）、リフローはんだ付け後、DMPレートは従来のファインピッチ技術よりも10倍以上優れている。さらに，同じピッチのqfpパッケージとtsopパッケージに比べ，リフローはんだ付け時の自動アラインメントを考慮すると，実装精度要求は非常に低い。

別の利点は、特にフリップチップ、PCB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。

そのため，表面アレイ実装の方向にも発展している。最小ピッチ0 . 5 mmとチップスケールパッケージ（csp）を持つ1 . 5／bgaは絶えず人々の注目を集めている。少なくとも20人の多国籍企業がこれに取り組んでいます。一連の包装構造に関する研究今後数年間、ベアチップの消費量は毎年20 %増加すると予想される。急成長率はフリップチップチップであり、続いてCOB（直接実装）で使用されるベアチップが続く。

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。

PCB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、ワッフルディスク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、かつ固定上向きの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（またはシューティング）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ほどの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。

伝統的なウェーハスニッファ

このようなシステムは、移動フィーダから部品を拾い上げ、移動PCB回路基板に取り付ける際に水平に回転する回転ヘッドを有する。理論的には、システムの配置速度は400 cphに達することができますが、以下の制限があります。

ウェハのピッキングは、デバイスが配置されているグリッドプレートを超えてはならない

ばね駆動真空ノズルは、Z軸の移動中に作業時間の最適化を許容しないか、または確実にコンベアベルトからダイを拾うことができない

ほとんどの表面アレイパッケージでは、配置精度は要求を満たすことができず、典型的な値は4シグマで10×1／4 mより高い

マイクロフリップチップ用はんだ付けフラックスの適用は実現できない。

収集及び配置

「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。

配置精度

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。qfpと同じピッチを持つ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パッケージ（tbga）と重セラミックボールグリッドアレイパッケージ（cbga）の場合，自己アラインメントは発生すると制限される。したがって、配置のための精度要件が高い。

フラックスの適用

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用の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。

非洗浄プロセスで効果的な充填を行うためには、フラックスは非洗浄（無残留物）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ボードが転送される前に、数秒の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。