Teknik PCB - Lekap pantas peranti pakej lanjutan PCB

Sebagaimana pakej tata permukaan PCB semakin penting, terutama dalam bidang mobil, telekomunikasi dan aplikasi komputer, produktifiti telah menjadi fokus diskusi. Pitch pin kurang dari 0.4 mm, iaitu 0.5 mm. Masalah utama pakej QFP pitch halus dan TSOP adalah produktifiti rendah. Namun, kerana puncak pakej tatasusunan kawasan tidak terlalu kecil (contohnya, cip penukaran kurang dari 200 μm), selepas penyelamatan semula, kadar dmp sekurang-kurangnya 10 kali lebih baik daripada teknologi tradisional pitch-fine. Selain itu, dibandingkan dengan pakej QFP dan TSOP yang sama lapangan, mempertimbangkan penyesuaian automatik semasa penyelamatan semula, keperluan ketepatan lekapan jauh lebih rendah.

Keuntungan lain, terutama cip balik, jejak kaki papan sirkuit dicetak sangat dikurangi. Pakej tata permukaan juga boleh menyediakan prestasi sirkuit yang lebih baik.

Oleh itu, industri PCB juga berkembang dalam arah pakej tata permukaan. μBGA dengan jarak minimum 0.5 mm dan pakej skala cip (CSP) sentiasa menarik perhatian orang. Sekurang-kurangnya 20 syarikat berbilang negara sedang bekerja padanya. Dalam beberapa tahun ke depan, diharapkan konsumsi cip kosong akan meningkat 20% setiap tahun. Kadar pertumbuhan paling pantas adalah cip-cip terbalik, diikuti oleh cip kosong yang digunakan pada COB (Direct Mounting on Board).

Dikira-kira konsumsi cip flip-chip akan meningkat dari 500 juta tahun 1996 kepada 2.5 bilion pada akhir abad ini, sementara konsumsi TAB/TCP bertambah atau bahkan menunjukkan pertumbuhan negatif. Seperti yang dijangka, ia hanya sekitar 700 juta tahun 1995.

Kaedah lekap

Keperlukan lekapan berbeza, dan kaedah lekapan (prinsip) juga berbeza. Keperluan ini termasuk kemampuan pemilihan-dan-tempat komponen, kekuatan tempatan, ketepatan tempatan, kelajuan tempatan, dan cairan aliran. Apabila mempertimbangkan kelajuan tempatan, salah satu ciri-ciri utama yang perlu dipertimbangkan adalah ketepatan tempatan.

Pilih dan Tempat

Semakin sedikit kepala tempatan peralatan tempatan, semakin tinggi ketepatan tempatan. Ketepatan paksi kedudukan x, y dan θ mempengaruhi ketepatan kedudukan keseluruhan. Kepala tempatan diletak pada bingkai sokongan pesawat xy mesin tempatan. Bahagian yang paling penting bagi kepala tempatan adalah paksi putaran, tetapi jangan abaikan ketepatan pergerakan paksi z. . Dalam sistem penempatan prestasi tinggi, pergerakan paksi z dikawal oleh mikroprosesor, dan jarak pergerakan menegak dan kekuatan penempatan dikawal oleh sensor.

Salah satu keuntungan utama bagi tempatan adalah kepala tempatan ketepatan boleh bergerak dengan bebas dalam pesawat x dan y, termasuk mengambil bahan dari plat waffle, dan melakukan pengukuran berbilang pada peranti pada kamera pencarian tetap.

Sistem tempatan yang paling lanjut boleh mencapai 4 sigma dan 20 μm tepatnya pada paksi x dan y. Kegagalan utama ialah kelajuan tempatan rendah, biasanya kurang dari 2000 cph, yang tidak termasuk tindakan bantuan lain, seperti aliran penutup cip balik. Tunggu. Tunggu.

Sistem tempatan sederhana dengan hanya satu kepala tempatan akan segera dibuang dan diganti oleh sistem fleksibel. Dalam sistem seperti ini, bingkai sokongan dilengkapi dengan kepala tempat yang tepat tinggi dan kepala revolver, yang boleh melekap pakej BGA dan QFP besar. Kepala berputar (atau penembak) boleh mengendalikan peranti bentuk tidak betul, cip-cip flip-pitch halus, dan cip μBGA/CSP dengan pitch pin sebanyak 0.5 mm. Kaedah penempatan ini dipanggil "kumpulkan, pilih dan tempat".

Peralatan pemasangan SMD prestasi tinggi yang dilengkapi dengan kepala putar cip terbalik telah muncul di pasar. Ia boleh lekap cip-flip dan cip μBGA dan CSP dengan diameter grid bola 125μm dan pitch pin kira-kira 200μm pada kelajuan tinggi. Kelajuan penempatan peralatan dengan fungsi pengumpulan, pemilihan dan penempatan adalah kira-kira 5000cph.

Koleksi dan tempatan PCB

Dalam sistem sniffer "kumpul dan tempat", kedua-dua kepala berputar diletak pada bingkai sokongan x-y. Kemudian, kepala berputar dilengkapi dengan 6 atau 12 teka-teki suction, yang boleh menyentuh mana-mana kedudukan pada plat grid. Untuk cip SMD piawai, sistem ini boleh mencapai ketepatan tempatan 80μm dan kelajuan tempatan 20,000pch pada 4sigma (termasuk deviasi theta). Dengan mengubah ciri-ciri dinamik kedudukan sistem dan algoritma gelintar grid bola, untuk pakej tata permukaan, sistem boleh mencapai ketepatan kedudukan 60μm hingga 80μm dan kelajuan kedudukan lebih tinggi dari 10,000pch dibawah 4sigma.

Ketepatan lekapan

Untuk memahami keseluruhan peralatan tempatan yang berbeza, anda perlu tahu faktor utama yang mempengaruhi ketepatan tempatan pakej tata kawasan. Kebetulan tempatan grid bola P\/\/ACC\/\/ bergantung pada jenis ikatan grid bola, bilangan grid bola dan berat pakej.

Tiga faktor ini berkaitan. Compared with ICs of the same pitch QFP and SOP packages, most surface array packages have lower mounting accuracy requirements.

Nota: Insert equation

Untuk pads bulat tanpa topeng solder, deviasi lekapan maksimum yang dibenarkan sama dengan radius pad PCB. Apabila ralat lekapan melebihi radius pad PCB, masih akan ada kenalan mekanik antara grid bola dan pad PCB. Anggap diameter pad PCB biasa sekitar sama dengan diameter grid bola, ketepatan tempatan pakej μBGA dan CSP dengan diameter grid bola 0.3 mm dan pitch 0.5 mm diperlukan untuk 0.15 mm; jika diameter grid bola ialah 100μm dan pitch ialah 175μm, keperluan akurat ialah 50μm.

Dalam kes tata grid bola pita (TBGA) dan tata grid bola keramik berat (CBGA), penyesuaian diri terhad walaupun ia berlaku. Oleh itu, keperluan ketepatan untuk penempatan adalah tinggi.

Aplikasi Flux

Api yang digunakan dalam penyelamatan kembali skala besar piawai grid bola cip balik memerlukan aliran. Pada hari ini, peralatan penempatan SMD bermaksud umum yang lebih berkuasa mempunyai peralatan aplikasi aliran yang terbina, dan dua kaedah bekalan terbina yang biasanya digunakan adalah penyamaran dan penyelamatan.

Unit penutup dipasang dekat kepala tempatan. Sebelum balik tempatan cip, laksanakan aliran ke kedudukan tempatan. Dosa yang dilaksanakan di tengah kedudukan lekap bergantung pada saiz cip balik dan ciri-ciri basah solder pada bahan khusus. Ia patut pastikan kawasan penutup aliran cukup besar untuk menghindari pads hilang kerana ralat.

Untuk mengisi proses bukan pembersihan yang berkesan, aliran mestilah bahan bukan pembersihan (tiada sisa). Fluks cair sentiasa mengandungi bahan yang sangat sedikit, dan ia paling sesuai untuk proses tidak membersihkan.

Bagaimanapun, kerana cairan cair, selepas letakkan cip terbalik, pergerakan tali pinggang pengangkut sistem letakkan akan menyebabkan pergerakan inersi cip. Ada dua cara untuk menyelesaikan masalah ini:

Tetapkan masa tunggu beberapa saat sebelum papan PCB dipindahkan. Semasa ini, aliran di sekitar cip berputar menguap dengan cepat untuk meningkatkan penyekapan, tetapi ini akan mengurangi hasil.

Anda boleh menyesuaikan kecepatan dan perlahan tali pinggang pengangkut untuk sepadan dengan pegangan aliran. Pergerakan lembut tali pinggang pengangkut tidak akan menyebabkan pemindahan wafer.

Kegagalan utama kaedah penutup aliran adalah bahawa siklus adalah relatif panjang. Untuk setiap peranti untuk ditutup, masa pemasangan meningkat sekitar 1.5 s.

Kaedah penyelamatan PCB

Dalam kes ini, pembawa aliran adalah bucket berputar, dan pedang digunakan untuk menggaruknya ke dalam filem aliran (kira-kira 50 μm). Kaedah ini sesuai untuk aliran viskositi tinggi. Dengan hanya menusuk askar di bawah grid bola, konsumsi askar boleh dikurangi semasa proses penghasilan.

Kaedah ini boleh menggunakan dua urutan proses berikut:

Selepas grid bola optik dijajarkan dan grid bola dipdipotong dalam solder, pemasangan dilakukan. Dalam urutan ini, hubungan mekanik antara grid bola cip putar dan pembawa tentera akan mempengaruhi negatif ketepatan tempatan.

Kaedah aliran tenggelam tidak sesuai untuk aliran dengan kemampuan penerbangan tinggi, tetapi kelajuannya lebih cepat daripada kaedah penutup. Menurut kaedah pelekatan yang berbeza, masa tambahan bagi setiap peranti adalah kira-kira: 0.8s untuk pemilihan dan pelekatan murni, dan 0.3s untuk mengumpulkan dan pelekatan

Semua pakej tatasusunan kawasan telah menunjukkan potensi dalam prestasi, ketepatan pakej dan simpanan kos. Untuk memberikan permainan penuh kepada keefektivitas medan keseluruhan produksi elektronik, penyelidikan dan pembangunan lanjut diperlukan, dan proses produksi, bahan dan peralatan perlu diperbaiki. Sejauh peralatan penempatan SMD berkaitan, banyak kerja fokus pada teknologi penglihatan, output dan ketepatan yang lebih tinggi.