Teknik PCB - Pertimbangan untuk mengisi rancangan dan proses PCB

Dengan meningkat ketepatan sirkuit dan penghapusan faktor bentuk produk, banyak kaedah baru telah muncul dalam industri PCB untuk mengintegrasikan reka-reka aras cip lebih dekat dengan pemasangan aras papan. Sehingga tertentu, muncul teknologi seperti cip balik dan pakej skala cip (CSP) sebenarnya telah kabur mati setengah konduktor, kaedah pakej cip dan papan sirkuit cetak (PCB). ) Garis pembahagian tradisional antara karyawan aras-kumpulan. Walaupun keuntungan teknologi pemasangan chip tinggi ini sangat penting, kerana saiz kecil membuat komponen, sambungan, dan pakej lebih sensitif kepada tekanan fizik dan suhu, pilih teknologi terbaik untuk mengkonfigur dan mencapai kepercayaan terus menerus. Kesan produksi semakin sukar.

1. Mengapa ia diisi?

Idea awal untuk mempertimbangkan penggunaan penyegelan bawah penutup adalah untuk mengurangkan kesan disebabkan oleh ketidaksepadan karakteristik pengembangan suhu keseluruhan antara kematian silikon dan substrat di bawah yang ia ditampilkan.

Keuntungan kedua dari penuhian lem adalah untuk mencegah basah dan bentuk lain pencemaran. Di sisi negatif, penggunaan penuh meningkatkan biaya operasi penghasilan dan membuat kerja semula sukar. Kerana ini, banyak pembuat PCBA melakukan ujian berfungsi cepat selepas reflow dan sebelum mengisi.

Kedua, memutuskan bila untuk mengisi lem

Kerana tiada kurang dari lima puluh desain CSP yang berbeza 1, ditambah pembolehubah yang tidak terdapat dan keadaan operasi yang melibatkan desain sambungan, ia sukar untuk menyediakan peraturan yang tepat untuk menentukan bila untuk menggunakan penuhian. Namun, ada banyak faktor utama yang patut dipertimbangkan ketika merancang PCB. Beberapa faktor penting termasuk:

Perbezaan dalam koeficien pengembangan suhu (CTE) antara cip dan substrat. CTE silikon adalah 2.4 ppm; CTE bahan PCB biasa adalah 16 ppm. Bahan keramik boleh dirancang mengikut CTE yang sepadan, tetapi CTE 95% keramik alumina adalah 6.3 ppm. Penisian melekat diperlukan untuk pakej berasaskan PCB, walaupun kepercayaan meningkat selepas penisian juga dipaparkan pada substrat keramik. Kaedah alternatif ialah menggunakan substrat dengan struktur penyisipan, seperti keramik CTE tinggi atau bahan fleksibel, sebagai bahan menyerap getaran antara cip dan substrat utama, yang boleh mengurangi perbezaan CTE antara PCB dan cip silikon.

Keempat, lebar PCB sistem

Pengalaman telah menunjukkan bahawa PCB yang lebih tebal lebih ketat, dan papan yang lebih tipis menentang kekuatan pengendalian disebabkan oleh kesan yang lebih besar. Contohnya, analisis membuktikan bahawa meningkatkan tebal substrat FR-4 dari 0.6mm ke 1.6mm boleh meningkatkan bilangan ujian siklus-ke-gagal dari 600 ke 9003. Malangnya, untuk peranti ultra-kecil hari ini, meningkatkan tebal substrat sentiasa tidak realistik. Sebenarnya, setiap gandaan tebal substrat meningkatkan peningkatan kepercayaan sekitar dua kali, tetapi gandaan saiz cip menyebabkan kerosakan empat kali 4.

Lima, cabaran Dijiao

Setelah keputusan untuk menggunakan kaedah penuhian dibuat, seri cabaran mesti dianggap untuk melaksanakan proses secara efektif dan mendapatkan keputusan terus menerus dan boleh dipercayai sambil menjaga aras produksi yang diperlukan. Masalah kunci ini termasuk:

Dapatkan aliran lem lengkap dan bebas kosong di bawah cip

Hapuskan glue sekitar cip yang dikemas dengan ketat

Lupakan pencemaran komponen lain

Membuang glue melalui pembukaan rumah atau perisai frekuensi radio (RF)

Kawalan sisa aliran.

6. Mendapatkan aliran lem yang lengkap dan bebas kosong

Kerana bahan penuh mesti disisap ke bawah cip dengan tindakan kapilar, kunci adalah untuk meletakkan jarum cukup dekat dengan cip untuk memulakan aliran lem. Pasti berhati-hati untuk menghindari menyentuh cip atau mencemar belakang kematian. Prinsip yang direkomendasikan adalah untuk kedudukan titik permulaan ujung jarum pada setengah diameter luar ujung jarum tambah 0. 007" XY. Tinggi Z ialah 80% tinggi cip pada substrat. Selama seluruh proses pemberian, kawalan ketepatan juga diperlukan untuk menjaga aliran lem, dan menghindari kerosakan dan kontaminasi mati.

Tujuh, bilangan cip dan hubungan jiran

Apabila merancang kematian yang dikemas dengan ketat pada papan yang perlu dipenuhi dengan lem di bawah, perancang papan perlu meninggalkan cukup ruang untuk teka-teki lem. Dua cip berkongsi laluan glue adalah kaedah pemberian glue yang diterima. Komponen pasif selari dengan pinggir cip akan mempunyai kesan penghalangan. Komponen pada 90° ke tepi cip mungkin menarik lem jauh dari komponen yang akan diisi. Bahan mengisi sekeliling komponen pasif tidak ditemui mempunyai kesan buruk. Tindakan kapilar salib dari cip bersebelahan atau komponen pasif akan menarik bahan penuh jauh dari komponen sasaran, yang boleh menyebabkan kosong di bawah cip CSP atau balik cip

8. Lekat keluar melalui pembukaan

Dengan meningkat penggunaan penutup bawah dalam kumpulan RF, sering diperlukan untuk menantang proses pemberian lem dan melaksanakan proses penutup lem selepas penutup perisai RF telah dikumpulkan. Untuk efisiensi produksi terbaik, biasanya diperlukan untuk mempertimbangkan kedudukan penyamaran RF sementara komponen lain diletak, dan menyelesaikan segala-galanya dalam proses penyelamatan reflow sekali. Oleh itu, perancang produk dan proses mesti bekerja sama untuk meninggalkan cukup terbuka dalam penyamaran perisai untuk mengisi bawah. Penjana juga mesti mengelakkan menempatkan cip terlalu dekat dengan penyamaran RF, kerana tindakan kapilar atau pemberian kelajuan tinggi boleh membenarkan bahan penuh mengalir ke dalam penyamaran RF dan di atas CSP atau cip balik. Jika jarak diantara komponen dan penyamaran kecil, kelajuan mengelilingi bahan penuh akan terbatas untuk menghindari penuh komponen. Perlambat kadar pemberian akan memperlambat proses pemasangan dan hadapi output. Pindah ke lubang atau komponen lain, kemudian kembali ke lubang pertama untuk menjatuhkan lebih banyak lem, yang mungkin berubah sedikit. Namun, ini melibatkan bergerak berbilang, sekali lagi mengurangi output.

Schwiebert dan Leong memberikan persamaan untuk kadar aliran lengkap penuh.

Masa aliran ialah:

t = 3 μL2/[h λcos(φ)]

di sini:

T = masa (saat)

Μ = viskosi cair

L = jarak perjalanan

H = kebebasan atau tinggi bola

Φ = sudut kenalan atau basah

Î` = tekanan permukaan pada antaramuka cair-vapor

(Nilai parameter ini perlu dicapai pada suhu pemberian cair, biasanya 90°C.)

Pump dan valv dari kebanyakan penghasil PCBA boleh hantar cair ke CSP atau balik cip lebih cepat daripada bahan boleh mengalir di bawah cip. Volum/berat cair di bawah cip masih perlu ditentukan8. Apabila nombor ini ditentukan, pengiraan kira-kira pertama kadar aliran dibuat untuk menentukan sama ada cairan patut jatuh pada satu masa atau sejumlah kecil tetesan berbilang. Proses biasa ialah: apabila cairan mengalir di bawah komponen pertama, bergerak ke komponen kedua untuk menjatuhkan lem, dan kemudian kembali ke kedudukan pertama untuk selesai.

11. Kesimpulan

Penggunaan efektif penuhian lem memerlukan julat luas faktor termasuk desain produk PCB untuk menyesuaikan dengan proses penuhian lem dan desain teknologi penuhian lem untuk menyesuaikan dengan keperluan produk. Penisihan lengkap dan tepat untuk keperluan reka-reka aras cip tidak dapat dihindari melibatkan persahabatan antara reka-reka produk, reka-reka proses penghasilan, penyedia-penyedia glue, dan penyedia sistem glue.