Технология PCB - Размещение высококачественного упаковочного оборудования PCB

Вот описание быстрого размещения высококачественных упаковочных устройств на платах PCB.

По мере того, как упаковка поверхностных массивов становится все более важной, особенно в автомобилях, телекоммуникациях и компьютерных приложениях, производительность становится предметом обсуждения. Расстояние между выводами менее 0,4 мм, то есть 0,5 мм. Основная проблема с упаковками QFP и TSOP с тонким интервалом заключается в низкой производительности. Однако, поскольку интервал между упаковками региональных массивов не очень мал (например, инвертированный чип меньше 200 мкм), скорость DMP после обратной сварки, по крайней мере, в 10 раз лучше, чем традиционная технология тонкого интервала. Кроме того, по сравнению с упаковками QFP и TSOP с одинаковым расстоянием, требования к точности установки намного ниже, учитывая автоматическое выравнивание в процессе обратной сварки.

Еще одно преимущество, особенно перевёрнутый чип, значительно сокращает площадь печатных плат PCB. Упаковка поверхностных массивов также обеспечивает лучшую производительность схемы.

Таким образом, отрасль также движется в направлении упаковки поверхностных массивов. Островные BGA с минимальным интервалом 0,5 мм и чип - пакеты (CSP) постоянно привлекают внимание. По меньшей мере 20 ТНК работают в этой области. Серия исследований упаковочных конструкций. В ближайшие годы ожидается, что потребление голых чипов будет расти на 20% в год. Самым быстрорастущим будет перевёрнутый чип, за которым последуют голые чипы для COB (непосредственно установленные на панели).

По оценкам, потребление инвертированных чипов увеличится с 500 миллионов в 1996 году до 2,5 миллиарда к концу столетия, в то время как потребление TAB / TCP будет стагнировать или даже отрицательно расти. Неудивительно, что в 1995 году этот показатель составлял лишь около 700 млн.

Метод установки PCB

Требования к установке различны, метод установки (принцип) также различен. Эти требования включают в себя способность собирать и размещать компоненты, прочность размещения, точность размещения, скорость размещения и текучесть потока. Одной из основных характеристик, которые следует учитывать при рассмотрении скорости размещения, является точность размещения.

Отбор и размещение

Чем меньше головок для размещения устройства, тем выше точность размещения. Точность осей позиционирования x, y и y влияет на общую точность размещения. Поставьте головку на опорную раму на плоскости xy. Наиболее важной частью головки является ось вращения, но не пренебрегайте точностью движения оси z. В высокопроизводительных системах размещения перемещение z - оси контролируется микропроцессором, а расстояние вертикального перемещения и сила размещения - датчиком.

Одним из основных преимуществ размещения является то, что точно размещенная головка может свободно перемещаться по плоскостям x и y, включая извлечение материала из вафельного диска и многократное измерение устройства на стационарной камере обзора.

Современные системы размещения могут достигать точности 4 сигмы и 20 э. на осях x и y. Основным недостатком является низкая скорость размещения, как правило, ниже 2000cph, за исключением других вспомогательных эффектов, таких как инвертированный флюс для покрытия чипа. Ожидание

Простая система размещения с одной головкой скоро будет ликвидирована и заменена гибкой системой. В такой системе опорная стойка оснащена высокоточными головками размещения и роторными головками, которые могут быть установлены в крупногабаритных корпусах BGA и QFP. Вращающиеся (или стреляющие) головки могут обрабатывать устройства нерегулярной формы, перевернутые чипы с тонким интервалом и островные чипы BGA / CSP с небольшим интервалом между выводами 0,5 мм. Этот метод размещения называется « сбор, сбор и размещение».

На рынке появились высокопроизводительные устройства для размещения SMD, оснащенные вращающимися головками с перевернутыми чипами. Он может устанавливать на высоких скоростях перевёрнутые чипы диаметром 125 э., с интервалом между выводами около 200 э., чипы EBGA и CSP. Устройства с функциями сбора, извлечения и размещения размещаются со скоростью около 5000 кг.

Традиционный обнюхивающий прибор

Эта система имеет вращающуюся головку, которая вращается горизонтально, одновременно получая детали от движущегося подателя и прикрепляя их к движущейся плате PCB. Теоретически, скорость размещения системы может достигать 40 000 Cph, но есть следующие ограничения:

Цилиндрический набор не может превышать решётку, на которой размещено устройство;

Вакуумные форсунки с пружинным приводом не позволяют оптимизировать рабочее время во время движения оси z или надежно подобрать форму с конвейера;

Для большинства поверхностных массивов упаковки точность размещения не соответствует требованиям, типичное значение выше 10° ½ м в 4sigma;

Невозможно реализовать применение флюса на микроинвертированных чипах.

Сбор и размещение

В системе обонятелей « Сбор и размещение» обе вращающиеся головки установлены на опоре x - y. Затем вращающаяся головка оснащена 6 или 12 всасывающими отверстиями, которые могут касаться любого положения на решетке. Для стандартных чипов SMD система может достигать точности размещения 80 ° m и скорости размещения 2000 pch при 4 сигмах (включая тета - отклонение). Изменяя динамические характеристики позиционирования системы и алгоритмы поиска по шаровой решетке, система может достигать точности размещения от 60 до 80 ° м и скорости размещения выше 10 000 pch при 4 сигмах.

Точность размещения

Чтобы получить полное представление о различных устройствах размещения, вам нужно понять основные факторы, влияющие на точность размещения упаковки. Точность размещения шаровой решетки P / / \ ACC / / зависит от типа сплава шаровой решетки, количества шаровой решетки и веса упаковки.

Эти три фактора взаимосвязаны. По сравнению с IC в корпусах QFP и SOP с одинаковым интервалом точность установки большинства поверхностных массивов ниже. Примечание: Вставить уравнение

Для круглых сварных дисков без шаблона максимально допустимое отклонение установки равно радиусу сварного диска PCB. Когда погрешность установки превышает радиус диска PCB, между шаровой решеткой и диском PCB все еще существует механический контакт. Предположим, что диаметр сварочного диска PCB обычно примерно равен диаметру шаровой решетки, точность размещения островковых корпусов BGA и CSP с диаметром шаровой решетки 0,3 мм и интервалом 0,5 мм требует 0,15 мм; Если диаметр шаровой решетки составляет 100 э., а расстояние узла - 175 э., то точность требует 50 э.

В случае упаковки с шаровой решеткой (TBGA) и тяжелой керамической сферической решеткой (CBGA) это будет ограничено, если произойдет самовыравнивание. Поэтому требования к точности размещения высоки.

Применение флюса

Стандартные печи для крупномасштабной обратной сварки с перевёрнутой сферической решеткой требуют флюса. В настоящее время более мощное универсальное устройство для размещения SMD имеет встроенное сварочное устройство, двумя широко используемыми встроенными способами подачи являются покрытие и проплавка.

Устройство для нанесения покрытия установлено вблизи головки размещения. Перед размещением инвертированного чипа к месту размещения наносится флюс. Дозировка, применяемая к центру установки, зависит от размера перевернутого чипа и смачивающих свойств припоя на конкретном материале. Следует убедиться, что площадь покрытия флюса достаточно велика, чтобы избежать потери флюса из - за ошибки.

Для эффективного наполнения в нечистом процессе флюс должен быть неочищенным (без остатков) материалом. Жидкий флюс всегда содержит очень мало твердых веществ, и он лучше всего подходит для нечистых процессов.

Однако из - за текучести потока жидкости движение конвейера системы размещения после размещения перевернутого чипа приведет к инерционному смещению чипа. Эту проблему можно решить двумя способами:

Установите несколько секунд ожидания перед передачей платы PCB. В течение этого периода флюс вокруг перевернутого чипа быстро испаряется, чтобы увеличить адгезию, но это снижает производительность.

Вы можете настроить ускорение и замедление конвейера, чтобы соответствовать адгезии флюса. плавное движение конвейера не приводит к сдвигу чипа.

Основным недостатком метода покрытия флюсом является его относительно длительный цикл. Для каждого устройства, подлежащего покрытию, время установки увеличивается примерно на 1.5s.

PCB - проплавка

В этом случае носитель флюса представляет собой вращающийся барабан, который скребывается лезвием в мембрану флюса (около 50 мкм). Этот метод применим к высоковязким флюсам. Погрузив припой только в нижнюю часть шаровой решетки, можно уменьшить расход припоя в процессе изготовления.