PCB科技 - PCB高級封裝器件的快速安裝

像 PCB表面 陣列封裝變得越來越重要, 尤其是在汽車領域, 電信和電腦應用, 生產力已成為討論的焦點. 銷間距小於0.4毫米, 這是0.5毫米. 細間距QFP和TSOP封裝的主要問題是生產率低. 然而, since 這個 pitch of the area array package is not very small (for example, the flip chip is less than 200 mm), 回流焊後, dmp速率至少是傳統細瀝青科技的10倍. 此外, 與相同螺距的QFP和TSOP包進行比較, 考慮回流焊接過程中的自動對準, 安裝精度要求要低得多.

另一個優點，尤其是倒裝晶片，大大减少了印刷電路板的占地面積。 表面陣列封裝還可以提供更好的電路效能。

因此, the PCB行業 也正朝著表面陣列封裝的方向發展. mBGA，最小間距為0.5mm and chip-scale package (CSP) are constantly attracting people’s attention. 至少有20家跨國公司正在進行這項工作. 本系列包裝結構研究. 在接下來的幾年裏, 據估計，裸晶片的消費量將以每年20%的速度增長. 增長最快的將是倒裝晶片, followed by bare chips used on COB (Direct Mounting on Board).

據估計，倒裝晶片的消費將從1996年的5億新增到本世紀末的25億，而TAB/TCP的消費則停滯甚至出現負增長。 不出所料，1995年只有7億左右。

安裝方法

安裝要求不同，安裝方法（原理）也不同。 這些要求包括元件拾取和放置能力、放置强度、放置精度、放置速度和通量流動性。 在考慮放置速度時，需要考慮的主要特徵之一是放置精度。

挑選和放置

放置設備的放置頭越少，放置精度越高。 定位軸x、y和θ的精度影響整體放置精度。 放置頭安裝在放置機xy平面的支架上。 放置頭最重要的部分是旋轉軸，但不要忽略z軸的移動精度。 在高性能放置系統中，z軸的移動由微處理器控制，垂直移動距離和放置力由感測器控制。

放置的主要優點之一是，精密放置頭可以在x和y平面上自由移動，包括從華夫格板中取出資料，並在固定監視器上對設備進行多次量測。

最先進的放置系統可以在x和y軸上實現4σ和20mm的精度。 主要缺點是放置速度低，通常小於2000 cph，不包括其他輔助作用，如倒裝晶片塗層助焊劑。 等待

只有一個放置頭的簡單放置系統將很快被淘汰，取而代之的是一個靈活的系統。 在這種系統中，支撐架配備了高精度放置頭和旋轉頭，可以安裝大尺寸BGA和QFP封裝。 旋轉（或爆炸）頭可以處理形狀不規則的器件、細間距倒裝晶片和mBGA/CSP晶片，引脚間距小至0.5mm。 這種放置方法稱為“收集、拾取和放置”。

配備倒裝晶片旋轉頭的高性能SMD放置設備已出現在市場上。 它可以高速安裝倒裝晶片和球栅直徑125mm、引脚間距約200mm的BGA和CSP晶片。 具有收集、拾取和放置功能的設備的放置速度約為5000cph。

PCB收集和放置

在“收集並放置”嗅探器系統中，兩個旋轉頭都安裝在x-y支架上。 然後，旋轉頭配有6個或12個吸嘴，可以接觸格栅板上的任何位置。 對於標準SMD晶片，該系統可以在4sigma（包括θ偏差）下實現80mm的放置精度和20000pch的放置速度。 通過改變系統的定位動態特性和球網格的蒐索算灋，對於表面陣列封裝，系統可以在4sigma下實現60mm到80mm的放置精度和高於10000pch的放置速度。

安裝精度

為了全面瞭解不同的放置設備，您需要瞭解影響面陣封裝放置精度的主要因素。 球栅放置精度P \/\/ACC \/\/取決於球栅合金的類型、球栅的數量和包裝的重量。

這3個因素是相互關聯的。 與相同間距QFP和SOP封裝的集成電路相比，大多數表面陣列封裝的安裝精度要求較低。

注：插入公式

對於沒有焊接掩模的圓形焊盤，最大允許安裝偏差等於PCB焊盤的半徑。 當安裝誤差超過PCB焊盤的半徑時，球栅和PCB焊盤之間仍然存在機械接觸。 假設普通PCB焊盤的直徑大致等於球栅的直徑，球栅直徑為0.3mm、間距為0.5mm的mBGA和CSP封裝的放置精度要求為0.15mm； 如果球栅直徑為100mm，節距為175mm，則精度要求為50mm。

在磁帶球栅陣列（TBGA）和重陶瓷球栅陣列（CBGA）的情况下，即使發生自對準，也會受到限制。 囙此，放置的精度要求很高。

焊劑應用

用於倒裝晶片球栅標準大規模回流焊的熔爐需要助焊劑。 如今，功能更强大的通用SMD放置設備具有內寘助焊劑應用裝置，兩種常用的內寘供應方法是塗層和浸焊。

塗層單元安裝在放置頭附近。 在倒裝晶片放置之前，在放置位置施加焊劑。 應用於安裝位置中心的劑量取決於倒裝晶片的尺寸和焊料在特定資料上的潤濕特性。 應確保焊劑塗層面積足够大，以避免因錯誤而遺失焊盤。

為了在非清潔過程中有效填充，助焊劑必須是非清潔（無殘留）資料。 液體助焊劑通常包含很少的固體物質，最適合於非清潔過程。

然而，由於液體通量的流動性，倒裝晶片放置後，放置系統傳送帶的移動將導致晶片的慣性位移。 解决這個問題有兩種方法：

在轉移PCB板之前，設定幾秒鐘的等待時間。 在此期間，倒裝晶片周圍的焊劑迅速蒸發以提高附著力，但這會降低成品率。

您可以調整傳送帶的加速度和减速度，以匹配焊劑的附著力。 傳送帶的平穩移動不會導致晶片移位。

助焊劑塗層法的主要缺點是其週期相對較長。 對於每個要塗層的器件，安裝時間新增約1.5s。

PCB浸焊 方法

在這種情況下，助焊劑載體是一個旋轉的桶，使用刀片將其刮入助焊劑膜（約50mm）。 該方法適用於高粘度焊劑。 通過僅將焊料浸入球栅底部，可以减少製造過程中的焊料消耗。

該方法可以使用以下兩個過程序列：

對準光學球栅並將球栅浸入焊料後，進行安裝。 在此順序中，倒裝晶片球栅和焊料載體之間的機械接觸將對放置精度產生負面影響。

浸漬助焊劑法不太適用於揮發能力高的助焊劑，但其速度比塗層法快得多。 根據不同的安裝方法，每個設備的額外時間約為：純拾取和安裝0.8s，收集和安裝0.3s

所有區域陣列封裝在效能、封裝密度和成本節約方面都顯示出潜力。 為了充分發揮整個電子生產領域的有效性，需要進一步研究和開發，並需要改進制造技術、資料和設備。 就貼片貼片設備而言，很多工作都集中在視覺科技、更高的輸出和精度上。