PCB科技 - 關於PCB高級封裝設備的放置

下麵介紹如何在電腦上快速放置高級包裝設備 PCB電路板

隨著表面陣列封裝變得越來越重要，特別是在汽車、電信和電腦應用領域，生產率已成為討論的焦點。 銷間距小於0.4mm，即0.5mm。 細間距QFP和TSOP封裝的主要問題是生產率低。 然而，由於區域陣列封裝的間距不是很小（例如，倒裝晶片小於200mm），在回流焊接後，dmp速率至少是傳統精細間距科技的10倍。 此外，與相同間距的QFP和TSOP封裝相比，考慮到回流焊接期間的自動對準，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PCB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。

囙此，該行業也正朝著表面陣列封裝的方向發展。 最小間距為0.5mm的¼BGA和晶片級封裝（CSP）不斷吸引人們的注意力。 至少有20家跨國公司正在進行這方面的工作。 研究了一系列的包裝結構。 在未來幾年，預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，其次是COB中使用的裸晶片（直接安裝在板上）。

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。

PCB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，包括從華夫格盤中取出資料，並在固定的向上監視器上對設備執行多次量測。

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、細間距倒裝晶片和引脚間距小至0.5mm的mBGA/CSP晶片。 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。

傳統的晶圓嗅探器

這種系統有一個旋轉頭，在從移動的饋線中拾取元件並將其連接到移動的PCB電路板時水准旋轉。 理論上，系統的放置速度可以達到40000cph，但存在以下限制：

晶片拾取不能超過設備放置的網格板；

彈簧驅動的真空噴嘴不允許在z軸移動期間優化工作時間，或者無法從傳送帶可靠地拾取模具；

對於大多數表面陣列封裝，放置精度無法滿足要求，在4sigma下，典型值高於10mm；

無法實現微倒裝晶片焊劑的應用。

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。

放置精度

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。 與具有相同間距的QFP和SOP封裝中的集成電路相比，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。

在磁帶球栅陣列封裝（TBGA）和重陶瓷球栅陣列封裝（CBGA）的情况下，如果發生自對準，則自對準受到限制。 囙此，放置的精度要求很高。

助焊劑的應用

用於倒裝晶片球栅標準大規模回流焊接的熔爐需要助焊劑。 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進行有效填充，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。