Công nghệ PCB - Cài đặt nhanh PCB Thiết bị đóng gói nâng cao

Với tầm quan trọng ngày càng tăng của việc đóng gói mảng bề mặt PCB, đặc biệt là trong các ứng dụng ô tô, viễn thông và máy tính, năng suất đã trở thành tâm điểm của các cuộc thảo luận. Khoảng cách giữa các chân nhỏ hơn 0,4mm, tức là 0,5mm. Vấn đề chính với các gói QFP và TSOP có khoảng cách tốt là năng suất thấp. Tuy nhiên, vì khoảng cách giữa các gói mảng khu vực không nhỏ (ví dụ: chip đảo ngược nhỏ hơn 200 μm), tốc độ dmp tốt hơn ít nhất 10 lần so với kỹ thuật khoảng cách tốt truyền thống sau khi hàn ngược. Ngoài ra, yêu cầu về độ chính xác lắp đặt thấp hơn nhiều so với các gói QFP và TSOP có cùng khoảng cách, xem xét căn chỉnh tự động trong quá trình hàn ngược.

Một lợi thế khác, đặc biệt là chip đảo ngược, làm giảm đáng kể dấu chân của bảng mạch in. Gói Surface Array cũng có thể cung cấp hiệu suất mạch tốt hơn.

Do đó, ngành công nghiệp PCB cũng đang hướng tới việc đóng gói mảng bề mặt. Các BGA đảo và gói cấp chip (CSP) với khoảng cách tối thiểu 0,5mm liên tục thu hút sự chú ý. Ít nhất 20 công ty đa quốc gia đang thực hiện loạt nghiên cứu cấu trúc bao bì này. Tiêu thụ chip trần dự kiến sẽ tăng 20% mỗi năm trong vài năm tới. Tốc độ tăng trưởng nhanh nhất sẽ là chip đảo ngược, tiếp theo là chip trần được sử dụng trên COB (Direct Mount on Board).

Người ta ước tính rằng tiêu thụ chip tua ngược sẽ tăng từ 500 triệu vào năm 1996 lên 2,5 tỷ vào cuối thập kỷ này, trong khi tiêu thụ TAB/TCP bị đình trệ và thậm chí tăng trưởng âm. Không ngạc nhiên, con số này chỉ khoảng 700 triệu vào năm 1995.

Phương pháp cài đặt

Yêu cầu cài đặt khác nhau và phương pháp cài đặt (nguyên tắc) cũng khác nhau. Các yêu cầu này bao gồm khả năng chọn và đặt phần tử, cường độ đặt, độ chính xác của vị trí, tốc độ đặt và dòng chảy. Một trong những tính năng chính cần xem xét khi xem xét tốc độ đặt là độ chính xác của vị trí.

Chọn và đặt

Càng ít đầu đặt thiết bị, độ chính xác của vị trí càng cao. Độ chính xác của trục định vị x, y và y ảnh hưởng đến độ chính xác vị trí tổng thể. Đầu đặt được gắn trên khung hỗ trợ để đặt mặt phẳng xy của máy. Phần quan trọng nhất để đặt đầu là xoay trục, nhưng đừng bỏ qua độ chính xác chuyển động của trục z. Trong các hệ thống đặt hiệu suất cao, chuyển động của trục z được điều khiển bởi bộ vi xử lý và khoảng cách di chuyển dọc và lực đặt được điều khiển bởi cảm biến.

Một trong những ưu điểm chính của vị trí là đầu đặt chính xác có thể di chuyển tự do trên mặt phẳng x và y, bao gồm lấy vật liệu từ tấm waffle và thực hiện nhiều phép đo thiết bị trên một máy ảnh nhìn lên cố định.

Hệ thống đặt tiên tiến nhất có thể đạt được độ chính xác 4 sigma và 20 angstrom trên trục x và y. Nhược điểm chính là tốc độ đặt thấp, thường dưới 2.000 cph và không bao gồm các tác dụng phụ khác như chất trợ tan lớp phủ chip đảo ngược. Chờ chút.

Một hệ thống đặt đơn giản chỉ có một đầu sẽ nhanh chóng bị loại bỏ và thay thế bằng một hệ thống linh hoạt. Trong một hệ thống như vậy, khung hỗ trợ được trang bị đầu đặt và đầu xoay có độ chính xác cao, có thể lắp đặt các gói BGA và QFP kích thước lớn. Đầu xoay (hoặc bắn) có thể xử lý các thiết bị có hình dạng bất thường, chip đảo ngược với khoảng cách tốt và chip BGA/CSP đảo với khoảng cách pin nhỏ như 0,5mm. Phương pháp đặt này được gọi là "thu thập, chọn và đặt".

Các thiết bị đặt SMD hiệu suất cao được trang bị đầu xoay chip đảo ngược xuất hiện trên thị trường. Nó có thể cài đặt chip đảo ngược, EBGA và CSP chip với đường kính lưới bóng 125 angstrom và khoảng cách pin khoảng 200 angstrom ở tốc độ cao. Tốc độ đặt của thiết bị có chức năng thu thập, chọn và đặt là khoảng 5.000 cph.

PCB thu thập và đặt

Trong hệ thống sniffer "thu thập và đặt", cả hai đầu quay đều được gắn trên giá đỡ x-y. Đầu xoay sau đó được trang bị 6 hoặc 12 vòi hút có thể chạm vào bất kỳ vị trí nào trên tấm lưới tản nhiệt. Đối với chip SMD tiêu chuẩn, hệ thống có thể đạt được độ chính xác đặt 80 ° m và tốc độ đặt 20.000 pch ở 4 Sigma (bao gồm độ lệch theta). Bằng cách thay đổi các tính năng động định vị của hệ thống và thuật toán tìm kiếm của lưới bóng, hệ thống có thể đạt được độ chính xác vị trí từ 60 đến 80 ° m và tốc độ đặt trên 10.000 pch ở 4 Sigma cho gói mảng bề mặt.

Cài đặt chính xác

Để hiểu đầy đủ về các thiết bị đặt khác nhau, bạn cần hiểu các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác của việc đặt gói mảng bề mặt. Độ chính xác vị trí của lưới bóng P//ACC//phụ thuộc vào loại hợp kim lưới bóng, số lượng lưới bóng và trọng lượng của gói.

Ba yếu tố này có liên quan đến nhau. Hầu hết các gói Surface Array có yêu cầu về độ chính xác lắp đặt thấp hơn so với IC có cùng gói QFP và SOP.

Lưu ý: Chèn phương trình

Đối với miếng đệm tròn không có mặt nạ hàn, độ lệch lắp đặt tối đa cho phép bằng bán kính của miếng đệm PCB. Khi lỗi cài đặt vượt quá bán kính của miếng đệm PCB, vẫn sẽ có tiếp xúc cơ học giữa lưới bóng và miếng đệm PCB. Giả sử rằng đường kính của đĩa hàn PCB thông thường xấp xỉ bằng với đường kính của lưới bóng, yêu cầu đặt độ chính xác của gói BGA và CSP đảo với đường kính lưới bóng 0,3mm và khoảng cách 0,5mm là 0,15mm; Nếu lưới bóng có đường kính 100 angstrom và khoảng cách 175 angstrom, yêu cầu độ chính xác là 50 angstrom.

Trong trường hợp mảng lưới có bóng (TBGA) và mảng lưới gốm nặng, nó sẽ bị hạn chế ngay cả khi tự sắp xếp xảy ra. Do đó, độ chính xác của vị trí được yêu cầu cao.

Ứng dụng thông lượng

Lò được sử dụng trong hàn hồi lưu quy mô lớn tiêu chuẩn của lưới bi đảo ngược yêu cầu thông lượng. Ngày nay, các thiết bị đặt SMD đa năng mạnh mẽ hơn có thiết bị áp dụng thông lượng tích hợp và hai phương pháp cung cấp tích hợp thường được sử dụng là phủ và ngâm.

Thiết bị phủ được lắp đặt gần đầu vị trí. Áp dụng thông lượng vào vị trí đặt trước khi đặt chip lộn ngược. Liều lượng áp dụng cho trung tâm của vị trí lắp đặt phụ thuộc vào kích thước của chip đảo ngược và đặc tính làm ướt của hàn trên vật liệu cụ thể. Cần đảm bảo rằng khu vực phủ thông lượng đủ lớn để tránh mất miếng đệm do lỗi.

Để làm đầy hiệu quả trong quá trình không làm sạch, thông lượng phải là vật liệu không sạch (không có dư lượng). Chất lỏng luôn chứa rất ít chất rắn và nó phù hợp nhất cho các quá trình không làm sạch.

Tuy nhiên, do tính lưu động của dòng chất lỏng, chuyển động của băng tải hệ thống đặt sau khi đặt chip lộn ngược sẽ dẫn đến sự dịch chuyển quán tính của chip. Có hai cách để giải quyết vấn đề này:

Đặt thời gian chờ vài giây trước khi chuyển PCB. Trong thời gian này, các thông lượng xung quanh chip tua nhanh chóng bốc hơi để tăng độ bám dính, nhưng điều này làm giảm sản lượng.

Bạn có thể điều chỉnh tốc độ và giảm tốc của băng tải để phù hợp với độ bám dính của thông lượng. Chuyển động trơn tru của băng tải không gây ra sự dịch chuyển của wafer.

Nhược điểm chính của phương pháp phủ thông lượng là chu kỳ tương đối dài. Đối với mỗi thiết bị được phủ, thời gian lắp đặt tăng khoảng 1,5 giây.

Phương pháp hàn PCB nhúng

Trong trường hợp này, chất mang thông lượng là một thùng quay sử dụng lưỡi dao để cạo nó thành một màng thông lượng (khoảng 50μm). Phương pháp này phù hợp với các thông lượng có độ nhớt cao. Tiêu thụ hàn có thể được giảm trong quá trình sản xuất bằng cách chỉ nhúng chúng vào đáy của lưới bóng.

Phương pháp này có thể sử dụng hai chuỗi quy trình sau:

Sau khi căn chỉnh lưới quang học và nhúng lưới vào hàn, việc lắp đặt được thực hiện. Trong trình tự này, tiếp xúc cơ học giữa lưới bóng chip đảo ngược và chất mang hàn sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến độ chính xác của vị trí.

Phương pháp dung dịch ngâm tẩm ít thích hợp hơn cho các chất lỏng có khả năng bay hơi cao, nhưng nó nhanh hơn nhiều so với phương pháp phủ. Tùy thuộc vào phương pháp cài đặt, thời gian bổ sung cho mỗi đơn vị là khoảng: 0,8s để chọn và cài đặt tinh khiết, 0,3s để thu thập và cài đặt

Tất cả các gói mảng khu vực cho thấy tiềm năng về hiệu suất, mật độ gói và tiết kiệm chi phí. Để phát huy đầy đủ hiệu quả của toàn bộ lĩnh vực sản xuất điện tử, cần nghiên cứu và phát triển hơn nữa và cần cải tiến quy trình sản xuất, vật liệu và thiết bị. Trong trường hợp của thiết bị vá lỗi, nhiều nỗ lực tập trung vào công nghệ thị giác, sản lượng cao hơn và độ chính xác.