PCB Quick Mount - Erweitertes Paket
Das Face-to-Face-Array-Packaging wird insbesondere in der Automobil-, Telekommunikations- und Computeranwendung immer wichtiger. Die Produktivität steht daher im Mittelpunkt der Diskussion. Der Pinabstand beträgt weniger als 0,4 mm, also 0,5 mm. Das Hauptproblem bei Fine-Pitch-QFP- und TSOP-Paketen ist die geringe Produktivität. Da der Abstand der planaren Array-Baugruppe jedoch nicht klein ist (z. B. ein Flip-Chip von weniger als 200 μm), ist die Dmp-Rate nach dem Aufschmelzlöten mindestens zehnmal besser als die herkömmliche Feinpechtechnologie. Verglichen mit den QFP- und TSOP-Gehäusen mit dem gleichen Abstand sind die Anforderungen an die Montagegenauigkeit unter Berücksichtigung der automatischen Ausrichtung während des Reflow-Lötens viel geringer.
Ein weiterer Vorteil, insbesondere für Flip-Chips, besteht darin, dass der Platzbedarf der Leiterplatte stark reduziert wird. Das Planar-Array-Paket bietet auch eine bessere Schaltungsleistung.
Daher bewegt sich die Industrie auch in Richtung Oberflächenarray-Paket. Das μBGA mit einem Mindestabstand von 0,5 mm und das Chip-Scale-Package (CSP) machen auf sich aufmerksam. Mindestens 20 multinationale Unternehmen arbeiten daran. Eine Reihe von Untersuchungen zur Paketstruktur. In den nächsten Jahren wird mit einem Anstieg des Rohdüsenverbrauchs um 20% pro Jahr gerechnet. Der schnellste Zuwachs ist der Flip-Chip, gefolgt von blanken Wafern auf COB (an Bord).
Es wird erwartet, dass der Verbrauch von Flip-Chips von 500 Millionen im Jahr 1996 auf 2,5 Milliarden am Ende des Jahrhunderts steigt, während der TAB / TCP-Verbrauch stagniert oder sogar negativ sein wird. Wie erwartet waren es 1995 nur etwa 700 Millionen.
Montageart
Die Platzierungsanforderungen sind unterschiedlich und die Platzierungsmethode ist unterschiedlich. Diese Anforderungen umfassen die Bestückungs- und Bestückungsfähigkeit der Bauteile, die Bestückkraft, die Bestückungsgenauigkeit, die Bestückungsgeschwindigkeit und den Flussfluss. Eine der Hauptmerkmale, die zu berücksichtigen ist, wenn die Bestückgeschwindigkeit berücksichtigt wird, ist die Bestückgenauigkeit.
Aufsammeln und plazieren
Je weniger Platzierungsköpfe der Platzierungsausrüstung vorhanden sind, desto höher ist die Platzierungsgenauigkeit. Die Genauigkeit der Positionierachsen x, y und θ beeinflusst die Gesamtplatzierungsgenauigkeit. Der Bestückkopf ist am Tragrahmen der XY-Ebene des Bestückautomaten montiert. Der wichtigste Teil des Bestückkopfes ist die Rotationsachse, aber ignorieren Sie nicht die Bewegungsgenauigkeit der Z-Achse. . In Hochleistungs-Platzierungssystemen wird die Bewegung der Z-Achse von einem Mikroprozessor gesteuert, der Sensoren zur Steuerung der vertikalen Verfahrwegstrecke und der Platzierungskraft verwendet.
GLOBALER ERFOLG Leiterplattenlieferant
Einer der Hauptvorteile der Platzierung besteht darin, dass der Präzisionsplatzierungskopf sich frei in der XY-Ebene bewegen kann, einschließlich des Abrufs aus einem Waffelfach und der Durchführung mehrerer Messungen am Gerät mit einer feststehenden Kamera.
Das fortschrittlichste Bestückungssystem kann auf der X- und Y-Achse eine Genauigkeit von 4 Sigma und 20 μm erreichen. Der Hauptnachteil besteht darin, dass die Bestückungsgeschwindigkeit niedrig ist und normalerweise unter 2000 cph liegt, was keine anderen Hilfsmaßnahmen wie das Flip-Chip-Löten umfasst. Warten.
Ein einfaches Bestückungssystem mit nur einem Bestückkopf wird bald beseitigt und durch ein flexibles System ersetzt. Bei einem solchen System ist der Tragrahmen mit einem hochpräzisen Kopf und einem Revolverkopf für die Montage von großen BGA- und QFP-Gehäusen ausgestattet. Ein rotierender Kopf (oder Shooter-Kopf) kann mit unregelmäßig geformten Geräten, Flip-Chips mit feinem Abstand und μBGA / CSP-Wafern mit Pin-Abständen von nur 0,5 mm umgehen. Diese Art der Platzierung wird als "Sammlung, Kommissionierung und Platzierung" bezeichnet.
Auf dem Markt ist ein leistungsfähiges SMD-Bestückungsgerät mit Flip-Chip-Rotationsköpfen entstanden. Es ist in der Lage, Flip-Chips und μBGA- und CSP-Wafer mit einem 125 um-Durchmessergitter und einem Abstand von ungefähr 200 um schnell zu platzieren. Die Bestückungsgeschwindigkeit für Geräte mit Sammel-, Bestückungs- und Bestückungsfunktion beträgt etwa 5000 cph.
Traditioneller Wafer Sniffer
Solche Systeme haben einen horizontal rotierenden Drehkopf, während sie die Komponenten aus der beweglichen Zuführung aufnehmen und an der sich bewegenden Leiterplatte befestigen.
Theoretisch kann das System mit Geschwindigkeiten von bis zu 40.000 km / h mit folgenden Einschränkungen aufgestellt werden:
Die Aufnahme von Wafern darf die vom Gerät platzierte Gitterplatte nicht überschreiten;
Die federgetriebene Vakuumdüse erlaubt keine Zeitoptimierung während der Bewegung auf der Z-Achse oder nimmt die Matrize nicht zuverlässig vom Förderer auf;
Für die meisten Oberflächenarray-Pakete ist die Plazierungsgenauigkeit nicht zufriedenstellend und der typische Wert ist 10 μm höher als 4sigma;
Kann nicht als Micro-Flip-Chip-Lot implementiert werden.
Abholung und Platzierung
Bei dem "Collect and Place" -Sciffer-System sind beide Schwenkköpfe auf der x-y-Halterung montiert. Der Schwenkkopf ist dann mit 6 oder 12 Düsen ausgestattet, die an beliebiger Stelle auf der Rasterplatte platziert werden können. Bei Standard-SMD-Wafern erreicht dieses System eine Bestückungsgenauigkeit von 80 μm und eine Bestückungsgeschwindigkeit von 20.000 Pitch bei 4sigma (einschließlich Theta-Vorspannung). Durch Ändern der Positionierungsdynamik des Systems und des Suchalgorithmus des Ballgitters kann das System für das Surface-Array-Paket eine Bestückungsgenauigkeit von 60 μm bis 80 μm und eine Bestückungsgeschwindigkeit von mehr als 10.000 pch unter 4sigma erreichen.
Montagegenauigkeit
Um ein ganzheitliches Verständnis der verschiedenen Platzierungsgeräte zu erlangen, müssen Sie die Hauptfaktoren kennen, die die Platzierungsgenauigkeit des Surface Array-Pakets beeinflussen. Die Genauigkeit der Kugelgittermontage P // ACC // hängt von der Art der Kugelgitterlegierung, der Anzahl der Kugelgitter und dem Gewicht des Pakets ab.
Diese drei Faktoren hängen miteinander zusammen, und die meisten planaren Array-Pakete erfordern eine geringere Bestückungsgenauigkeit als ICs mit gleichen QFP- und SOP-Paketen mit dem gleichen Abstand.
Hinweis: Fügen Sie die Gleichung ein
Bei einer Schindel ohne Lötmaske entspricht die maximal zulässige Platzierungsabweichung dem Radius des PCB-Pads. Wenn der Platzierungsfehler den Radius der Leiterplatte übersteigt, haben das Kugelgitter und die Leiterplatte noch einen mechanischen Kontakt. Unter der Annahme, dass der übliche Leiterplatten-Durchmesserdurchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser des Kugelrasters ist, muss die Montagegenauigkeit der μBGA- und CSP-Gehäuse mit einem Kugelrasterdurchmesser von 0,3 mm und einem Abstand von 0,5 mm 0,15 mm betragen. Wenn der Kugeldurchmesser 100 μm und der Abstand 175 μm beträgt, ist die Genauigkeitsanforderung 50 μm.
Im Fall von TBGA (Strip Ball Grid Array) und CBGA (CBGA) mit schwerem Keramikgitter ist die Selbstausrichtung auch dann begrenzt, wenn sie auftritt. Daher ist die Genauigkeit der Platzierung hoch.
Flussmittelanwendung
Das standardmäßige großflächige Reflow-Löten von Flip-Chip-Kugelgittern erfordert Flussmittel für den Ofen. Die leistungsfähigeren Universal-SMD-Bestückungsgeräte von heute verfügen über integrierte Flussmittelanwendungen, und zwei gebräuchliche integrierte Versorgungsmethoden sind Beschichten und Tauchlöten.
Die Beschichtungseinheit ist in der Nähe des Bestückkopfes montiert. Tragen Sie vor der Platzierung des Flip-Chips Flussmittel auf den Platzierungsort auf. Die in der Mitte des Platzierungsortes aufgebrachte Dosis hängt von der Größe des Flip-Chips und den Benetzungseigenschaften des Flussmittels auf einem bestimmten Material ab. Es sollte sichergestellt werden, dass die Flussmittelbeschichtungsfläche groß genug ist, um ein Auslaufen des Kissens aufgrund von Fehlern zu vermeiden.
Um eine effektive Befüllung in einem No-Clean-Prozess durchzuführen, muss das Flussmittel ein nicht sauberes Material (kein Rückstand) sein. Flüssige Flussmittel enthalten selten feste Materialien und eignen sich am besten für No-Clean-Prozesse.
Aufgrund der Fluidität des Flüssigkeitsflusses kann die Bewegung des Bands des Platzierungssystems jedoch eine Trägheitsverschiebung des Wafers nach der Montage des Flip-Chips verursachen. Es gibt zwei Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen:
Stellen Sie eine Wartezeit von einigen Sekunden ein, bevor die Leiterplatte übertragen wird. Während dieser Zeit verdampft der Fluss um den Flip-Chip schnell, um die Haftung zu verbessern. Dies verringert jedoch die Ausbeute.
Sie können die Beschleunigung und Verzögerung des Riemens an die Haftung des Flusses anpassen. Eine gleichmäßige Bewegung des Bandes verursacht keine Waferverschiebung.
Der Hauptnachteil des Flussmittelbeschichtungsverfahrens besteht darin, dass seine Dauer relativ lang ist und die Montagezeit für jedes zu beschichtende Gerät um etwa 1,5 s erhöht wird.
Tauchschweißverfahren
In diesem Fall ist der Flussmittelträger eine sich drehende Trommel und wird mit einer Klinge in einen Flussmittelfilm (etwa 50 & mgr; m) abgekratzt. Diese Methode eignet sich für hochviskose Flussmittel. Durch einfaches Löten des Flussmittels an der Unterseite des Kugelgitters kann der Flussmittelverbrauch während des Prozesses reduziert werden.
Diese Methode kann die folgenden zwei Prozesssequenzen annehmen:
Platzierung nach der Ausrichtung des optischen Kugelgitters und des Flusses des Kugelgitters. In dieser Reihenfolge kann der mechanische Kontakt des Flip-Chip-Kugelgitters und des Flussträgers die Platzierungsgenauigkeit negativ beeinflussen.
Nachdem der Eintauchfluss des Kugelgitters und das optische Kugelgitter ausgerichtet sind, wird die Montage durchgeführt. In diesem Fall beeinflusst das Flussmittel das Bild der Ausrichtung des optischen Kugelgitters.
Das Tauchlötverfahren ist für Flussmittel mit hoher Flüchtigkeit nicht gut geeignet, aber es ist viel schneller als das Beschichtungsverfahren. Abhängig von der Platzierungsmethode beträgt die an jedes Gerät angebrachte Zeit ungefähr: reine Abholung, Platzierung beträgt 0,8 Sekunden, Erfassung, Platzierung beträgt 0,3 Sekunden.
Bei der Verwendung eines Standard-SMT zum Montieren eines μBGA oder CSP mit einem Abstand von 0,5 mm ist Folgendes zu beachten: Bei Anwendungen, die Hybridtechnologie (Standard-SMD mit μBGA / CSP) verwenden, ist der Fluss der Fluss. Beschichtungsdruck Logischerweise ist es auch möglich, eine Kombination aus herkömmlichen Flip-Chip-Verfahren und Lötauftragsverfahren zu verwenden.
Alle Oberflächenarray-Pakete zeigen Potenzial für Leistung, Paketdichte und Kosteneinsparungen. Um im gesamten Bereich der elektronischen Produktion eine Rolle zu spielen, sind weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich, um Prozesse, Materialien und Geräte zu verbessern. Bei der SMD-Bestückungsausrüstung wird viel Arbeit auf die Vision-Technologie, einen höheren Durchsatz und eine höhere Genauigkeit gerichtet.
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