PCB Quick Mount - Paquet avancé
Le conditionnement en réseau face à face devient de plus en plus important, en particulier dans les applications de l'automobile, des télécommunications et de l'informatique. La productivité est donc devenue le centre des discussions. Le pas de la goupille est inférieur à 0,4 mm, ce qui correspond à 0,5 mm. Le principal problème des packages QFP et TSOP à pas fin est la faible productivité. Toutefois, comme le pas de l’emballage de la matrice plane n’est pas faible (par exemple, une puce retournée inférieure à 200 µm), après le soudage par refusion, le débit dmp est au moins 10 fois supérieur à celui de la technologie classique du pas fin. En outre, par rapport aux boîtiers QFP et TSOP du même pas, compte tenu de l’alignement automatique pendant le soudage par refusion, les exigences en matière de précision de montage sont beaucoup moins strictes.
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Un autre avantage, en particulier pour la puce retournée, est que l'encombrement de la carte de circuit imprimé est fortement réduit. Le paquet de matrice plan fournit également de meilleures performances de circuit.
Par conséquent, l’industrie s’oriente également vers le paquet de matrices en surface. Le μBGA avec un pas minimum de 0.5mm et le paquet à l'échelle de puces (CSP) attirent l'attention. Au moins 20 multinationales y travaillent. Une série de recherches sur la structure des paquets. Au cours des prochaines années, la consommation à jeun devrait augmenter de 20% par an. La croissance la plus rapide est celle de la puce retournée, suivie de celle des plaquettes nues sur COB (à bord).
On prévoit que la consommation de puce retournée passera de 500 millions en 1996 à 2,5 milliards à la fin du siècle, tandis que la consommation TAB / TCP sera stagnante, voire négative. Comme prévu, il n’était que d’environ 700 millions en 1995.
Méthode de montage
Les conditions de placement sont différentes et la méthode de placement est différente. Ces exigences incluent la capacité de sélection et de positionnement des composants, la force de positionnement, la précision de positionnement, la vitesse de positionnement et le flux de flux. L'une des principales caractéristiques à prendre en compte lors de la prise en compte de la vitesse de placement est la précision du placement.
Choisir et placer
Plus le nombre de têtes de placement de l'équipement de placement est faible, plus la précision de placement est élevée. La précision des axes de positionnement x, y et θ affecte la précision globale du placement. La tête de placement est montée sur le cadre de support du plan xy de la machine de placement. La partie la plus importante de la tête de placement est l’axe de rotation, mais n’ignorez pas la précision du mouvement de l’axe des z. . Dans les systèmes de placement hautes performances, le mouvement de l'axe z est contrôlé par un microprocesseur qui utilise des capteurs pour contrôler la distance de déplacement verticale et la force de placement.
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L'un des principaux avantages du placement est que la tête de placement de précision peut se déplacer librement dans le plan x, y, y compris la récupération depuis un plateau à gaufres et l'exécution de plusieurs mesures sur le périphérique avec une caméra fixe à vision vers le haut.
Le système de placement le plus avancé peut atteindre une précision de 4 sigma et 20 μm sur les axes x et y. Le principal inconvénient est que la vitesse de placement est faible, généralement inférieure à 2 000 cph, ce qui n'inclut pas les autres actions auxiliaires, telles que la soudure par flip chip. Attendre.
Un système de placement simple avec une seule tête de placement sera bientôt éliminé et remplacé par un système flexible. Dans un tel système, le cadre de support est équipé d'une tête de haute précision et d'une tête de revolver pour le montage de boîtiers BGA et QFP de grande taille. Une tête rotative (ou de tir) peut gérer des appareils de forme irrégulière, des puces à bascule à pas fin et des plaquettes μBGA / CSP avec des pas d'épingle aussi petits que 0,5 mm. Cette méthode de placement s'appelle "collecte, prélèvement et placement".
Un équipement de placement SMD hautes performances avec têtes rotatives à puce retournée est apparu sur le marché. Il est capable de placer à haute vitesse des puces à basculement et des tranches μBGA et CSP avec une grille de diamètre de 125 μm et un pas d’environ 200 μm. La vitesse de placement des périphériques dotés de fonctionnalités de collecte et de sélection est d'environ 5 000 cph.
Renifleur de plaquette traditionnel
Ces systèmes ont une tête rotative à rotation horizontale tout en ramassant les composants du chargeur en mouvement et en les fixant au circuit imprimé en mouvement.
En théorie, le système peut être installé à une vitesse pouvant atteindre 40 000 cph avec les limitations suivantes:
La cueillette de plaquettes ne doit pas dépasser la plaque de grille placée par l'appareil;
La buse à vide entraînée par un ressort ne permet pas d'optimiser le temps pendant le déplacement sur l'axe z, ou ne ramasse pas de manière fiable la matrice du convoyeur;
Pour la plupart des ensembles de matrices de surface, la précision de placement n’est pas satisfaisante et la valeur typique est supérieure de 10 μm à 4sigma;
Ne peut pas être implémenté comme une soudure à micropuce.
Collection et placement
Dans le système de collecte "collecte et placement", les deux têtes pivotantes sont montées sur le support x-y. La tête pivotante est alors équipée de 6 ou 12 buses pouvant être placées n’importe où sur la plaque de grille. Pour les plaquettes SMD standard, ce système atteint une précision de placement de 80 μm et une vitesse de pose de 20 000 pch à 4sigma (y compris le biais thêta). En modifiant la dynamique de positionnement du système et l'algorithme de recherche de la grille de billes, le système peut atteindre une précision de placement de 60 µm à 80 µm et une vitesse de positionnement de plus de 10 000 pch sous 4sigma.
Précision de montage
Pour avoir une compréhension globale des différents équipements de placement, vous devez connaître les principaux facteurs qui affectent la précision de placement du paquet de matrice de surface. La précision de montage de la grille à billes P // ACC // dépend du type d’alliage pour grille à billes, du nombre de grilles à billes et du poids de l’emballage.
Ces trois facteurs sont interdépendants et la plupart des packages de matrice planaire requièrent une précision de placement inférieure à celle des circuits intégrés avec les mêmes packages QFP et SOP.
Note: Insérer l'équation
Pour un bardeau sans masque de soudure, l'écart de placement maximum admissible est égal au rayon du plot de la carte de circuit imprimé. Lorsque l'erreur de placement dépasse le rayon du patin du circuit imprimé, la grille à billes et le patin du circuit imprimé ont toujours un contact mécanique. En supposant que le diamètre habituel du plot de circuit imprimé soit approximativement égal au diamètre de la grille à billes, la précision de montage des boîtiers μBGA et CSP avec un diamètre de grille à billes de 0,3 mm et un pas de 0,5 mm doit être de 0,15 mm; si le diamètre de la grille sphérique est de 100 µm et le pas de 175 µm, l'exigence de précision est de 50 µm.
Dans le cas d'un ensemble de matrices de grille à billes (TBGA) et d'un ensemble de matrices à grille de billes en céramique lourde (CBGA), l'auto-alignement est limité même s'il se produit. Par conséquent, la précision du placement est élevée.
Application de flux
Le soudage par refusion à grande échelle standard des grilles à billes à puces à retournement nécessite un flux pour le four. L'équipement de positionnement SMD polyvalent plus puissant d'aujourd'hui est livré avec des applications de flux intégrées, et deux méthodes d'alimentation intégrées courantes sont le revêtement et la soudure par immersion.
L'unité de revêtement est montée près de la tête de placement. Appliquez le flux sur l'emplacement de placement avant le placement de la puce retournée. La dose appliquée au centre de l'emplacement de placement dépend de la taille de la puce à retournement et des caractéristiques de mouillage du flux sur un matériau particulier. Il convient de s’assurer que la zone de revêtement du flux est suffisamment grande pour éviter les fuites du tampon dues à des erreurs.
Afin de réaliser un remplissage efficace dans un processus sans nettoyage, le flux doit être un matériau non propre (sans résidus). Les flux liquides contiennent rarement des matières solides et conviennent parfaitement à une utilisation dans des processus sans nettoyage.
Cependant, en raison de la fluidité du flux liquide, le mouvement de la bande du système de placement peut provoquer un déplacement par inertie de la tranche après le montage de la puce retournée. Il y a deux façons de résoudre ce problème:
Définissez un délai d’attente de quelques secondes avant le transfert du circuit imprimé. Pendant ce temps, le flux autour de la puce à retournement s'évapore rapidement pour améliorer l'adhérence, mais cela réduit le rendement.
Vous pouvez régler l'accélération et la décélération de la courroie en fonction de l'adhérence du flux. Le mouvement en douceur de la courroie ne provoque pas de déplacement de la plaquette.
Le principal inconvénient du procédé de revêtement par flux est que sa durée est relativement longue et que le temps de montage est augmenté d'environ 1,5 s pour chaque dispositif à revêtir.
Méthode de soudage par immersion
Dans ce cas, le support de flux est un corps en rotation et est raclé dans un film de flux (environ 50 µm) avec une aube. Cette méthode convient aux flux à haute viscosité. En soudant simplement le flux au bas de la grille à billes, la consommation de flux peut être réduite au cours du processus.
Cette méthode peut prendre les deux séquences de processus suivantes:
Positionnement après l’alignement de la grille de billes optiques et le flux d’immersion de la grille de billes. Dans cette séquence, le contact mécanique de la grille à billes et du porteur de flux peut avoir un impact négatif sur la précision du placement.
Une fois le flux d’immersion de la grille à billes et la grille à billes optiques alignés, le montage est effectué. Dans ce cas, le matériau de flux affecte l’image de l’alignement de la grille de la balle optique.
La méthode de soudure par immersion n'est pas bien adaptée aux flux à forte volatilité, mais elle est beaucoup plus rapide que la méthode de revêtement. En fonction de la méthode de placement, le temps imparti à chaque périphérique est approximativement de: prise en charge pure, placement à 0,8 seconde, collecte, placement à 0,3 seconde.
Lors de l'utilisation d'un SMT standard pour monter un μBGA ou un CSP avec un espacement de 0,5 mm, il convient de noter quelques points: Pour les applications utilisant la technologie hybride (SMD standard avec μBGA / CSP), le processus le plus important est le flux. Impression de revêtement. Logiquement, il est également possible d’utiliser une combinaison de procédés classiques de traitement par puces à bascule et d’application de la brasure.
Tous les ensembles de modules de surface présentent un potentiel de performance, de densité et de réduction des coûts. Afin de jouer un rôle dans l'ensemble du domaine de la production électronique, des travaux de recherche et développement plus poussés sont nécessaires pour améliorer les processus, les matériaux et les équipements. En ce qui concerne l'équipement de placement SMD, beaucoup de travail est axé sur la technologie de la vision, un débit supérieur et une précision supérieure.
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