PCBクイックマウント - アドバンストパッケージ
特に自動車、電気通信およびコンピュータ用途では、対面アレイパッケージングがますます重要になっているので、生産性が議論の焦点となっている。ピンピッチは0.4mmより小さく、0.5mmです。ファインピッチQFPおよびTSOPパッケージの主な問題は生産性が低いことです。しかしながら、プレーナアレイパッケージのピッチは小さくない（例えば、フリップチップが２００μｍ未満）ので、リフローはんだ付け後のｄｍｐ率は、従来のファインピッチ技術よりも少なくとも１０倍優れている。さらに、同じピッチのQFPおよびTSOPパッケージと比較して、リフローはんだ付け時の自動アライメントを考慮すると、実装精度の要件ははるかに低くなります。
特にフリップチップに関する他の利点は、プリント回路基板の設置面積が大幅に減少することである。プレーナアレイパッケージはまた、より良い回路性能を提供する。
したがって、業界は表面アレイパッケージにも向かっています。最小ピッチ0.5mmのμBGAとチップスケールパッケージ（CSP）が注目されています。少なくとも20の多国籍企業がこれに取り組んでいます。パッケージ構造に関する一連の研究今後数年間で、ベアダイ消費量は年間20％増加すると予測されています。最も急成長しているのはフリップチップで、次にCOB上のベアウェーハ（オンボード）です。
フリップチップの消費は、1996年の5億から世紀末には25億に増加すると予想されていますが、TAB / TCPの消費は停滞しているか、あるいはマイナスにさえなるでしょう。予想されたように、それは1995年にはたった約7億でした。
取り付け方法
配置要件が異なり、配置方法も異なります。これらの要件には、部品のピックアンドプレース機能、配置力、配置精度、配置速度、およびフラックスフローが含まれます。配置速度を検討する際に考慮すべき主な特性の1つは、配置精度です。
ピックアンドプレース
配置装置の配置ヘッドが少なければ少ないほど、配置精度は高くなります。位置決め軸x、y、θの精度は全体の配置精度に影響します。配置ヘッドは、配置機械のｘ − ｙ平面の支持フレームに取り付けられている。配置ヘッドの最も重要な部分は回転軸ですが、z軸の移動精度を無視しないでください。 。高性能配置システムでは、z軸の動きは、センサーを使用して垂直移動距離と配置力を制御するマイクロプロセッサによって制御されます。
配置の主な利点の1つは、精密配置ヘッドがワッフルトレイからの取り出しや固定アップビューカメラのデバイスでの複数の測定の実行など、x、y平面内で自由に移動できることです。
最先端の配置システムでは、x軸とy軸で4シグマと20μmの精度を達成できます。主な欠点は、配置速度が遅く、通常2000 cph未満であることです。フリップチップはんだ付けなどの他の補助的な作業は含まれていません。待つ。
ただ１つの配置ヘッドを有する単純な配置システムはすぐに排除されそして柔軟なシステムと交換されるであろう。このようなシステムでは、支持フレームは、大型のＢＧＡおよびＱＦＰパッケージを装着するための高精度ヘッドおよびリボルバーヘッドを備えている。回転（またはシューター）ヘッドは、不規則な形状のデバイス、ファインピッチフリップチップ、および0.5 mmほどの小さいピンピッチを持つμBGA/ CSPウェハを取り扱うことができます。この配置方法は、「収集、ピッキング、配置」と呼ばれます。
フリップチップ回転ヘッドを備えた高性能ＳＭＤ配置装置が市場に出てきた。フリップチップ、直径125µmのグリッド、ピッチ約200µmのμBGAおよびCSPウェハの高速配置が可能です。収集、ピックアンドプレース機能を備えたデバイスの配置速度は約5000 cphです。
従来のウェーハスニファ
そのようなシステムは、移動フィーダから構成要素を取り出してそれらを移動ＰＣＢに取り付ける間に水平に回転する回転ヘッドを有する。
理論的には、システムは以下の制限付きで最高40,000 cphの速度で設置できます。
ウェーハピッキングは、装置によって配置されたグリッドプレートを超えてはいけません。
バネ駆動の真空ノズルは、ｚ軸上を移動する間の時間最適化を可能にしないか、またはコンベヤからダイを確実にピックアップしない。
ほとんどの表面アレイパッケージでは、配置精度は十分ではなく、標準値は4シグマよりも10μm高くなります。
マイクロフリップチップはんだとして実装することはできません。
収集と配置
「集めて配置する」スニファシステムでは、両方の回転ヘッドがｘ − ｙ支持体に取り付けられている。回転ヘッドには、グリッドプレート上の任意の場所に配置できる6個または12個のノズルが装備されています。標準のSMDウェーハでは、このシステムは4シグマ（シータバイアスを含む）で80μmの配置精度と20,000pchの配置速度を達成します。システムの位置決めダイナミクスとボールグリッドの探索アルゴリズムを変えることによって、表面アレイパッケージのために、システムは60μmから80μmの配置精度と4シグマの下で10,000pch以上の配置速度を達成することができた。
取り付け精度
さまざまな配置機器を総合的に理解するためには、表面アレイパッケージの配置精度に影響する主な要因を知る必要があります。ボールグリッドの取り付け精度P // ACC //は、ボールグリッド合金の種類、ボールグリッドの数、およびパッケージの重量によって異なります。
これら3つの要素は相互に関連しており、ほとんどのプレーナアレイパッケージは同じピッチのQFPとSOPパッケージを持つICよりも低い配置精度しか必要としません。
注：方程式を挿入してください
はんだマスクのない鉄片の場合、最大許容配置偏差はPCBパッドの半径に等しくなります。配置誤差がPCBパッドの半径を超えても、ボールグリッドとPCBパッドは依然として機械的に接触しています。通常のPCBパッド直径がボールグリッドの直径とほぼ等しいと仮定すると、ボールグリッド直径0.3 mm、ピッチ0.5 mmのμBGAおよびCSPパッケージの実装精度は0.15 mmである必要があります。ボールグリッドの直径が100μm、ピッチが175μmの場合、精度要件は50μmです。
ストリップボールグリッドアレイパッケージ（ＴＢＧＡ）およびヘビーセラミックボールグリッドアレイパッケージ（ＣＢＧＡ）の場合、たとえそれが発生しても自己整合は制限される。そのため、配置精度が高い。
フラックス塗布
フリップチップボールグリッドの標準的な大規模リフローはんだ付けは炉のためのフラックスを必要とする。今日のより強力な汎用SMD配置機器にはフラックスアプリケーションが組み込まれており、2つの一般的な組み込み供給方法はコーティングとディップはんだ付けです。
コーティングユニットは、配置ヘッドの近くに取り付けられています。フリップチップ配置の前に配置位置にフラックスを塗布します。配置位置の中央に適用される線量は、フリップチップのサイズおよび特定の材料上のフラックスの濡れ特性に依存する。フラックス被覆面積は、誤差によるパッドの漏れを避けるのに十分な大きさであることを確実にすべきである。
無洗浄プロセスで効果的な充填を行うためには、フラックスは無洗浄（残留物なし）の材料でなければなりません。液体フラックスは固体物質を含むことはめったになく、無洗浄プロセスでの使用に最適です。
しかしながら、液体流束の流動性のために、配置システムのテープの動きは、フリップチップ実装後にウェーハの慣性変位を引き起こす可能性がある。この問題を解決するには2つの方法があります。
PCBが転送されるまでに数秒の待ち時間を設定します。この間、フリップチップ周囲のフラックスは急速に蒸発して接着力を向上させるが、これは歩留まりを低下させる。
ベルトの加速と減速を調整して、フラックスの付着力に合わせることができます。ベルトが滑らかに動いても、ウェハが移動することはありません。
フラックスコーティング法の主な不利な点は、その期間が比較的長く、そして被覆されるべき各装置について装着時間が約１．５秒増加することである。
ディップ溶接法
この場合、フラックスキャリアは回転バレルであり、ブレードでフラックスフィルム（約５０μｍ）に掻き取られる。この方法は高粘度フラックスに適しています。ボールグリッドの下部にフラックスをはんだ付けするだけで、プロセス中のフラックス消費量を減らすことができます。
この方法は、次の2つのプロセスシーケンスをとることができます。
光ボールグリッドアラインメント後の配置とボールグリッドディッピングフラックスこの順序では、フリップチップボールグリッドとフラックスキャリアとの機械的接触が配置精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
ボールグリッドディッピングフラックスと光学ボールグリッドを位置合わせした後、実装が行われる。この場合、フラックス材料は光学ボールグリッドアラインメントの像に影響を及ぼす。
ディップはんだ付け法は揮発性の高いフラックスにはあまり適していませんが、コーティング法よりはるかに高速です。配置方法にもよりますが、各装置にかかる時間はおよそです。純粋な集荷、配置は0.8秒、収集、配置は0.3秒です。
標準SMTを使用して0.5mmピッチのμBGAまたはCSPをマウントする場合、注意する点がいくつかあります。ハイブリッドテクノロジを使用するアプリケーション（μBGA/ CSPを使用する標準SMD）の場合、最も重要なプロセスはフラックスです。コーティング印刷論理的には、従来のフリップチッププロセスとはんだ付け方法の組み合わせを使用することも可能である。
すべての表面アレイパッケージは、性能、パッケージ密度およびコスト削減の可能性を示しています。電子生産の全般的な分野において役割を果たすためには、プロセス、材料および機器を改善するためのさらなる研究開発が必要である。 ＳＭＤ配置機器に関しては、多くの仕事がビジョン技術、より高いスループットおよび正確さに集中している。
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