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PCB 퀵 마운트 - 고급 패키지

o-leading. o-leading.com 2019-02-25 18:51:26

면 대면 (face-to-face) 어레이 패키징은 특히 자동차, 통신 및 컴퓨터 어플리케이션에서 더욱 중요 해지고 있으므로 생산성이 논의의 초점이되었습니다. 핀 피치는 0.4mm보다 작으며 0.5mm입니다. 파인 피치 QFP 및 TSOP 패키지의 주된 문제점은 생산성이 낮다는 것입니다. 그러나 평면 어레이 패키지의 피치가 작지 않기 때문에 (예 : 200μm 미만의 플립 칩) 리플 로우 솔더링 후 dmp 속도는 기존의 미세 피치 기술보다 10 배 이상 우수합니다. 또한 동일한 피치의 QFP 및 TSOP 패키지와 비교하여 리플 로우 솔더링 중 자동 정렬을 고려할 때 마운팅 정확도 요구 사항이 훨씬 낮다.




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특히 플립 칩의 또 다른 장점은 인쇄 회로 기판의 풋 프린트가 크게 감소된다는 것입니다. 평면 어레이 패키지는 또한 더 우수한 회로 성능을 제공합니다.



따라서 업계에서는 표면 배열 패키지로 옮겨 가고 있습니다. 최소 피치 0.5mm의 μBGA와 칩 스케일 패키지 (CSP)가 주목 받고있다. 적어도 20 개의 다국적 기업이이를 위해 노력하고 있습니다. 패키지 구조에 대한 일련의 연구. 향후 몇 년 동안, 벌거 벗은 다이 소비량은 연간 20 % 증가 할 것으로 예상되며, 플립 칩이 가장 빠른 성장률을 보였고 COB (기판 상)의 베어 웨이퍼가 뒤를이었다.



플립 칩의 소비량은 1996 년 5 억 개에서 20 세기 말 25 억 개로 증가 할 것으로 예상되며, TAB / TCP 소비량은 정체되거나 심지어 부정적 일 수 있습니다. 예상대로 1995 년에는 약 7 억 명에 불과했습니다.


실장 방법

게재 위치 요구 사항이 다르며 게재 위치 방법이 다릅니다. 이러한 요구 사항에는 부품 선택 및 배치 기능, 배치 력, 배치 정확도, 배치 속도 및 플럭스 흐름이 포함됩니다. 배치 속도를 고려할 때 고려해야 할 주요 특징 중 하나는 배치 정확도입니다.



선택 및 배치

배치 장비의 배치 헤드가 적을수록 배치 정확도가 높아집니다. 포지셔닝 축 x, y 및 θ의 정확도는 전체 배치 정확도에 영향을줍니다. 배치 헤드는 배치 기계의 xy 평면의지지 프레임에 장착됩니다. 배치 헤드의 가장 중요한 부분은 회전 축이지만 z 축의 이동 정확도는 무시하지 않습니다. . 고성능 배치 시스템에서 z 축 동작은 센서를 사용하여 수직 이동 거리 및 배치 력을 제어하는 ​​마이크로 프로세서에 의해 제어됩니다.






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배치의 주요 이점 중 하나는 정밀 배치 헤드가 와플 트레이에서 검색하고 고정 된 상향 카메라에서 장치에 대해 여러 번 측정을 수행하는 등 x, y 평면에서 자유롭게 움직일 수 있다는 것입니다.



가장 진보 된 배치 시스템은 x 및 y 축에서 4 시그마 및 20μm 정확도를 달성 할 수 있습니다. 가장 큰 단점은 배치 속도가 보통 플립 칩 솔더링과 같은 다른 보조 동작을 포함하지 않는 2000cph보다 낮다는 점입니다. 기다림.


머지 않아 하나의 배치 헤드 만있는 간단한 배치 시스템이 제거되어 유연한 시스템으로 대체 될 것입니다. 이러한 시스템에서,지지 프레임에는 대형 BGA 및 QFP 패키지를 장착하기위한 고정밀 헤드 및 리볼버 헤드가 장착됩니다. 회전 (또는 슈터) 헤드는 0.5mm의 작은 핀 피치로 불규칙 형상의 디바이스, 파인 피치 플립 칩 및 μBGA / CSP 웨이퍼를 처리 할 수 ​​있습니다. 이 배치 방법을 "수집, 선택 및 배치"라고합니다.


플립 칩 회전 헤드를 갖춘 고성능 SMD 배치 장비가 시장에 등장했습니다. 125μm 직경의 그리드와 약 200μm 피치의 플립 칩 및 μBGA 및 CSP 웨이퍼를 고속으로 배치 할 수 있습니다. 수집, 픽앤 플레이스 기능이있는 장치의 배치 속도는 약 5000 cph입니다.


전통적인 웨이퍼 스니퍼

이러한 시스템은 이동하는 피더에서 구성 요소를 집어 들고 움직이는 PCB에 부착하면서 수평으로 회전하는 회전 헤드를 가지고 있습니다.

이론적으로이 시스템은 최대 40,000 cph의 속도로 배치 할 수 있으며 다음과 같은 제한이 있습니다.

웨이퍼 픽킹은 장치에 설치된 그리드 플레이트를 초과해서는 안됩니다.

스프링 구동 식 진공 노즐은 z 축 이동 중에 시간 최적화를 허용하지 않거나 컨베이어에서 다이를 확실하게 픽업하지 않습니다.

대부분의 표면 배열 패키지의 경우 배치 정확도가 만족스럽지 않으며 전형적인 값은 4σ보다 10μm 높습니다.

마이크로 플립 칩 솔더로 구현할 수 없습니다.


수거 및 배치

"수집 및 배치"스니퍼 시스템에서 두 개의 스위블 헤드가 x-y 지지대에 장착됩니다. 스위블 헤드에는 그리드 플레이트의 어느 곳에 나 놓을 수있는 6 개 또는 12 개의 노즐이 장착되어 있습니다. 표준 SMD 웨이퍼의 경우이 시스템은 4 시그마 (세타 바이어스 포함)에서 80μm의 배치 정확도와 20,000pch의 배치 속도를 달성합니다. 시스템의 포지셔닝 역학과 볼 그리드의 검색 알고리즘을 변경하여 표면 배열 패키지의 경우 시스템은 60μm ~ 80μm의 배치 정확도와 4 시그마 미만의 10,000pch 이상의 배치 속도를 얻을 수 있습니다.







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장착 정확도

다양한 배치 장비에 대한 전체적인 이해를 위해서는 표면 배열 패키지의 배치 정확도에 영향을 미치는 주요 요소를 알아야합니다. 볼 그리드 장착 정확도 P // ACC //는 볼 그리드 합금 유형, 볼 그리드 수 및 패키지 무게에 따라 다릅니다.


이 세 가지 요소는 서로 관련이 있으며 대부분의 평면형 어레이 패키지는 동일한 피치 QFP 및 SOP 패키지를 사용하는 IC보다 배치 정확도가 더 낮습니다.


참고 : 수식을 삽입하십시오.

솔더 마스크가없는 지붕 널의 경우 최대 허용 위치 편차는 PCB 패드의 반경과 같습니다. 배치 오류가 PCB 패드 반경을 초과하면 볼 그리드와 PCB 패드가 기계적 접촉을 유지합니다. 보통의 PCB 패드 직경이 볼 그리드 지름과 거의 같다고 가정하면 볼 그리드 지름이 0.3 mm이고 피치가 0.5 mm 인 μBGA 및 CSP 패키지의 장착 정확도는 0.15 mm가되어야합니다. 볼 그리드 직경이 100 μm이고 피치가 175 μm 인 경우 정확도 요구 사항은 50 μm입니다.



스트립 볼 그리드 어레이 패키지 (TBGA) 및 중질 세라믹 볼 그리드 어레이 패키지 (CBGA)의 경우 자체 정렬은 발생하더라도 제한적입니다. 따라서 배치 정확도가 높습니다.

플럭스 적용

플립 칩 볼 그리드의 표준 대규모 리플 로우 솔더링에는 퍼니스 용 플럭스가 필요합니다. 오늘날의보다 강력한 범용 SMD 배치 장비에는 플럭스가 내장되어 있으며, 내장 된 두 가지 공급 방식은 코팅 및 딥 솔더링입니다.


코팅 장치는 배치 헤드 근처에 장착됩니다. 플립 칩 배치 전에 플럭스를 배치 위치에 적용하십시오. 배치 위치의 중심에 적용되는 도즈는 플립 칩의 크기 및 특정 재료에 대한 플럭스의 습윤 특성에 의존한다. 플럭스 코팅 면적은 오류로 인해 패드의 누출을 피할 수있을 정도로 충분히 커야합니다.


무 세정 공정에서 효과적인 충진을 수행하기 위해서는 플럭스가 깨끗하지 않은 (잔류 물이 없어야 함) 재료 여야합니다. 액체 플럭스는 고체 물질을 거의 포함하지 않으며 무 세척 공정에 사용하기에 가장 적합합니다.


그러나, 액체 플럭스의 유동성 때문에, 배치 시스템의 테이프의 이동은 플립 칩 실장 후에 웨이퍼의 관성 변위를 일으킬 수있다. 이 문제를 해결하는 방법에는 두 가지가 있습니다.








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PCB가 전송되기까지 몇 초의 대기 시간을 설정하십시오. 이 시간 동안, 플립 칩 주위의 플럭스는 빠르게 증발하여 접착력을 향상 시키지만, 이는 수율을 감소시킨다.


플럭스의 접착력과 일치하도록 벨트의 가속 및 감속을 조정할 수 있습니다. 벨트가 매끄럽게 움직여도 웨이퍼가 변위하지 않습니다.


플럭스 코팅 방법의 주된 단점은 그주기가 상대적으로 길고, 코팅 될 각 장치에 대해 장착 시간이 약 1.5 초만큼 증가한다는 것입니다.


딥 용접법

이 경우, 플럭스 캐리어는 회전하는 배럴이며 블레이드로 플럭스 필름 (약 50 μm)으로 긁어 낸다. 이 방법은 고점도 플럭스에 적합합니다. 볼 그리드 하단에서 플럭스를 단순히 납땜함으로써 공정 중에 플럭스 소비를 줄일 수 있습니다.


이 방법은 다음 두 가지 프로세스 순서를 취할 수 있습니다.

광학 볼 그리드 정렬 및 볼 그리드 딥 핑 플럭스 후 배치. 이 시퀀스에서 플립 칩 볼 그리드와 플럭스 캐리어의 기계적 접촉은 배치 정확도에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다.

볼 그리드 침지 플럭스와 광학 볼 그리드가 정렬 된 후에 장착이 수행됩니다. 이 경우, 플럭스 재료는 광학 볼 그리드 정렬의 이미지에 영향을 미칩니다.


딥 솔더링 방법은 휘발성이 높은 플럭스에는 적합하지 않지만 코팅 방법보다 훨씬 빠릅니다. 배치 방법에 따라 각 장치에 부착 된 시간은 대략 : 순수 픽업, 배치는 0.8 초, 수집, 배치는 0.3 초입니다.


하이브리드 기술 (표준 SMD with μBGA / CSP)을 사용하는 어플리케이션의 경우, 가장 중요한 프로세스는 플럭스입니다. 코팅 인쇄. 논리적으로, 종래의 플립 칩 공정과 솔더 도포 방법의 조합을 사용할 수도있다.


모든 표면 배열 패키지는 성능, 패키지 밀도 및 비용 절감 효과를 나타냅니다. 전자 생산의 전반적인 분야에서 역할을하기 위해서는 프로세스, 재료 및 장비를 개선하기위한 추가 연구 및 개발이 필요합니다. SMD 배치 장비 측면에서 비전 기술, 높은 처리량 및 정확성에 많은 노력이 집중되었습니다.

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