明俱輝電子科技Mingjuhui Electronic Technology
專業從事PCBA電路闆單片機設計開發可根據客戶要求定制各種PCB電路闆
咨詢服務熱線：137-1199-5957
明俱輝電子科技Mingjuhui Electronic Technology
專業從事PCBA電路闆單片機設計開發可根據客戶要求定制各種PCB電路闆
咨詢服務熱線：137-1199-5957
| 隻要關注一下如今在各地舉辦的形形色色的專業會議的主題，我們就不難瞭解電子産品中採用瞭哪些最新技術。CSP、0201無源元件、無鉛焊接和光電子，可以說是近來許多公司在PCB上實踐和積極評價的熱門先進技術。比如說，如何處理在CSP和0201組裝中常見的超小開孔（250um）問題，就是焊膏印刷以前從未有過的基本物理問題。闆級光電子組裝，作爲通信和網絡技術中發展起來的一大領域，其工藝非常精細。典型封裝昂貴而易損壞，特别是在器件引線成形之後。這些複雜技術的設計指導原則也與普通SMT工藝有很大差異，因爲在確保組裝生産率和産品可靠性方面，闆設計扮演著更爲重要的角色；例如，對CSP焊接互連來說，僅僅通過改變闆鍵合盤尺寸，就能明顯提高可靠性。 CSP應用 如今人們常見的一種關鍵技術是CSP（圖1）。CSP技術的魅力在於它具有諸多優點，如減小封裝尺寸、增加針數、功能∕性能增強以及封裝的可返工性等。CSP的高效優點體現在：用於闆級組裝時，能夠跨出細間距（細至0.075mm）周邊封裝的界限，進入較大間距（1，0.8，0.75，0.5，0.4mm）區域陣列結構。 已有許多CSP器件在消費類電信領域應用多年瞭，人們普遍認爲它們是SRAM與DRAM、中等針數ASIC、快閃存儲器和微處理器領域的低成本解決方案。CSP可以有四種基本特征形式：即剛性基、柔性基、引線框架基和晶片級規模。CSP技術可以取代SOIC和QFP器件而成爲主流組件技術。 CSP組裝工藝有一個問題，就是焊接互連的鍵合盤很小。通常0.5mm間距CSP的鍵合盤尺寸爲0.250～0.275mm。如此小的尺寸，通過面積比爲0.6甚至更低的開口印刷焊膏是很困難的。不過，採用精心設計的工藝，可成功地進行印刷。而故障的發生 通常是因爲模闆開口堵塞引起的焊料不足。闆級可靠性主要取決於封裝類型，而CSP器件平均能經受-40～125℃的熱周期800～1200次，可以無需下填充。然而，如果採用下填充材料，大多數CSP的熱可靠性能增加300%。CSP器件故障一般與焊料疲勞開裂有關。 無源元件的進步 另一大新興領域是0201無源元件技術，由於減小闆尺寸的市場需要，人們對0201元件十分關注。自從1999年中期0201元件推出，蜂窩電話制造商就把它們與CSP一起組裝到電話中，印闆尺寸由此至少減小一半。處理這類封裝相當麻煩，要減少工藝後缺陷（如橋接和直立）的出現，焊盤尺寸最優化和元件間距是關鍵。隻要設計合理，這些封裝可以緊貼著放置，間距可小至150?m。 另外，0201器件能貼放到BGA和較大的CSP下方。圖2是在有0.8mm間距的14mm CSP組件下面的0201的橫截面圖。由於這些小型分立元件的尺寸很小，組裝設備廠家已計劃開發更新的系統與0201相兼容。 通孔組裝仍有生命力 光電子封裝正廣泛應用於高速數據傳送盛行的電信和網絡領域。普通闆級光電子器件是“蝴蝶形”模塊。這些器件的典型引線從封裝四邊伸出並水平擴展。其組裝方法與通孔元器件相同，通常採用手工工藝—－引線經引線成型壓力工具處理並插入印闆通路孔貫穿基闆。 處理這類器件的主要問題是，在引線成型工藝期間可能發生的引線損壞。由於這類封裝都很昂貴，必須小心處理，以免引線被成型操作損壞或引線-器件體連接口處模塊封裝斷裂。歸根結底，把光電子元器件結合到标準SMT産品中的最佳解決方案 是採用自動設備，這樣從盤中取出元器件，放在引線成型工具上，之後再把帶引線的器件從成型機上取出，最後把模塊放在印闆上。鑒於這種選擇要求相當大資本的設備投資，大多數公司還會繼續選擇手工組裝工藝。 大尺寸印闆（20×24″）在許多制造領域也很普遍（圖3）。諸如機頂盒和路由/開關印闆一類的産品都相當複雜，包含瞭本文讨論的各種技術的混合，舉例來說，在這一類印闆上，常常可以見到大至40mm2的大型陶瓷栅陣列（CCGA）和BGA器件。 這類器件的兩個主要問題是大型散熱和熱引起的翹曲效應。這些元器件能起大散熱片的作用，引起封裝表面下非均勻的加熱，由於爐子的熱控制和加熱曲線控制，可能導緻器件中心附近不潤濕的焊接連接。在處理期間由熱引起的器件和印闆的翹曲，會導緻如部件與施加到印闆上的焊膏分離這樣的“不潤濕現象”。因此，當測繪這些印闆的加熱曲線時必須小心，以確保BGA/CCGA的表面和整個印闆的表面得到均勻的加熱。 印闆翹曲因素 爲避免印闆過度下彎，在再流爐裏适當地支撐印闆是很重要的。印闆翹曲是電路組裝中必須注意觀察的要素，並應嚴格進行特微描述。再流周期中由熱引起的BGA或基闆的翹曲會導緻焊料空穴，並把大量殘留應力留在焊料連接上，造成早期故障。採用莫爾條紋投影影像系統很容易描述這類翹曲，該系統可以在線或脫機操作，用於描述預處理封裝和印闆翹曲的特微。脫機系統通過爐内設置的爲器件和印闆繪制的基於時間/溫度座标的翹曲圖形，也能模拟再流環境。 無鉛焊接 無鉛焊接是另一項新技術，許多公司已經開始採用。這項技術始於歐盟和日本工業界，起初是爲瞭在進行PCB組裝時從焊料中取消鉛成份。實現這一技術的日期一直在變化，起初提出在2004年實現，最近提出的日期是在2006年實現。不過，許多公司現正争取在2004年擁有這項技術，有些公司現在已經提供瞭無鉛産品。 現在市場上已有許多無鉛焊料合金，而美國和歐洲最通用的一種合金成份是95.6Sn∕3.7Ag∕0.7Cu。處理這些焊料合金與處理标準Snbrb焊料相比較並無多大差别。其中的印刷和貼裝工藝是相同的，主要差别在於再流工藝，也就是說，對於大多數無鉛焊料必須採用較高的液相溫度。Sn∕Ag∕Cu合金一般要求峰值溫度比Snbrb焊料高大約30℃。另外，初步研究已經表明，其再流工藝窗口比标準Snbrb合金要嚴格得多。 對於小型無源元件來說，減少表面能同樣也可以減少直立和橋接缺陷的數量，特别是對於0402和0201尺寸的封裝。總之，無鉛組裝的可靠性說明，它完全比得上Sn/Pb焊料，不過高溫環境除外，例如在汽車應用中操作溫度可能會超過150℃。 倒裝片 當把當前先進技術集成到标準SMT組件中時，技術遇到的困難最大。在一級封裝組件應用中，倒裝片廣泛用於BGA和CSP，盡管BGA和CSP已經採用瞭引線-框架技術。在闆級組裝中，採用倒裝片可以帶來許多優點，包括組件尺寸減小、性能提高和成本下降。 令人遺憾的是，採用倒裝片技術要求制造商增加投資，以使機器升級,增加專用設備用於倒裝片工藝。這些設備包括能夠滿足倒裝片的較高精度要求的貼裝系統和下填充滴塗系統。此外還包括X射線和聲像系統，用於進行再流焊後焊接檢測和下填充後空穴分析。 焊盤設計，包括形狀、大小和掩膜限定，對於可制造性和可測試性（DFM/T）以及滿足成本方面的要求都是至關重要的。 闆上倒裝片（FCOB）主要用於以小型化爲關鍵的産品中，如藍牙模塊組件或醫療器械應用。圖4所展示的就是一個藍牙模塊印闆，其中以與0201無源元件同樣的封裝集成瞭倒裝片技術。組裝瞭倒裝片和0201器件的同樣的高速貼裝和處理也可圍繞封裝的四周放置焊料球。這可以說是在标準SMT組裝線上與實施先進技術的一個上佳例子 |
