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SMT环境中最新的复杂技术

  CSP、0201无源元件、无铅焊接和光电子,可以说是近来许多公司在PCB上实践和活跃评价的热门先进技能。 比如说,怎么处理在CSP和0201拼装中常见的超小开孔(250um)问题,便是焊膏印刷以前从未有过的根本物理问题。板级光电子拼装,作为通信和网络技能中发展起来的一大范畴,其工艺十分精密。典型封装贵重而易损坏,特别是在器材引线成形之后。这些复杂技能的规划指导原则也与普通SMT工艺有很大差异,因为在保证拼装生产率和产品牢靠性方面,板规划扮演着更为重要的角色;例如,对CSP焊接互连来说,只是通过改动板键合盘尺度,就能明显进步牢靠性。 


  CSP使用 

        现在人们常见的一种要害技能是CSP。CSP技能的魅力在于它具有诸多长处,如减小封装尺度、添加针数、功用∕功能增强以及封装的可返工性等。CSP的高效长处体现在:用于板级拼装时,可以跨出细距离(细至0.075mm)周边封装的界限,进入较大距离(1,0.8,0.75,0.5,0.4mm)区域阵列结构。  

        已有许多CSP器材在消费类电信范畴使用多年了,人们遍及认为它们是SRAM与DRAM、中等针数ASIC、快闪存储器和微处理器范畴的低本钱解决方案。CSP可以有四种根本特征方式:即刚性基、柔性基、引线结构基和晶片级规划。CSP技能可以替代SOIC和QFP器材而成为主流组件技能。 

        CSP拼装工艺有一个问题,便是焊接互连的键合盘很小。一般0.5mm距离CSP的键合盘尺度为0.250~0.275mm。如此小的尺度,通过面积比为0.6乃至更低的开口印刷焊膏是很困难的。不过,选用精心规划的工艺,可成功地进行印刷。而毛病的发生一般是因为模板开口堵塞引起的焊料不足。板级牢靠性首要取决于封装类型,而CSP器材平均能经受-40~125℃的热周期800~1200次,可以无需下填充。但是,假如选用下填充资料,大多数CSP的热牢靠功能添加300%。CSP器材毛病一般与焊料疲劳开裂有关。 

  无源元件的进步 

        另一大新式范畴是0201无源元件技能,因为减小板尺度的市场需要,人们对0201元件十分重视。自从1999年中期0201元件推出,蜂窝电话制作商就把它们与CSP一起拼装到电话中,印板尺度由此至少减小一半。处理这类封装相当费事,要减少工艺后缺点(如桥接和直立)的呈现,焊盘尺度最优化和元件距离是要害。只要规划合理,这些封装可以紧贴着放置,距离可小至150?m。 

        别的,0201器材能贴放到BGA和较大的CSP下方。是在有0.8mm距离的14mm CSP组件下面的0201的横截面图。因为这些小型分立元件的尺度很小,拼装设备厂家已计划开发更新的体系与0201相兼容。 


  通孔拼装仍有生命力 

        光电子封装正广泛使用于高速数据传送盛行的电信和网络范畴。普通板级光电子器材是“蝴蝶形”模块。这些器材的典型引线从封装四边伸出并水平扩展。其拼装方法与通孔元器材相同,一般选用手艺工艺—-引线经引线成型压力东西处理并刺进印板通路孔贯穿基板。 

        处理这类器材的首要问题是,在引线成型工艺期间或许发生的引线损坏。因为这类封装都很贵重,有必要小心处理,避免引线被成型操作损坏或引线-器材体连接口处模块封装断裂。归根到底,把光电子元器材结合到规范SMT产品中的最佳解决方案是选用自动设备,这样从盘中取出元器材,放在引线成型东西上,之后再把带引线的器材从成型机上取出,最后把模块放在印板上。鉴于这种挑选要求相当大本钱的设备出资,大多数公司还会持续挑选手艺拼装工艺。  

        大尺度印板(20×24″)在许多制作范畴也很遍及。比如机顶盒和路由/开关印板一类的产品都相当复杂,包含了本文讨论的各种技能的混合,举例来说,在这一类印板上,常常可以见到大至40mm2的大型陶瓷栅阵列(CCGA)和BGA器材。  
        这类器材的两个首要问题是大型散热和热引起的翘曲效应。这些元器材能起大散热片的作用,引起封装外表下非均匀的加热,因为炉子的热控制和加热曲线控制,或许导致器材中心附近不潮湿的焊接连接。在处理期间由热引起的器材和印板的翘曲,会导致如部件与施加到印板上的焊膏别离这样的“不潮湿现象”。因此,当测绘这些印板的加热曲线时有必要小心,以保证BGA/CCGA的外表和整个印板的外表得到均匀的加热。 


  印板翘曲要素 

        为避免印板过度下弯,在再流炉里适当地支撑印板是很重要的。印板翘曲是电路拼装中有必要注意观察的要素,并应严厉进行特微描述。再流周期中由热引起的BGA或基板的翘曲会导致焊料空穴,并把很多残留应力留在焊料连接上,形成早期毛病。选用莫尔条纹投影影像体系很容易描述这类翘曲,该体系可以在线或脱机操作,用于描述预处理封装和印板翘曲的特微。脱机体系通过炉内设置的为器材和印板绘制的根据时刻/温度座标的翘曲图形,也能模仿再流环境。 


  无铅焊接  

        无铅焊接是另一项新技能,许多公司现已开始选用。这项技能始于欧盟和日本工业界,起先是为了在进行PCB拼装时从焊猜中撤销铅成份。完成这一技能的日期一直在变化,起先提出在2004年完成,最近提出的日期是在2006年完成。不过,许多公司现正争夺在2004年拥有这项技能,有些公司现在现已提供了无铅产品。 

   现在市场上已有许多无铅焊料合金,而美国和欧洲最通用的一种合金成份是95.6Sn∕3.7Ag∕0.7Cu。处理这些焊料合金与处理规范Sn/Pb焊料相比较并无多大不同。其中的印刷和贴装工艺是相同的,首要不同在于再流工艺,也便是说,关于大多数无铅焊料有必要选用较高的液相温度。Sn∕Ag∕Cu合金一般要求峰值温度比Sn/Pb焊料高大约30℃。别的,开始研究现已表明,其再流工艺窗口比规范Sn/Pb合金要严厉得多。 

  关于小型无源元件来说,减少外表能相同也可以减少直立和桥接缺点的数量,特别是关于0402和0201尺度的封装。总之,无铅拼装的牢靠性说明,它彻底比得上Sn/Pb焊料,不过高温环境在外,例如在轿车使用中操作温度或许会超过150℃。 


  倒装片 

        当把当前先进技能集成到规范SMT组件中时,技能遇到的困难最大。在一级封装组件使用中,倒装片广泛用于BGA和CSP,虽然BGA和CSP现已选用了引线-结构技能。在板级拼装中,选用倒装片可以带来许多长处,包含组件尺度减小、功能进步和本钱下降。 

        令人遗憾的是,选用倒装片技能要求制作商添加出资,以使机器升级,添加专用设备用于倒装片工艺。这些设备包含可以满意倒装片的较高精度要求的贴装体系和下填充滴涂体系。此外还包含X射线和声像体系,用于进行再流焊后焊接检测和下填充后空穴分析。  

         焊盘规划,包含形状、大小和掩膜限定,关于可制作性和可测验性(DFM/T)以及满意本钱方面的要求都是至关重要的。 

        板上倒装片(FCOB)首要用于以小型化为要害的产品中,如蓝牙模块组件或医疗器械使用。其中以与0201无源元件相同的封装集成了倒装片技能。拼装了倒装片和0201器材的相同的高速贴装和处理也可围绕封装的四周放置焊料球。这可以说是在规范SMT拼装线上与实施先进技能的一个上佳例子。
 
 
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