技術(shù)支持
網站首頁 > 技術支持

先進封裝器件快速貼裝

上傳(chuán)時間:2016-5-11 9:07:40  作者:昊瑞(ruì)電子

由於面形陣列封裝(zhuāng)越來越重要,尤其是在汽車、電訊和計算機應用等(děng)領域,因此(cǐ)生産率成(chéng)爲讨論的焦點。管腳間距(jù)小於0.4mm、既是0.5mm,細間距QFP和TSOP封(fēng)裝的主要問題是生産率低。然而,由於面形陣列封裝的腳距不是很小(例(lì)如,倒裝晶片小於200μm),回流焊之後,dmp速率至少比傳統的細間距技術好10倍。進一步,與同樣間(jiān)距的QFP和TSOP封裝相比,考慮回流焊(hàn)時的自動對位(wèi),其貼裝精度要求要低(dī)的多。 
另(lìng)一個優點,特别是倒裝晶片(piàn),印刷電路闆的占用面(miàn)積大大(dà)減少。面(miàn)形陣列封裝還可以(yǐ)提供(gòng)更好的電路(lù)性能。 
因此(cǐ),産業也在朝著面形陣列封(fēng)裝的方向發(fā)展,最小間(jiān)距爲0.5mm的μBGA和晶片級(jí)封裝CSP(chip-scale package)在不斷地吸引人們注意(yì),至少有20家(jiā)跨國公司正在緻力於這種系(xì)列封裝結構的研究。在今後幾年,預計裸晶(jīng)片的消耗每年(nián)将增加20%,其中(zhōng)增長速度最(zuì)快的将(jiāng)是倒裝(zhuāng)晶片,緊(jǐn)随其後的是應用在COB(闆上(shàng)直接貼裝)上的裸晶片。 
預計倒裝(zhuāng)晶片的消耗将由1996年(nián)的5億片增加到本(běn)世紀末的25億片,而TAB/TCP消耗量則停滞不(bú)前、甚(shèn)至出(chū)現負增(zēng)長,如預計的那樣,在1995年隻有7億左右(yòu)。 
貼裝方法(fǎ) 
貼裝的要求不同,貼裝(zhuāng)的(de)方法(principle)也不同。這些要求包括元件拾放能力、貼裝(zhuāng)力度、貼裝精度、貼裝(zhuāng)速度和焊劑的流動性等。考慮貼裝(zhuāng)速度時,需要考慮(lǜ)的一個主(zhǔ)要特性(xìng)就是貼裝精度。 
拾取和貼裝 
貼裝設備的貼裝(zhuāng)頭越(yuè)少,則貼裝精度也(yě)越高。定位軸x、y和θ的精度影響整體(tǐ)的貼裝精度,貼裝頭裝在貼裝機x-y平面的支撐架上,貼裝頭中最重(zhòng)要的是旋轉軸,但也不要忽略z軸(zhóu)的移動精(jīng)度。在高性能貼裝(zhuāng)系統中,z軸的運動(dòng)由一個微處理器(qì)控制,利用傳感器(qì)對垂直移動距離和貼裝力度進行控制。 
貼裝的一個主要優點就是精密(mì)貼裝頭可以在x、y平面自由運動(dòng),包括從格栅結構(waffle)盤上取料(liào),以(yǐ)及在固定的仰視攝像機(jī)上對器件進行多項測量。 
最先進的貼裝系統在x、y軸上可以達到4 sigma、20μm的精度,主要的缺點是貼裝速度低,通常低於(yú)2000 cph,這還不包括其它輔助動作,如倒裝晶(jīng)片塗焊劑等。 
隻有一個(gè)貼裝頭(tóu)的簡(jiǎn)單貼裝系統很(hěn)快就要被淘汰,取而(ér)代之的是靈活的系統。這樣的系統(tǒng),支撐(chēng)架上配備有高精度貼裝頭及(jí)多吸嘴旋轉頭(revolver head)(圖1),可以貼裝大(dà)尺寸(cùn)的BGA和QFP封裝。旋轉(或稱shooter)頭可(kě)處理形狀不規則的器件、細間距倒(dǎo)裝晶片,以及管腳間距小至0.5mm的μBGA/CSP晶片。這種貼裝方法稱做"收集、拾(shí)取和貼裝"。 
圖1:對細(xì)間距倒裝(zhuāng)晶片和其它器(qì)件,收集、拾取和貼裝設備采用(yòng)一個旋轉頭 

配(pèi)有倒裝晶片旋轉頭的高性能SMD貼裝設備在市場上已經(jīng)出現(xiàn)。它可以高速貼裝倒(dǎo)裝晶片和球栅直徑(jìng)爲125μm、管腳間距大約爲200μm的μBGA和(hé)CSP晶片。具有收集、拾取和貼裝功能設備的貼(tiē)裝速度大約是5000cph。 
傳統的晶片吸槍(qiāng) 
這樣的系統帶有一個水平旋轉的轉動頭,同時從移動的送料器上拾取器件,并(bìng)把它們貼裝到運動著的(de)PCB上(圖2)。 
圖2:傳統的晶(jīng)片射槍速度較快,由於PCB闆的運動而使(shǐ)精度降低 

理論(lùn)上,系統的(de)貼裝速度可以達到40,000cph,但具有下列限制: 
晶片拾取不能超出器件擺放的(de)栅格盤; 
彈簧驅動的(de)真(zhēn)空吸嘴在z軸(zhóu)上運動中不允許進行工時優化,或不能可靠(kào)地從傳送帶上拾取(qǔ)裸片(piàn)(die); 
對大多數面形陣列封裝,貼裝精度不能(néng)滿足要求,典型值高於4sigma時(shí)的10μm; 
不能實(shí)現爲微型倒裝晶片塗焊劑。 
收集和貼裝 

圖3:在拾取和貼裝(zhuāng)系統,射槍頭(tóu)可以與栅格盤更換(huàn)裝置(zhì)一同工作(zuò) 
在"收集(jí)和貼裝"吸槍系統(tǒng)中(圖3),兩(liǎng)個旋轉頭都裝在x-y支撐架上(shàng)。而後,旋轉頭(tóu)配有6或12個吸嘴,可以接觸栅(shān)格盤上的任意(yì)位置。對於标準的SMD晶片(piàn),這個系統可在4sigma(包括theta偏(piān)差)下達到80μm的貼裝精度和20,000pch貼裝(zhuāng)速度。通過改(gǎi)變系統的定位動(dòng)态特性和球栅的尋找算法,對於面形陣(zhèn)列封裝,系統可在4sigma下(xià)達到60μm至(zhì)80μm的貼裝精度和高於10,000pch的貼裝速度。 
貼裝精度 
爲了對不同的貼裝設備有一個整體了解,你需要知道影響面形(xíng)陣列封裝貼裝精度的主要因素。球栅貼裝精度P\/\/ACC\/\/依賴於球栅合金(jīn)的(de)類型、球栅的數目和封裝的重量(liàng)等。 
這三(sān)個因素是互相聯系的,與同等間距QFP和SOP封(fēng)裝的IC相比,大多數面形陣列封裝的貼裝精度要求較低。
注:插入方程 
對沒有阻(zǔ)焊膜的園形焊盤,允(yǔn)許的最大(dà)貼裝偏差等於PCB焊盤(pán)的(de)半徑,貼裝誤差超過PCB焊盤半徑時(shí),球栅(shān)和PCB焊盤仍會有機械的接觸。假(jiǎ)定通常的PCB焊盤直徑大緻(zhì)等於(yú)球栅的直(zhí)徑,對球栅直徑爲0.3mm、間距爲0.5mm的μBGA和CSP封裝(zhuāng)的貼裝精度要(yào)求爲0.15mm;如果球栅直徑(jìng)爲100μm、間距爲175μm,則精度(dù)要求爲50μm。 
在帶形球栅陣列封裝(TBGA)和重陶瓷球栅陣列封裝(CBGA)情況,自對準即使(shǐ)發生也很有限(xiàn)。因此,貼裝的精度要求就高。 
焊劑的(de)應用 
倒裝晶片球栅(shān)的标準大(dà)規模回流焊采用的爐子需要焊劑。現在,功能較強的通用SMD貼裝設備都帶有内置的焊劑應用裝置,兩種常用的内置(zhì)供給方法是塗覆(圖4)和浸焊。 
圖4:焊劑塗覆方法已證明性能可靠,但隻适用於低黏度的(de)焊劑焊劑塗覆 液體焊劑 基闆 倒裝晶片 倒裝晶片貼裝(zhuāng) 

塗覆單元(yuán)就(jiù)安裝在貼裝(zhuāng)頭的附近。倒裝(zhuāng)晶片貼裝之前,在貼(tiē)裝位置上塗上焊劑。在貼裝位置中心塗覆的劑量,依賴於倒裝晶片的尺(chǐ)寸和焊(hàn)劑在特定(dìng)材料上的浸潤特性而定。應該确保(bǎo)焊劑(jì)塗覆面積要足夠大,避免由於(yú)誤差而引起焊盤的漏塗。 
爲了(le)在無清洗制程中進行有效的(de)填充,焊劑必須是(shì)無(wú)清洗(無(wú)殘(cán)渣)材料。液體焊劑裏(lǐ)面總是很少包含固體物質,它最适合應用在無清洗制程。 
然而,由於液體焊劑存(cún)在流動性,在倒裝(zhuāng)晶片貼裝之後,貼裝系統傳送帶的(de)移動會引起晶片的慣性位移,有兩個(gè)方法可以解決(jué)這個問題(tí): 
在PCB闆傳送前,設定數秒的等待時間。在這個時間内,倒裝(zhuāng)晶片周圍的焊劑迅速揮發而提高了黏附性(xìng),但這會使産量降低。 
你可以調整傳送帶的加(jiā)速度和減速度,使之(zhī)與焊劑的黏附性相匹配。傳送(sòng)帶(dài)的平穩運動不會引起晶片移位。
焊劑塗覆方法(fǎ)的主要缺點是它的(de)周期相對較長,對每(měi)一個(gè)要(yào)塗(tú)覆的器件,貼裝時間增加大約1.5s。 
浸焊方法 
在這種(zhǒng)情況,焊劑載體是(shì)一個(gè)旋轉的桶,并用刀片把它(tā)刮成一(yī)個焊劑薄(báo)膜(大約50μm),此方法适用於高黏度的焊(hàn)劑。通過隻需在球栅的(de)底部浸焊劑,在制程過程中可以減少焊劑的消耗。 
此方法可以采用下列兩種制程順序: 
• 在光學球栅(shān)對正和球栅浸(jìn)焊劑(jì)之後進行貼裝。在(zài)這個順序裏,倒裝晶片球栅和焊劑載體的(de)機械接觸(chù)會對貼裝精度産(chǎn)生負面的影響。 
• 在球栅浸(jìn)焊劑和光學球栅對正之後進行貼裝(zhuāng)。這種情況下,焊劑材料會影響光學球栅對正的圖像。 浸焊劑方法不太适用於揮發能力高的焊(hàn)劑,但它的速度比塗覆方(fāng)法的(de)要快得多。根(gēn)據貼裝方法(fǎ)的不同,每個器件附加的時間大約是:純粹(cuì)的拾取、貼裝爲0.8s,收(shōu)集、貼裝爲(wèi)0.3s. 
當用标準的(de)SMT貼裝球栅間距爲(wèi)0.5mm的μBGA或CSP時,還有一些(xiē)事情應該注(zhù)意:對應用混合技(jì)術(采用μBGA/CSP的标準SMD)的産品,顯然最關(guān)鍵的制程過程是焊劑塗覆印刷。邏(luó)輯上(shàng)說,也可采用綜合(hé)傳統的倒裝晶片制程(chéng)和焊劑應用的貼裝方法。 
所有的面(miàn)形陣列封裝都顯示出在性能、封裝(zhuāng)密度和節(jiē)約成本上的潛力。爲了發揮在(zài)電子生産整體領域的效能,需要進(jìn)一步的研究開發,改進制程、材料和(hé)設備等。就(jiù)SMD貼裝設備來講,大量的工作集中在視覺(jiào)技術、更(gèng)高的産量和(hé)精度。

更多資訊(xùn):/


Copyright 佛山市順德區昊瑞電子科技有限公司. 京ICP證000000号   總 機 :0757-26326110   傳 真:0757-27881555   E-mail: lucky1258@126.com
   地 址:佛山(shān)市順德區北滘鎮偉業路(lù)加利源商貿中心8座北翼5F 網(wǎng)站技術支持:順德網站(zhàn)建設(shè)

客服小張 客服(fú)
客服小華 客服
李工 李工
售後馮小姐 售後(hòu)