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首页技术文档 >> 21世纪的先进电路组装技术策略

集成无源元件有以下几种封装形式:

阵列:将许多一种类型的无源元件集成在一起,以面阵列端子形式封装;

网络:将许多混合电阻和电容集成在一起,以周边端子形式封装;

混合:将一些无源元件和有源器件混合集成进行封装;

嵌入:将无源元件嵌入集成在PCB或其它基板中;

集成混合:所集成的无源元件封装在QFP或TSOP格式中。

  这些无源封装的推广应用,可以有效地解决贴装:瓶颈,改善SMT生产线平衡,降低成本,提高产量,提高组装密度。

先进板级电路组装工艺技术的发展

  电路组装技术的发展在很大程度上受组装工艺的制约同,如果没有先进组装工艺,先进封装难以推广应用,所以先进封装的出现,必然会对组装工艺提出新的要求。一般来说,BGA、CSP和MCM完全能采用标准的表面组装设备工艺进行组装,只是由于封袋端子面阵列小型化而对组装工艺提出了更严格的要求,从而促进了SMT组装设备和工艺的发展。

1. 漏板设计和印刷

  在先进组装技术中,焊膏是广泛采用的主要焊接材料,焊膏沉积采用漏板印刷技术。在漏板印刷工艺中,刮板叶片将焊膏推入漏板开孔转移到电路板上,影响焊膏印刷性能的四个因素是:(1)漏板开孔尺寸,决定了印刷膏的量;(2)焊膏脱模,在特定焊膏情况下,开孔壁和几何形状和光洁度影响焊膏脱模;(3)开孔的纵横比和面积比,开孔的宽度和长度之比,开口面积和开孔壁面积之比;通常设计规则是纵横31.5,面积0.66;但是对于光滑的锥形开孔壁,这两个比分别为1和0.44就能获得良好的焊膏脱模。在设计漏板厚度时,这个两个比率就是重要的设计规则。当开孔长度大于其宽度的5倍时,纵横比是主要设计规则(QFP时),当开孔长度等于宽度时,面积比是更精确的设计规则(采用球栅阵列焊盘时)。(4)焊膏印刷精度,当在电路板上印刷焊膏时,电路板上的焊盘图形和漏板上的开孔在尺寸和位置上必须完全相符,漏印的焊膏立方块必须无变形。 BGA、CSP和FCOB的板级组装极用共晶焊料合金,BGA采用普通SMT用焊膏就可以满足要求,但对于CSP和FCOB I/O端子比通SMT封装提供的焊接面积小,所以要求漏板开口更小,必须采用小于40um,颗粒尺寸的精细焊膏。它们的漏板设计和制造要求与窄间距器件一样严格.BGA、CSP和倒装片组装的漏板一般要求采用激光或电铸成型工艺,而后进行电抛光,虽然制造成本高,但一致性超过化学蚀刻漏板;有时还要求渡镍,并采用锥形开孔,以便提高孔壁光洁度,有利于焊膏脱模,漏板开口尺寸,一般比电路板上的焊盘尺寸略小为宜,开口以略微增加印刷的焊膏量。  

  漏板厚度是漏板设计的主要指标,对于BGA要求采用的漏板厚度为0.13-0.15mm,CSP用的漏板厚度是0.10-0.13mm。由于漏板较薄,印刷时要防止从开孔中掏出焊膏。组装BGA和CSP时,通常都按1对1的比例印刷;但对于CSP,实际印刷要比凸起尺寸大0.05-0.076mm,使再流焊后器件支撑高度略高些,以提高热适应性,并可继续选用三类焊料粉末。对于采用0.3mm直径凸起的CSP推荐采用0.3-0.6mmr 矩形开孔。0.36mm的开口是采用三类焊料粉末最小可能的开口尺寸,以便进行一致性和重复性好的印刷。如果印刷0.25mm的矩形或圆形开孔将要求采用IV 类焊料粉末。

  为了适应电子产品的轻薄小型化、高密度、多功能和高可靠性的要求,混合组装技术仍然是21世纪初电路组装发展的趋势之一。不仅通孔器件和SMD混合组装,而且随着以倒装片为核心的直接能组装技术的推广应用,将会出现通孔元器件、SMD或倒装片在同一电路板上的组装,这就是对漏板设计和印刷提出了新的挑战。有不同的组装工艺完成混合电路组件的组装,其中采用再流焊接技术是比较理想的工艺方法,以便充分发挥SMT生产线的作用,降低成本,提高生产率,有几种漏板设计和印刷方法可供选择,其中比较理想的是双漏板印刷。

  先进的封装对焊膏的印刷精度要求比普通SMT更加严格,所以应该采用视觉系统的高精度印刷机完成焊膏的印刷作业。这类印刷也有高档和中档之别,要根据用户的需要和可能选购。印刷作业开始,首先要完成漏板和电路板的对准,借助视觉系统可以很方便地实现漏板开孔和电路板上焊盘图形的精确对准。高级对准系统具有全集成图像识别处理功能,可以实现快速而准确的图像对准,确保高质量的焊膏印刷和高和生产效率。印刷和第二个问题是根据电路板类型、刮板类型和所用焊膏设定印刷高度、刮板压力和角度、印刷还度等印刷参数;另外环境温度和相对湿度也是重要的印刷参数;先进封装对印刷参数偏差要求严格,必须借助印刷机的计算机控制系统进行准确而严格控制。更高档的印刷机上还装有2D和3D激光检测系统,检查印刷质量,满足了先进封装对印刷精度的要求。

[录入:admin] [日期:10-05-09]

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