由于面形阵列封装越来越重要,尤其是在汽车、电讯和计算机应用等领域,因此smt贴装生产率成为讨论的焦点。管脚间距小于0.4mm、既是0.5mm,细间距QFP和TSOP封装的主要问题是生产率低。然而,由于面形阵列封装的脚距不是很小(例如,倒装晶片小于200μm),回流焊之后,dmp速率至少比传统的细间距技术好10倍。进一步,与同样间距的QFP和TSOP封装相比,考虑回流焊时的自动对位,其贴装精度要求要低的多。
另一个优点,特别是倒装晶片,印刷电路板的占用面积大大减少。面形阵列封装还可以提供更好的电路性能。
因此,产业也在朝著面形阵列封装的方向发展,最小间距为0.5mm的μBGA和晶片级封装CSP(chip-scale package)在不断地吸引人们注意,就众焱电子小编的了解,至少有20家跨国公司正在致力于这种系列封装结构的研究。在今后几年,预计裸晶片的消耗每年将增加20%,其中增长速度最快的将是倒装晶片,紧随其后的是应用在COB(板上直接贴装)上的裸晶片。
预计倒装晶片的消耗将由1996年的5亿片增加到本世纪末的25亿片,而TAB/TCP消耗量则停滞不前、甚至出现负增长,如预计的那样,在1995年只有7亿左右。
1、贴装方法
贴装的要求不同,贴装的方法也不同。这些要求包括元件拾放能力、贴装力度、贴装精度、贴装速度和焊剂的流动性等。考虑贴装速度时,需要考虑的一个主要特性就是贴装精度。
2、拾取和贴装
贴装设备的贴装头越少,则贴装精度也越高。定位轴x、y和θ的精度影响整体的贴装精度,贴装头装在贴装机x-y平面的支撑架上,贴装头中最重要的是旋转轴,但也不要忽略z轴的移动精度。在高性能贴装系统中,z轴的运动由一个微处理器控制,利用传感器对垂直移动距离和贴装力度进行控制。
贴装的一个主要优点就是精密贴装头可以在x、y平面自由运动,包括从格栅结构盘上取料,以及在固定的仰视摄像机上对器件进行多项测量。
最先进的贴装系统在x、y轴上可以达到4sigma、20μm的精度,主要的缺点是贴装速度低,通常低于2000cph,这还不包括其它辅助动作,如倒装晶片涂焊剂等。
只有一个贴装头的简单贴装系统很快就要被淘汰,取而代之的是灵活的系统。这样的系统,支撑架上配备有高精度贴装头及多吸嘴旋转头,可以贴装大尺寸的BGA和QFP封装。旋转(或称shooter)头可处理形状不规则的器件、细间距倒装晶片,以及管脚间距小至0.5mm的μBGA/CSP晶片。在smt贴片打样或加工生产工艺中,这种贴装方法称做"收集、拾取和贴装"。
配有倒装晶片旋转头的高性能SMD贴装设备在市场上已经出现。它可以高速贴装倒装晶片和球栅直径为125μm、管脚间距大约为200μm的μBGA和CSP晶片。具有收集、拾取和贴装功能设备的贴装速度大约是5000cph。
3、传统的晶片吸枪
这样的系统带有一个水平旋转的转动头,同时从移动的送料器上拾取器件,并把它们贴装到运动著的上。
理论上,系统的贴装速度可以达到40,000cph,但具有下列限制:
1)晶片拾取不能超出器件摆放的栅格盘;
2)弹簧驱动的真空吸嘴在z轴上运动中不允许进行工时优化,或不能可靠地从传送带上拾取裸片;
3)对大多数面形阵列封装,贴装精度不能满足要求,典型值高于4sigma时的10μm;
4)不能实现为微型倒装晶片涂焊剂。
4、收集和贴装
在"收集和贴装"吸枪系统中,两个旋转头都装在x-y支撑架上。而后,旋转头配有6或12个吸嘴,可以接触栅格盘上的任意位置。对于标准的SMD晶片,这个系统可在4sigma(包括theta偏差)下达到80μm的贴装精度和20,000pch贴装速度。通过改变系统的定位动态特性和球栅的寻找算法,对于面形阵列封装,系统可在4sigma下达到60μm至80μm的贴装精度和高于10,000pch的贴装速度。
未完待续…
剩下的内容将会在《先进封装器件在快速smt贴装中对于焊剂的应用》一文中继续讲解分析。
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