集成無源元件有以下幾種封裝形式:
陣列:將許多一種類型的無源元件集成在一起,以面陣列端子形式封裝;
網(wǎng)絡(luò):將許多混合電阻和電容集成在一起,以周邊端子形式封裝;
混合:將一些無源元件和有源器件混合集成進(jìn)行封裝;
嵌入:將無源元件嵌入集成在PCB或其它基板中;
集成混合:所集成的無源元件封裝在QFP或TSOP格式中。
這些無源封裝的推廣應(yīng)用,可以有效地解決貼裝:瓶頸,改善SMT生產(chǎn)線平衡,降低成本,提高產(chǎn)量,提高組裝密度。
先進(jìn)板級電路組裝工藝技術(shù)的發(fā)展
電路組裝技術(shù)的發(fā)展在很大程度上受組裝工藝的制約同,如果沒有先進(jìn)組裝工藝,先進(jìn)封裝難以推廣應(yīng)用,所以先進(jìn)封裝的出現(xiàn),必然會對組裝工藝提出新的要求。一般來說,BGA、CSP和MCM完全能采用標(biāo)準(zhǔn)的表面組裝設(shè)備工藝進(jìn)行組裝,只是由于封袋端子面陣列小型化而對組裝工藝提出了更嚴(yán)格的要求,從而促進(jìn)了SMT組裝設(shè)備和工藝的發(fā)展。
1. 漏板設(shè)計和印刷
在先進(jìn)組裝技術(shù)中,焊膏是廣泛采用的主要焊接材料,焊膏沉積采用漏板印刷技術(shù)。在漏板印刷工藝中,刮板葉片將焊膏推入漏板開孔轉(zhuǎn)移到電路板上,影響焊膏印刷性能的四個因素是:(1)漏板開孔尺寸,決定了印刷膏的量;(2)焊膏脫模,在特定焊膏情況下,開孔壁和幾何形狀和光潔度影響焊膏脫模;(3)開孔的縱橫比和面積比,開孔的寬度和長度之比,開口面積和開孔壁面積之比;通常設(shè)計規(guī)則是縱橫31.5,面積0.66;但是對于光滑的錐形開孔壁,這兩個比分別為1和0.44就能獲得良好的焊膏脫模。在設(shè)計漏板厚度時,這個兩個比率就是重要的設(shè)計規(guī)則。當(dāng)開孔長度大于其寬度的5倍時,縱橫比是主要設(shè)計規(guī)則(QFP時),當(dāng)開孔長度等于寬度時,面積比是更精確的設(shè)計規(guī)則(采用球柵陣列焊盤時)。(4)焊膏印刷精度,當(dāng)在電路板上印刷焊膏時,電路板上的焊盤圖形和漏板上的開孔在尺寸和位置上必須完全相符,漏印的焊膏立方塊必須無變形。 BGA、CSP和FCOB的板級組裝極用共晶焊料合金,BGA采用普通SMT用焊膏就可以滿足要求,但對于CSP和FCOB I/O端子比通SMT封裝提供的焊接面積小,所以要求漏板開口更小,必須采用小于40um,顆粒尺寸的精細(xì)焊膏。它們的漏板設(shè)計和制造要求與窄間距器件一樣嚴(yán)格.BGA、CSP和倒裝片組裝的漏板一般要求采用激光或電鑄成型工藝,而后進(jìn)行電拋光,雖然制造成本高,但一致性超過化學(xué)蝕刻漏板;有時還要求渡鎳,并采用錐形開孔,以便提高孔壁光潔度,有利于焊膏脫模,漏板開口尺寸,一般比電路板上的焊盤尺寸略小為宜,開口以略微增加印刷的焊膏量。
漏板厚度是漏板設(shè)計的主要指標(biāo),對于BGA要求采用的漏板厚度為0.13-0.15mm,CSP用的漏板厚度是0.10-0.13mm。由于漏板較薄,印刷時要防止從開孔中掏出焊膏。組裝BGA和CSP時,通常都按1對1的比例印刷;但對于CSP,實(shí)際印刷要比凸起尺寸大0.05-0.076mm,使再流焊后器件支撐高度略高些,以提高熱適應(yīng)性,并可繼續(xù)選用三類焊料粉末。對于采用0.3mm直徑凸起的CSP推薦采用0.3-0.6mmr 矩形開孔。0.36mm的開口是采用三類焊料粉末最小可能的開口尺寸,以便進(jìn)行一致性和重復(fù)性好的印刷。如果印刷0.25mm的矩形或圓形開孔將要求采用IV 類焊料粉末。
為了適應(yīng)電子產(chǎn)品的輕薄小型化、高密度、多功能和高可靠性的要求,混合組裝技術(shù)仍然是21世紀(jì)初電路組裝發(fā)展的趨勢之一。不僅通孔器件和SMD混合組裝,而且隨著以倒裝片為核心的直接能組裝技術(shù)的推廣應(yīng)用,將會出現(xiàn)通孔元器件、SMD或倒裝片在同一電路板上的組裝,這就是對漏板設(shè)計和印刷提出了新的挑戰(zhàn)。有不同的組裝工藝完成混合電路組件的組裝,其中采用再流焊接技術(shù)是比較理想的工藝方法,以便充分發(fā)揮SMT生產(chǎn)線的作用,降低成本,提高生產(chǎn)率,有幾種漏板設(shè)計和印刷方法可供選擇,其中比較理想的是雙漏板印刷。
先進(jìn)的封裝對焊膏的印刷精度要求比普通SMT更加嚴(yán)格,所以應(yīng)該采用視覺系統(tǒng)的高精度印刷機(jī)完成焊膏的印刷作業(yè)。這類印刷也有高檔和中檔之別,要根據(jù)用戶的需要和可能選購。印刷作業(yè)開始,首先要完成漏板和電路板的對準(zhǔn),借助視覺系統(tǒng)可以很方便地實(shí)現(xiàn)漏板開孔和電路板上焊盤圖形的精確對準(zhǔn)。高級對準(zhǔn)系統(tǒng)具有全集成圖像識別處理功能,可以實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確的圖像對準(zhǔn),確保高質(zhì)量的焊膏印刷和高和生產(chǎn)效率。印刷和第二個問題是根據(jù)電路板類型、刮板類型和所用焊膏設(shè)定印刷高度、刮板壓力和角度、印刷還度等印刷參數(shù);另外環(huán)境溫度和相對濕度也是重要的印刷參數(shù);先進(jìn)封裝對印刷參數(shù)偏差要求嚴(yán)格,必須借助印刷機(jī)的計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確而嚴(yán)格控制。更高檔的印刷機(jī)上還裝有2D和3D激光檢測系統(tǒng),檢查印刷質(zhì)量,滿足了先進(jìn)封裝對印刷精度的要求。