SMT最新复杂技术

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1、SMT最新复杂技术只要关注一下如今在各地举办的形形色色的专业 会议的主题，我们就不难了解电子产品中采用了哪些 最新技术。CSPCSP、02010201 无源元件、无铅焊接和光电子， 可以说是近来许多公司在 PCBPCB 上实践和积极评价的 热门先进技术。比如说，如何处理在 CSPCSP 和 02010201 组 装中常见的超小开孔（ 250um250um ）问题，就是焊膏印刷 以前从未有过的基本物理问题。板级光电子组装，作 为通信和网络技术中发展起来的一大领域，其工艺非 常精细。典型封装昂贵而易损坏，特别是在器件引线 成形之后。这些复杂技术的设计指导原则也与普通 SMTSMT 工艺有很大差异，

2、 因为在确保组装生产率和产品 可靠性方面，板设计扮演着更为重要的角色；例如，对 CSPCSP 焊接互连来说，仅仅通过改变板键合盘尺寸， 就能明显提高可靠性。CSPCSP 应用如今人们常见的一种关键技术是 CSPCSP。CSPCSP 技术的魅 力在于它具有诸多优点， 如减小封装尺寸、 增加针数、 功能/性能增强以及封装的可返工性等。CSPCSP 的高效优 点体现在：用于板级组装时，能够跨出细间距（细至 0.075mm0.075mm ）周边封装的界限， 进入较大间距（1 1，0.80.8 ， 0.750.75 ，0.50.5，0.4mm0.4mm ）区域阵列结构。已有许多 CSPCSP 器件在消费

3、类电信领域应用多年 了，人们普遍认为它们是 SRAMSRAM 与 DRAMDRAM 、中等针 数 ASICASIC、快闪存储器和微处理器领域的低成本解决方 案。 CSPCSP 可以有四种基本特征形式：即刚性基、柔性基、引线框架基和晶片级规模。 CSPCSP 技术可以取代 SOICSOIC和 QFPQFP 器件而成为主流组件技术。CSPCSP 组装工艺有一个问题，就是焊接互连的键合 盘很小。通常 0.5mm0.5mm 间距 CSPCSP 的键合盘尺寸为 0.2500.2500.275mm0.275mm。如此小的尺寸，通过面积比为 0.60.6 甚至更低的开口印刷焊膏是很困难的。不过，采用精 心设

4、计的工艺，可成功地进行印刷。而故障的发生通 常是因为模板开口堵塞引起的焊料不足。板级可靠性 主要取决于封装类型，而CSPCSP 器件平均能经受 -40-40125125 C 的热周期 80080012001200次，可以无需下填充。然 而，如果采用下填充材料， 大多数 CSPCSP 的热可靠性能 增加 300%300% 。 CSPCSP 器件故障一般与焊料疲劳开裂有关。无源元件的进步另一大新兴领域是 02010201 无源元件技术，由于减小板尺寸的市场需要，人们对 02010201 元件十分关注。 自从19991999 年中期 02010201 元件推出，蜂窝电话制造商 就把它们与 CSPCS

5、P 起组装到电话中，印板尺寸由此至 少减小一半。处理这类封装相当麻烦，要减少工艺后 缺陷（如桥接和直立）的出现，焊盘尺寸最优化和元 件间距是关键。只要设计合理，这些封装可以紧贴着 放置，间距可小至150?m150?m 。另外， 02010201 器件能贴放到 BGABGA 和较大的 CSPCSP 下方。图 2 2 是在有 0.8mm0.8mm 间距的 14mm CSP14mm CSP 组件 下面的02010201 的横截面图。由于这些小型分立元件的 尺寸很小，组装设备厂家已计划开发更新的系统与 02010201 相兼容。通孔组装仍有生命力 光电子封装正广泛应用于高速数据传送盛行的电信和网络领域

6、。普通板级光电子器件是“蝴蝶形”模 块。这些器件的典型引线从封装四边伸出并水平扩展。 其组装方法与通孔元器件相同，通常采用手工工艺 引线经引线成型压力工具处理并插入印板通路孔贯 穿基板。处理这类器件的主要问题是，在引线成型工艺期间可 能发生的引线损坏。由于这类封装都很昂贵，必须小 心处理，以免引线被成型操作损坏或引线 - - 器件体连接 口处模块封装断裂。归根结底，把光电子元器件结合 到标准 SMTSMT产品中的最佳解决方案是采用自动设备， 这样从盘中取出元器件，放在引线成型工具上，之后 再把带引线的器件从成型机上取出，最后把模块放在 印板上。鉴于这种选择要求相当大资本的设备投资， 大多数公司

7、还会继续选择手工组装工艺 大尺寸印板（2020 X 2424 在许多制造领域也很普遍诸如机顶盒和路由 / /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术的混合，举例来说，在这 一类印板上，常常可以见到大至 40mm240mm2 的大型陶瓷 栅阵列（ CCGACCGA ）和 BGABGA 器件。这类器件的两个主要问题是大型散热和热引起的 翘曲效应。这些元器件能起大散热片的作用，引起封 装表面下非均匀的加热，由于炉子的热控制和加热曲 线控制，可能导致器件中心附近不润湿的焊接连接。 在处理期间由热引起的器件和印板的翘曲，会导致如 部件与施加到印板上的焊膏分离这样的“不润湿现 象”。因此，

8、当测绘这些印板的加热曲线时必须小心， 以确保 BGA/CCGABGA/CCGA 的表面和整个印板的表面得到均 匀的加热印板翘曲因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。 印板翘曲是电路组装中必须注意观察 的要素， 并应严格的进行特微描述。再流周期中由热 引起的 BGABGA 或基板的翘曲会导致焊料空穴，并把大量残留应力留在焊料连接上， 造成早期故障。 采用莫 尔条纹投影影像系统很容易描述这类翘曲， 该系统可 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。脱机系统通过炉内设置的为器件和印板绘制 的基于时间 / 温度座标的翘曲图形，也能模拟再流环 境。无铅焊接无铅焊

9、接是另一项新技术，许多公司已经开始采用。这项技术始于欧盟和日本工业界，起初是为了在进行 PCBPCB 组装时从焊料中取消铅成份。 实现这一技术 的日期一直在变化，起初提出在 20042004 年实现，最近 提出的日期是在 20062006 年实现。不过，许多公司现正 争取在20042004 年拥有这项技术，有些公司现在已经提 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 95.6Sn95.6Sn/ 3.7Ag3.7Ag/ 0 0 处理这些焊料合金与处理标准 Sn/PbSn/Pb 焊料相比较并无多大 差别。其中的印刷和贴装工艺是相同的，主要差别在 于再流工艺，

10、也就是说，对于大多数无铅焊料必须采 用较高的液相温度。SnSn / AgAg /合金一般要求峰值温度 比 Sn/PbSn/Pb 焊料高大约 3030 C。另外，初步研究已经表 明，其再流工艺窗口比标准 Sn/PbSn/Pb 合金要严格得多。对于小型无源元件来说，减少表面能同样也可以减少直立和桥接缺陷的数量，特别是对于 04020402 和 02010201尺寸的封装。总之，无铅组装的可靠性说明， 它完全比得上 Sn/PbSn/Pb 焊料，不过高温环境除外， 例如 在汽车应用中操作温度可能会超过 150150 C。倒装片当把当前先进技术集成到标准 SMTSMT 组件中时， 技术遇到的困难最大。在

11、一级封装组件应用中，倒装 片广泛用于 BGABGA 和 CSPCSP，尽管 BGABGA 和 CSPCSP 已经采 用了引线 - -框架技术。 在板级组装中， 采用倒装片可以 带来许多优点，包括组件尺寸减小、性能提高和成本 下降。令人遗憾的是，采用倒装片技术要求制造商增加 投资，以使机器升级 , ,增加专用设备用于倒装片工艺。这些设备包括能够满足倒装片的较高精度要求的贴装 系统和下填充滴涂系统。此外还包括 X X 射线和声像系 统，用于进行再流焊后焊接检测和下填充后空穴分析。焊盘设计，包括形状、大小和掩膜限定，对于可 制造性和可测试性（ DFM/TDFM/T ）以及满足成本方面的要 求都是至关重要的。板上倒装片（FCOBFCOB）主要用于以小型化为关键 的产品中，例如蓝牙模块组件或医疗器械应用。图 4 4 所展示的就是一个蓝牙模块印板，其中以与 02010201 无 源元件同样的封装集成了倒装片技术。组装了倒装片 和 02010201 器件的同样的高速贴装和处理也可围绕封装 的四周放置焊料球。这可以说是在标准 SMTSMT 组装线 上与实施先进技术的一个上佳例子。