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Tecnología de ensamblaje de chips flip - Chip para PCB
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Tecnología de ensamblaje de chips flip - Chip para PCB

2022-03-23
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Author:pcb

Con la aparición dE envaSes miniaturizados y de alta densidad, Requisitos de alta velocidad PCB Board El montaje de alta precisión se vuelve más crítico, Equipos y procesos de montaje conexos más avanzados y flexibles. Porque los chips flip - Chip tienen un factor de forma más pequeño, Diámetro de la bola y espaciamiento de la bola inferior a bga o CSP, Ofrece una posibilidad sin precedentes para el proceso de colocación de la bola, Técnica de sustrato, Compatibilidad de los materiales, Proceso de fabricación, Equipo y método de Inspección. Desafío. Hoy en día, La miniaturización de los dispositivos electrónicos y el aumento de las formas de embalaje de alta densidad, such as multi-module packaging (MCM), Encapsulación del sistema (SiP), flip-chip (FC, Flip-Chip) and other applications. La aparición de estas técnicas difumina aún más la línea entre el embalaje y el montaje secundario.. Sin duda, Con la aparición de envases miniaturizados y de alta densidad, La demanda de montaje de alta velocidad y alta precisión es cada vez mayor, Equipos y procesos de montaje conexos más avanzados y flexibles. Porque los chips flip - Chip tienen un factor de forma más pequeño, Diámetro de la bola y espaciamiento de la bola inferior a bga o CSP, Ofrece una posibilidad sin precedentes para el proceso de colocación de la bola, Técnica de sustrato, Compatibilidad de los materiales, Proceso de fabricación, Equipo y método de Inspección. Desafío. These requirements are analyzed in detail below:
1. Requisitos para el control de la presión de instalación, Considerando que el sustrato flip - chip de PCB es relativamente frágil si, Si se aplica una mayor presión durante la recuperación del material y la impregnación del flujo, Se rompe fácilmente., Al mismo tiempo, las pequeñas protuberancias de soldadura se deforman fácilmente en este proceso., Por lo tanto, trate de utilizar una presión de instalación relativamente baja. El requisito general es de aproximadamente 15.0 G. Para chips ultrafinos, Ejemplo 0.3. mm, A veces incluso es necesario controlar la presión de instalación a 35 G.

PCB Board

2.. Requisitos de precisión y estabilidad de la colocación, Para dispositivos con espacios de bolas inferiores a 0.1 mm, Qué precisión de colocación se necesita para lograr un alto rendimiento? Deformación y deformación del sustrato, Desviación del tamaño y la posición de la ventana de máscara de soldadura, La precisión de la máquina afectará a la precisión de posicionamiento final.. No discutiremos el impacto del diseño y fabricación de sustratos en la disposición., Pero aquí sólo discutimos la precisión de colocación de la máquina.

3. Requisitos del proceso de montaje de chips para el equipo de colocación, Para responder a las preguntas anteriores:, let's build a simple hypothetical model:
1) Assume that the solder bumps of the flip-chip PCB Board Es esférico, and the corresponding pads on the substrate are circular and have the same diameter;
2) It is assumed that there is no influence of substrate warpage and manufacturing defects;
3) Does not consider the effects of Theta and shock;
4.) During the reflow soldering process, El dispositivo es auto - neutro, Durante el proceso de soldadura, el 50% del contacto entre la bola de soldadura y la superficie humectante se puede "tirar".. Y luego, Sobre la base de las hipótesis anteriores, Si el diámetro es de 25 islas, the left and right position deviation (X axis) or the front and rear position deviation (Y axis) is 50% of the pad size. La pelota siempre está en la alfombra.. Para Flip chip PCB BoardEl diámetro de la bola de soldadura es de 25 μm, Si la capacidad de proceso CPK alcanza 1.33., La precisión de la M áquina debe ser de 12 ¼m.

4. De acuerdo con los requisitos de la Cámara y la tecnología de procesamiento de imágenes, Se necesitan cámaras digitales de megapíxeles para procesar imágenes de chips flip - chip PCB BoardBuena distancia entre las bolas de soldadura. Cuanto mayor es el píxel, mayor es la ampliación de la cámara digital, Sin embargo,, Píxeles más altos, the smaller the field of view (FOV), Esto significa que los dispositivos grandes pueden requerir muchas "fotos".. La fuente de luz de la Cámara es generalmente diodo emisor de luz, Fuente de luz lateral, Fuentes de luz delanteras y axiales, Y puede ser controlado independientemente. Fuente de imagen Flip chip PCB Board Uso de luces laterales, Faros, O una combinación de ambos. Cómo seleccionar una cámara para un dispositivo dado? Esto depende principalmente del algoritmo de imagen. Por ejemplo:, Requiere n píxeles para distinguir una bola de soldadura, Requiere 2n píxeles para distinguir el espaciamiento de la bola. Tomando como ejemplo la cámara digital Magallanes en la máquina de colocación de instrumentos de uso general, Se necesitan 4 píxeles para distinguir una bola de soldadura. Seleccionar cámara, Supongamos que todas las imágenes son 7.5% del tamaño real del objeto. Procesamiento de imágenes de referencia Flip chip PCB BoardS es similar a una referencia común. Instalación de chips flip - chip PCB BoardAdemás del Benchmark global, S a menudo utiliza Benchmark local. En este momento, the fiducials will be small (0.15 - 1.0mm), La selección de la Cámara se refiere al método anterior. Necesidad de considerar la elección de la fuente de luz. Normalmente, La fuente de luz de la Cámara en la cabeza SMD es la luz roja, Cuando se trata de puntos de referencia en circuitos flexibles, el efecto es muy pobre., Ni siquiera se puede encontrar un punto de referencia. The reason is that the surface of the reference point (copper) The color is very close to the substrate color, Aberración cromática no obvia. Si se utiliza la técnica de la fuente de luz azul para instrumentos de uso general, Este problema se puede resolver bien.

5. Selection of nozzles
Since the flip-chip substrate for PCB is silicon, La superficie superior es muy plana y Lisa., Cabeza de plástico rígido con boquilla ESD porosa. Si se selecciona una boquilla con cabeza de Goma:, Con el envejecimiento del caucho, Durante la colocación, el dispositivo puede adherirse al dispositivo, Causa que el dispositivo se mueva o se retire.

6.. Requisitos aplicables a las instalaciones de flujo. La unidad de aplicación del flujo es una parte importante para controlar el proceso de impregnación del flujo.. El principio básico de su trabajo es obtener una película de flujo estable con un espesor fijo., Permite que cada bola de soldadura del dispositivo se sumerja fácilmente. Tomar el mismo flujo. Control estable del espesor de la película de flujo y cumplimiento de los requisitos de impregnación de alta velocidad, the flux application unit must meet the following requirements:
1) It can meet the requirements of dipping multiple devices with flux at the same time (such as dipping 4 or 7 pieces at the same time) to increase the output;
2) The unit for flux should be simple, Fácil de operar, easy to control and easy to clean;
3) It can handle a wide range of fluxes or solder pastes. El rango de viscosidad del flujo adecuado para el proceso de impregnación es muy amplio, Puede manejar flujos más delgados y pegajosos, and the obtained film thickness should be uniform;
4) The dipping process can be controlled, Los parámetros del proceso de impregnación son diferentes debido a los diferentes materiales., Por lo tanto, los parámetros del proceso de impregnación deben controlarse por separado., Por ejemplo, acelerar hacia abajo, Presión, Tiempo de residencia, Aceleración ascendente, Etc..

7. Requisitos para los alimentadores:, Satisfacer la producción en masa de alta velocidad y alto rendimiento, La tecnología de alimentación también es crítica. Método de embalaje Flip chip PCB Boards mainly include: 2*2 or 4*4 inch JEDEC reels, 200mm or 300mm wafer reels (Wafer), and reel reels (Reel). El alimentador correspondiente es: alimentador de bandeja fijo, Alimentador automático de apilamiento, Alimentador de obleas, Alimentador de cinta. Todas estas técnicas de alimentación deben ser capaces de alimentar a alta velocidad, Además, el alimentador de obleas también necesita ser capaz de manejar todo tipo de métodos de embalaje de dispositivos., Por ejemplo, el embalaje del dispositivo puede ser una bandeja jedec, O obleas desnudas, Incluso un chip completo en una máquina. Acción de vuelco. Let's take an example to illustrate the characteristics of Unovis's bare die feeder (DDF Direct Die Feeder):
1) Can be used in hybrid circuits or sensors, Módulo multichip, system-in-package, RFID and 3D assembly;
2) The disc can be fed vertically to save space, and one machine can install multiple DDFs;
3) The chip can be flipped in DDF;
4) Can be installed on a variety of patch platforms.

8.. Requisitos para los sistemas de soporte y localización de placas, Algunos chips flip - chip de PCB se utilizan en circuitos flexibles o delgados. En este momento, El soporte plano del sustrato es muy importante. The solution often uses a carrier plate and a vacuum suction system to form a flat support and positioning system that meets the following requirements:
1) Support control in the Z direction of the substrate, and programming adjustment of the support height;
2) Provide customized board support interface;
3) Complete vacuum generator;
4) Non-standard and standard carrier boards can be applied.

9.. Inspección de reflow y relleno después de la solidificación, Una vez completado el llenado del Fondo, la inspección del producto incluye la inspección no destructiva y la inspección destructiva.. The non-destructive inspection includes:
1) Use an optical microscope to conduct visual inspection, Por ejemplo, compruebe que el relleno se arrastra al lado del dispositivo, Si se forma un buen filete, Y si la superficie del equipo está sucia, Etc..;
2) Use an X-ray inspector to check whether the solder joints are short-circuited, Circuito abierto, Compensación, Humedecer, Huecos en las juntas de soldadura, Etc..;
3) Electrical test (Continuity test), Esto puede probar cualquier problema con la conexión eléctrica. Para algunos paneles de prueba diseñados con cadenas de crisantemo:, the location of the solder joint failure can also be determined through the continuity test;
4) Use ultrasonic scanning microscope (C-SAM) to check Si hay huecos, Estratificación y flujo completo después del llenado del Fondo. Inspección destructiva para cortar las juntas de soldadura o el relleno inferior, Microscopio óptico combinado, metallographic microscopy or scanning electron microscopy and energy dispersive analyzers (SEM/EDX) to examine the microstructure of solder joints, e.g., Microcrack/Microporosidad, Cristal de estaño, Compuestos intermetálicos, Condiciones de soldadura y humectación, Si hay espacio en el relleno inferior, Grieta, Estratificación, Y si el proceso está completo, Etc.. Los defectos comunes de los productos después de reflow y backfill son: puente de soldadura/Circuito abierto, Mala humectación de las juntas de soldadura, Brecha de soldadura/Ampollas, Agrietamiento de juntas de soldadura/Fragilidad, Relleno de fondo, delaminación de chips y agrietamiento de chips, Etc.. . Para la integridad del relleno inferior:, whether there are voids, Grietas y delaminación en el embalaje, it needs to be observed by an ultrasonic scanning microscope (C-SAM) or a flat section parallel to the bottom surface of the chip. Los defectos aumentan las dificultades. La estratificación entre el material de relleno inferior y el chip tiende a ocurrir en las cuatro esquinas del dispositivo de carga o en la interfaz entre el material de relleno y la Junta de soldadura..

Flip - Chip para PCB muestra una ventaja en el costo del producto, Rendimiento y embalaje de alta densidad, Su aplicación se está convirtiendo gradualmente en la corriente principal. Debido al pequeño tamaño del chip flip - chip PCB Boards, Debe garantizarse una alta precisión, Alto rendimiento y alta repetibilidad, Esto plantea un desafío a nuestros equipos y procesos tradicionales, which are reflected in the following aspects:
1) The design of the substrate (hard board or soft board);
2) Assembly and inspection of equipment;
3) Manufacturing process, Proceso de instalación de chips, Proceso de fabricación de PCB, SMT process;
4) Material compatibility.
Una comprensión completa de los problemas anteriores es la base del éxito del proceso de ensamblaje de chips flip - chip PCB Board.