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Technologie d'assemblage à puce inversée pour PCB
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Technologie d'assemblage à puce inversée pour PCB

Technologie d'assemblage à puce inversée pour PCB

2022-03-23
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Author:pcb

AvE /c l'avènement de l'emballaGe compact et haute denArt.ité, Exigences relatives à la grande vitesse PCB board L'assemblage de haute précision devient plus critique, L'équipement et les processus d'assemblage associés deviennent plus avancés et plus flexibles. Parce que la puce Flip a un facteur de forme plus petit, Diamètre et espacement des billes inférieurs à BGA ou CSP, Il offre des possibilités sans précédent pour le processus de mise en place de la balle, Technologie des substrats, Compatibilité des matériaux, Processus de fabrication, Matériel et méthodes d'inspection. Défis à relever. Aujourd'hui, De plus en plus d'équipements électroniques sont miniaturisés et emballés à haute densité, such as multi-module packaging (MCM), Emballage du système (SiP), flip-chip (FC, Flip-Chip) and other applications. L'émergence de ces technologies a encore brouillé la frontière entre l'emballage et le réassemblage secondaire.. Sans aucun doute, Avec l'avènement de l'emballage compact et haute densité, Exigences croissantes en matière d'assemblage à grande vitesse et de haute précision, L'équipement et les processus d'assemblage associés deviennent plus avancés et plus flexibles. Parce que la puce Flip a un facteur de forme plus petit, Diamètre et espacement des billes inférieurs à BGA ou CSP, Il offre des possibilités sans précédent pour le processus de mise en place de la balle, Technologie des substrats, Compatibilité des matériaux, Processus de fabrication, Matériel et méthodes d'inspection. Défis à relever. These requirements are analyzed in detail below:
1. Prescriptions relatives au contrôle de la pression d'installation, Étant donné que le substrat de la puce Flip est relativement fragile en silicium, Si une pression plus élevée est appliquée pendant la récupération du matériau et l'imprégnation du flux, Il se casse facilement., Pendant ce temps, les petites bosses de soudure sont également sujettes à la déformation, Par conséquent, essayez d'utiliser une pression d'installation relativement faible. L'exigence générale est d'environ 15.0g. Pour puces ultra minces, Par exemple 0.3. mm, Parfois, il est même nécessaire de contrôler la pression de montage à 35G.

PCB board

2.. Exigences relatives à la précision et à la stabilité du placement, Pour les appareils dont l'espacement des billes est inférieur à 0.1 mm, Quelle précision de placement est nécessaire pour atteindre un rendement élevé? Déformation et déformation du substrat, Écart de taille et de position de la fenêtre du masque de soudage, Et la précision de la machine affectera la précision de positionnement finale. Nous ne discuterons pas de l'impact de la conception et de la fabrication des substrats sur la disposition., Mais ici, nous ne parlons que de la précision de positionnement de la machine.

3. Exigences relatives au processus d'assemblage des puces pour l'équipement de placement, Pour répondre aux questions ci - dessus:, let's build a simple hypothetical model:
1) Assume that the solder bumps of the flip-chip PCB board C'est sphérique., 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, L'Unit é est auto - neutre, Pendant le soudage, 50% du contact entre la bille et la surface mouillée peut être « tiré vers le haut».. Et puis..., Sur la base des hypothèses ci - dessus, Si 25° de diamètre, the left and right position deviation (X axis) or the front and rear position deviation (Y axis) is 50% of the pad size. La balle est toujours sur le tapis.. Pour les puces Flip PCB boardDiamètre de la bille 25 ¼ m, Si la capacité CPK atteint 1.33., La précision de la machine doit être de 12 ¼ m.

4. Selon les exigences de la caméra et de la technologie de traitement d'image, Une caméra numérique mégapixel est nécessaire pour traiter l'image de la puce inversée PCB boardBonne distance entre les billes de soudage. Plus le pixel est élevé, plus le grossissement de la caméra numérique est élevé., Cependant,, Plus le pixel est élevé, the smaller the field of view (FOV), Cela signifie que les gros appareils peuvent avoir besoin de « prendre des photos » plusieurs fois.. La source lumineuse de la caméra est généralement une diode électroluminescente, Divisé en feux latéraux, Sources lumineuses avant et axiales, Et peut être contrôlé indépendamment. Source lumineuse d'imagerie à puce inversée PCB board Feux latéraux, Phares, Ou une combinaison des deux. Comment choisir une caméra pour un appareil donné? Cela dépend principalement de l'algorithme de l'image. Par exemple:, N pixels n écessaires pour distinguer une boule de soudure, 2n pixels sont nécessaires pour distinguer l'espacement des billes. Prenons l'exemple de la caméra numérique Magellan sur la machine générale de placement d'instruments, 4 pixels sont nécessaires pour distinguer une boule de soudure. Sélectionner la caméra, Supposons que toutes les images représentent 7.5% de la taille réelle de l'objet. Traitement d'image de la base de référence de la puce Flip PCB boardS similaire à la référence générale. Installation de puces Flip PCB boardEn plus des repères globaux, S utilise souvent des repères locaux. En ce moment, the fiducials will be small (0.15 - 1.0mm), Voir la méthode ci - dessus pour le choix de la caméra. Le choix de la source lumineuse doit être pris en considération. En général, La source lumineuse de la caméra sur la tête SMD est rouge, Très mauvais effet lors du traitement des points de référence sur les circuits flexibles, Impossible de trouver le point de référence. The reason is that the surface of the reference point (copper) The color is very close to the substrate color, Différence de couleur non évidente. Si la technologie de la source lumineuse bleue de l'instrument universel est utilisée, Ce problème peut être résolu très bien.

5. Selection of nozzles
Since the flip-chip substrate for PCB is silicon, La surface supérieure est très lisse, Tête en plastique rigide avec buse ESD poreuse. Si la buse avec tête en caoutchouc est sélectionnée:, Avec le vieillissement du caoutchouc, L'équipement peut coller à l'équipement pendant le placement, Provoque le placement d'un appareil mobile ou le retrait d'un appareil.

6.. Prescriptions applicables aux dispositifs d'application des flux. L'Unit é d'application du flux est une partie importante du contrôle du processus d'imprégnation du flux. Le principe de base de son fonctionnement est d'obtenir une membrane de flux stable avec une épaisseur de réglage, Permet à chaque boule de soudage de l'appareil de s'immerger facilement. Prendre le même débit. Contrôle stable de l'épaisseur du film de flux tout en satisfaisant aux exigences d'imprégnation à grande vitesse, 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, Facile à utiliser, easy to control and easy to clean;
3) It can handle a wide range of fluxes or solder pastes. Large gamme de viscosité du flux pour le processus d'imprégnation, Il peut traiter des flux plus minces et plus visqueux, and the obtained film thickness should be uniform;
4) The dipping process can be controlled, Les paramètres du procédé d'imprégnation varient selon le matériau., Par conséquent, les paramètres du procédé d'imprégnation doivent être contrôlés séparément., Par exemple, accélération vers le bas, Pression, Durée du séjour, Accélération vers le Haut, Attendez..

7. Exigences relatives aux alimentateurs:, Répondre à la production de masse à grande vitesse et à haut rendement, Les techniques d'alimentation sont également essentielles. Méthode d'emballage des puces Flip PCB boards mainly include: 2*2 or 4*4 inch JEDEC reels, 200mm or 300mm wafer reels (Wafer), and reel reels (Reel). Les alimentateurs correspondants sont: les alimentateurs de palettes fixes, Chargeur d'empilage automatique, Chargeur de Wafers, Alimentation en courroie. Toutes ces techniques d'alimentation doivent pouvoir alimenter à grande vitesse, Et le chargeur de puces doit être capable de traiter diverses méthodes d'emballage des dispositifs, Exemple: l'emballage de l'appareil peut être un plateau jedec, Ou une puce nue, Même la puce complète de la machine. Action de retournement. 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, Module multi - Puces, 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.. Exigences relatives au système de support et de positionnement des plaques, Certaines puces Flip PCB sont utilisées pour les circuits flexibles ou les circuits minces. En ce moment, Le support plat de la plaque de base est très important. 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.. Inspection après soudage par Reflow et durcissement de l'emballage, Une fois le remplissage du fond terminé, le produit doit être soumis à des essais non destructifs et destructifs.. The non-destructive inspection includes:
1) Use an optical microscope to conduct visual inspection, Par exemple, vérifier si le remplissage est monté sur le côté de l'équipement, Si un bon filet de bord est formé, Et si la surface de l'équipement est sale, Attendez..;
2) Use an X-ray inspector to check whether the solder joints are short-circuited, Circuit ouvert, Compensation, Trempage, Vides dans les soudures, Attendez..;
3) Electrical test (Continuity test), Ceci teste les connexions électriques pour tout problème. Pour certains panneaux d'essai à chaîne Daisy:, the location of the solder joint failure can also be determined through the continuity test;
4) Use ultrasonic scanning microscope (C-SAM) to check Existe - t - il des vides?, Délamination et écoulement complet après remplissage du fond. Le contrôle destructif peut couper le joint de soudure ou le remplissage du fond, Microscope optique combiné, metallographic microscopy or scanning electron microscopy and energy dispersive analyzers (SEM/EDX) to examine the microstructure of solder joints, e.g., Microcrack/Micropore, Cristallisation de l'étain, Composés intermétalliques, Conditions de soudage et de mouillage, S'il y a des vides dans le remplissage du fond, Fissures, Stratification, Et si le processus est complet, Attendez.. Les défauts courants du produit après le soudage par Reflow et le remplissage du fond sont les suivants:/Circuit ouvert, Mauvais mouillage des soudures, Écart de soudure/Bulles, Fissuration des soudures/Fragilité, Remplissage du fond, délamination des puces et fissuration des puces, Attendez.. . Pour l'intégrité du remblai inférieur:, whether there are voids, Fissures et délaminations dans l'emballage, it needs to be observed by an ultrasonic scanning microscope (C-SAM) or a flat section parallel to the bottom surface of the chip. Les défauts augmentent les difficultés. La délamination entre le matériau de remplissage inférieur et la puce a tendance à se produire aux quatre coins de l'élément stressé ou à l'interface entre le matériau de remplissage et la soudure..

Les puces Flip pour PCB présentent des avantages en termes de coût du produit, Performance et emballage haute densité, Son application devient de plus en plus courante. En raison de la petite taille de la puce flip, elle est utilisée pour PCB boards, Une grande précision doit être assurée, Rendement élevé et répétabilité élevée, Cela pose des défis à nos équipements et processus traditionnels, 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, Processus d'installation des puces, Procédé de fabrication des PCB, SMT process;
4) Material compatibility.
Une compréhension complète des problèmes ci - dessus est essentielle au succès du processus d'assemblage des puces Flip PCB board.