O processo de desenvolvimento da tecnologia de montagem de superfície

Antecedentes do surgimento da tecnologia de montagem de superfície

Durante a última década, o rápido desenvolvimento da tecnologia de aplicação eletrônica mostrou três características significativas.

(1) Inteligência: Converta sinais de grandezas analógicas em grandezas digitais e processe-os com computadores.

(2) Multimídia: A transformação e o desenvolvimento da troca de informações de texto para a troca de informações de som e imagem, tornando os dispositivos eletrônicos mais humanos e mais profundos na vida e no trabalho das pessoas.

(3) Rede: Use tecnologia de rede para conectar sistemas independentes.A transmissão de informações em alta velocidade e frequência permite o compartilhamento de recursos entre unidades, regiões, países e até mesmo o mundo.Os requisitos desta tendência de desenvolvimento e demanda do mercado por tecnologia de montagem de circuitos são:

(4) Alta densidade: A quantidade de informações processadas por produtos eletrônicos por unidade de volume aumenta.

(5) Velocidade: A quantidade de informações processadas por unidade de tempo é aumentada.

(6) Padronização: A demanda diversificada dos usuários por produtos eletrônicos transformou a produção em massa de um pequeno número de variedades em um sistema de produção de múltiplas variedades e pequenos lotes, o que inevitavelmente apresentará requisitos de padronização mais elevados para componentes e métodos de montagem.Esses requisitos forçam uma revolução no processo de inserção de componentes eletrônicos em PCBs de substrato passante, e a tecnologia de montagem de produtos eletrônicos inevitavelmente mudará para SMT de forma abrangente.

2. Uma breve história do desenvolvimento da tecnologia de montagem em superfície

Uma breve história do desenvolvimento da tecnologia de montagem de superfície A tecnologia de montagem de superfície foi desenvolvida a partir da tecnologia de fabricação de circuitos de componentes. Da década de 1970 até o presente, o desenvolvimento do SMT passou por três etapas:

A primeira etapa (1970-1975): O principal objetivo técnico é aplicar componentes de chips miniaturizados a circuitos híbridos (chamados de circuitos de filme espesso em nosso país). Nessa perspectiva, a SMT deu uma contribuição significativa ao processo de fabricação e ao desenvolvimento tecnológico de sistemas integrados. circuitos;ao mesmo tempo, o SMT começou a ser amplamente utilizado em relógios eletrônicos civis de quartzo, calculadoras eletrônicas e outros produtos.

A segunda etapa (1976-1985): Os produtos eletrônicos foram rapidamente miniaturizados e multifuncionais, e começaram a ser amplamente utilizados em câmeras, fones de ouvido, câmeras eletrônicas e outros produtos;ao mesmo tempo, foi desenvolvido um grande número de equipamentos automatizados para montagem de superfície, o processo de montagem e os materiais de suporte dos componentes do chip também amadureceram, estabelecendo as bases para o rápido desenvolvimento do SMT.

A terceira etapa (de 1986 até o presente): O principal objetivo é reduzir custos e melhorar ainda mais a relação desempenho-preço dos produtos eletrônicos.Com a maturidade da tecnologia SMT e a melhoria da confiabilidade do processo, os produtos eletrônicos utilizados nas áreas militar e de investimento (automóveis, computadores, equipamentos industriais) desenvolveram-se rapidamente.Ao mesmo tempo, surgiu um grande número de equipamentos automatizados de montagem de superfície e métodos de processo, fabricando componentes de chips. O rápido crescimento no uso de PCBs acelerou o declínio no custo total de produtos eletrônicos.Uma das bases importantes da tecnologia de montagem de superfície são os componentes de montagem de superfície.Suas necessidades de desenvolvimento e grau de desenvolvimento também são restringidos principalmente pelo nível de desenvolvimento de componentes de montagem de superfície SMC/SMD.Por esta razão, a história de desenvolvimento do SMT e a história de desenvolvimento do SMC/SMD estão basicamente sincronizadas.

Na década de 1960, a empresa europeia Philips desenvolveu microdispositivos em forma de botão montáveis ​​em superfície para uso na indústria relojoeira.Este dispositivo se desenvolveu no atual circuito integrado de pequeno contorno montado na superfície (SOIC). Seus terminais são distribuídos em ambos os lados do dispositivo em forma de asa de gaivota.A distância central dos cabos é de 1,27 mm e o número de cabos pode ser de até 28 ou mais pinos.

No início da década de 1970, o Japão começou a usar circuitos integrados quad flat package (QFP) para fabricar calculadoras.Os cabos do QFP estão distribuídos nos quatro lados do dispositivo em formato de asa de gaivota.A distância central mínima dos cabos é de apenas 0,65 mm ou menos, e o número de cabos pode chegar a centenas de pinos.O dispositivo portador de chip com chumbo encapsulado em plástico (PLCC) desenvolvido nos Estados Unidos tem os fios distribuídos nos quatro lados do dispositivo.A distância central dos terminais é geralmente de 1,27 mm e os terminais têm formato de 'J'.O PLCC ocupa uma pequena área de montagem e os cabos não se deformam facilmente.Na década de 1970, foi desenvolvido o dispositivo leadless ceramic chip carrier (LCCC) totalmente selado, que substituiu os cabos por pastilhas metalizadas distribuídas nos quatro lados do dispositivo.No início desta etapa, o nível do SMT foi marcado por SMC/SMD com distância central do chumbo de 1,27 mm.Na década de 1980, progrediu gradualmente para o estágio em que SMC/SMD com passos de chumbo finos de 0,65 mm e 0,3 mm podiam ser montados. Depois de entrar na década de 1990, a tecnologia de montagem e o equipamento de montagem de passo de chumbo fino de 0,3 mm SMC/SMD amadureceram .No início da década de 1990, o CSP se destacou porque sua área de chip e área de embalagem eram quase iguais, podia ser processado e testado da mesma forma que os CIs embalados convencionais, podia realizar triagem de envelhecimento e tinha baixos custos de fabricação.

Em 1994, várias empresas japonesas propuseram diversas soluções CSP e, desde 1996, surgiram produtos de pequenos lotes.Para se adaptar à crescente demanda pelo número de entrada/saída do mesmo SMD devido ao aumento da integração do IC, ou seja, do número de leads, o tipo grid array SMD também foi formado desde a década de 1990, distribuindo regularmente o condutores em toda a superfície de montagem do SMD.Começou a se desenvolver na década de 1990 e logo se tornou popular e aplicado.Seu produto típico é o dispositivo ball grid array (BGA).Nesta fase, o SMT é compatível com o desenvolvimento do SMC/SMD.Ao mesmo tempo que desenvolve e melhora a tecnologia de montagem de passo ultrafino com espaçamento de chumbo de 0,3 mm e inferior, também está desenvolvendo e melhorando a tecnologia de montagem de novos dispositivos, como BGA e CSP.Pode-se observar que o contínuo encolhimento e as mudanças dos componentes montados na superfície promoveram o desenvolvimento contínuo da tecnologia de montagem.Embora a tecnologia de montagem aumente a densidade de montagem, ela também apresenta novos requisitos técnicos e requisitos de uniformidade para componentes.Pode-se dizer que os dois são interdependentes, promovem-se e desenvolvem-se.MCM é um circuito integrado híbrido avançado que se desenvolveu rapidamente desde a década de 1990.Ele reúne vários chips IC em uma placa de circuito para formar um bloco de circuito funcional, denominado módulo multichip (MCM)..Como a tecnologia MCM consiste em instalar vários chips nus diretamente no mesmo substrato e embalá-los no mesmo invólucro sem embalagem, em comparação com o SMT geral, sua área é reduzida em 3 a 6 vezes e o peso é reduzido em mais de 3 vezes. pode-se dizer que a tecnologia MCM é uma extensão do SMT.As funções de um conjunto de MCMs são equivalentes às funções de um subsistema.Normalmente, o substrato MCM tem mais de 4 camadas de fiação e mais de 100 pinos de E/S e conecta dispositivos CS, FC e ASIC a eles.Ele representa a essência da tecnologia de montagem eletrônica na década de 1990 e é a cristalização da tecnologia de circuito integrado de semicondutores, da tecnologia de microeletrônica híbrida de filme espesso/filme fino e da tecnologia de circuito de placa impressa.A tecnologia MCM é usada principalmente em computadores de ultra-alta velocidade e tecnologia eletrônica espacial.Para se adaptar aos requisitos de maior densidade, interconexão multicamadas e montagem tridimensional, o SMT está atualmente em uma nova etapa conhecida internacionalmente como MPT (Microelectronic Packaging Technology, tecnologia de micromontagem). MPT, com MCM e 3D como seu núcleo usa processos de microssoldagem e embalagem para montar microcomponentes (principalmente ICs altamente integrados) por meio de montagem de alta densidade, montagem tridimensional e outros métodos de montagem em PCBs interconectados multicamadas de alta densidade.Montagem para formar produtos microeletrônicos de estrutura principal de alta densidade, alta velocidade e alta confiabilidade (componentes, peças, subsistemas ou sistemas).Esta tecnologia é uma parte importante da tecnologia microeletrônica atual, especialmente em campos de alta tecnologia de ponta.Tem perspectivas de aplicação muito importantes na indústria aeroespacial, aviação, radar, navegação, sistemas eletrônicos de interferência, sistemas anti-bloqueio, etc. Como a quarta geração de tecnologia de montagem eletrônica, o SMT desempenhou um papel extremamente importante no desenvolvimento de produtos eletrônicos modernos, especialmente na miniaturização, leveza, alto desempenho e alta confiabilidade de equipamentos eletrônicos de ponta e equipamentos eletrônicos militares..

3. Tendências de desenvolvimento da tecnologia de montagem de superfície

Desde o seu advento na década de 1960, a tecnologia SMT entrou em um estágio totalmente maduro após mais de 40 anos de desenvolvimento.Ela não apenas se tornou a corrente principal da tecnologia contemporânea de montagem de circuitos, mas também continua a se desenvolver em profundidade.A tendência geral de desenvolvimento da tecnologia de montagem de superfície é: os componentes estão cada vez menores, a densidade de montagem está cada vez maior e a montagem está se tornando cada vez mais difícil.Atualmente, a SMT está fazendo novos progressos tecnológicos nos seguintes quatro aspectos:

(1) O tamanho dos componentes é ainda mais miniaturizado.Entre os microprodutos eletrônicos produzidos em massa, os componentes da série 0201 (tamanho do contorno 0,6 mm × 0,3 mm), QFP com passo de pino estreito de 0,3 mm, ou circuitos integrados de grande escala em novos pacotes, como BGA, CSP e FC, foram produzidos em grandes quantidades.usar.Devido à maior miniaturização dos volumes dos componentes, foram apresentados requisitos de maior precisão e estabilidade para o nível do processo de montagem de superfície SMT e o sistema de posicionamento dos equipamentos SMT.

(2) Melhore ainda mais a confiabilidade dos produtos SMT.Diante do uso generalizado de componentes micro-SMT e da aplicação de tecnologia de soldagem sem chumbo, sob temperaturas operacionais extremas e condições ambientais adversas, o estresse causado pela incompatibilidade dos coeficientes de expansão linear dos materiais dos componentes é eliminado para evitar esse estresse causando circuito dano.Rachaduras ou desconexão interna da placa e danos na soldagem de componentes tornaram-se problemas que devem ser considerados.

(3) Desenvolvimento de novos equipamentos de produção.No processo de produção em massa de produtos eletrônicos SMT, impressoras de pasta de solda, máquinas de colocação e equipamentos de solda por refluxo são indispensáveis.Nos últimos anos, vários equipamentos de produção estão se desenvolvendo em direção a alta densidade, alta velocidade, alta precisão e multifunções, e tecnologias avançadas, como posicionamento a laser de alta resolução, sistemas de reconhecimento visual óptico e controle de qualidade inteligente, foram promovidas e aplicadas.

(4) Tecnologia de montagem de superfície de PCB flexível.Com a ampla aplicação de PCBs flexíveis na montagem de produtos eletrônicos, a montagem de componentes SMC em PCBs flexíveis foi superada pela indústria.A dificuldade reside em como atingir os requisitos de posicionamento preciso de fixação rígida para PCBs flexíveis.