El proceso de desarrollo de la tecnología de ensamblaje de superficies.

Antecedentes del surgimiento de la tecnología de ensamblaje de superficies.

Durante la última década, el rápido desarrollo de la tecnología de aplicaciones electrónicas ha mostrado tres características importantes.

(1) Inteligenteización: convertir señales de cantidades analógicas a cantidades digitales y procesarlas con computadoras.

(2) Multimedia: La transformación y el desarrollo del intercambio de información textual al intercambio de información de sonido e imagen, haciendo que los dispositivos electrónicos sean más humanos y se integren más profundamente en la vida y el trabajo de las personas.

(3) Redes: utilice tecnología de red para conectar sistemas independientes.La transmisión de información de alta velocidad y alta frecuencia permite compartir recursos entre unidades, regiones, países e incluso en todo el mundo.Los requisitos de esta tendencia de desarrollo y la demanda del mercado de tecnología de ensamblaje de circuitos son:

(4) Alta densidad: aumenta la cantidad de información procesada por productos electrónicos por unidad de volumen.

(5) Velocidad: Se aumenta la cantidad de información procesada por unidad de tiempo.

(6) Estandarización: la demanda diversificada de productos electrónicos por parte de los usuarios ha transformado la producción en masa de una pequeña cantidad de variedades en un sistema de producción de múltiples variedades y lotes pequeños, lo que inevitablemente impondrá mayores requisitos de estandarización para componentes y métodos de ensamblaje.Estos requisitos obligan a una revolución en el proceso de inserción de componentes electrónicos en PCB con sustrato de orificio pasante, y la tecnología de ensamblaje de productos electrónicos inevitablemente cambiará a SMT de manera integral.

2. Una breve historia del desarrollo de la tecnología de ensamblaje de superficies.

Una breve historia del desarrollo de la tecnología de ensamblaje de superficies La tecnología de ensamblaje de superficies se desarrolló a partir de la tecnología de fabricación de circuitos de componentes. Desde la década de 1970 hasta la actualidad, el desarrollo de SMT ha pasado por tres etapas:

Primera etapa (1970-1975): El principal objetivo técnico es aplicar componentes de chips miniaturizados a circuitos híbridos (llamados circuitos de película gruesa en nuestro país). Desde esta perspectiva, SMT ha hecho una contribución significativa al proceso de fabricación y desarrollo tecnológico de circuitos integrados. circuitos;al mismo tiempo, SMT ha comenzado a usarse ampliamente en relojes electrónicos de cuarzo y calculadoras electrónicas y otros productos civiles.

La segunda etapa (1976-1985): los productos electrónicos se miniaturizaron rápidamente y fueron multifuncionales, y comenzaron a usarse ampliamente en cámaras, radios con auriculares, cámaras electrónicas y otros productos;Al mismo tiempo, se desarrolló una gran cantidad de equipos automatizados para el ensamblaje de superficies, y el proceso de ensamblaje y los materiales de soporte de los componentes del chip también han madurado, sentando las bases para el rápido desarrollo de SMT.

La tercera etapa (1986 al presente): El objetivo principal es reducir costos y mejorar aún más la relación rendimiento-precio de los productos electrónicos.Con la madurez de la tecnología SMT y la mejora de la confiabilidad de los procesos, los productos electrónicos utilizados en los campos militar y de inversión (automóviles, computadoras, equipos industriales) se han desarrollado rápidamente.Al mismo tiempo, ha surgido una gran cantidad de equipos de ensamblaje de superficies y métodos de proceso automatizados, que fabrican componentes de chips. El rápido crecimiento del uso de PCB ha acelerado la disminución del costo total de los productos electrónicos.Uno de los fundamentos importantes de la tecnología de ensamblaje de superficies son los componentes de ensamblaje de superficies.Sus necesidades de desarrollo y su grado de desarrollo también están restringidos principalmente por el nivel de desarrollo de los componentes de ensamblaje de superficie SMC/SMD.Por esta razón, el historial de desarrollo de SMT y el historial de desarrollo de SMC/SMD están básicamente sincronizados.

En la década de 1960, la empresa europea Philips desarrolló microdispositivos con forma de botón de montaje en superficie para su uso en la industria relojera.Este dispositivo se ha convertido en el actual circuito integrado de contorno pequeño (SOIC) de montaje en superficie. Sus cables están distribuidos a ambos lados del dispositivo en forma de ala de gaviota.La distancia entre centros de los cables es de 1,27 mm y el número de cables puede ser de hasta 28 o más pines.

A principios de la década de 1970, Japón comenzó a utilizar circuitos integrados de paquete plano cuádruple (QFP) para fabricar calculadoras.Los cables del QFP están distribuidos en los cuatro lados del dispositivo en forma de ala de gaviota.La distancia mínima entre centros de los cables es de solo 0,65 mm o menos, y el número de cables puede alcanzar cientos de pines.El dispositivo portador de chip con plomo encapsulado en plástico (PLCC) desarrollado en Estados Unidos tiene los cables distribuidos en los cuatro lados del dispositivo.La distancia entre centros de los cables es generalmente de 1,27 mm y los cables tienen forma de 'J'.PLCC ocupa una pequeña área de montaje y los cables no se deforman fácilmente.En la década de 1970, se desarrolló el dispositivo completamente sellado con portador de chip cerámico sin plomo (LCCC), que reemplazó los cables con almohadillas metalizadas distribuidas en los cuatro lados del dispositivo.Al comienzo de esta etapa, el nivel de SMT estaba marcado por SMC/SMD con una distancia entre centros de cables de 1,27 mm.En la década de 1980, avanzó gradualmente hasta la etapa en la que se podía ensamblar SMC/SMD con pasos de plomo finos de 0,65 mm y 0,3 mm. Después de entrar en la década de 1990, la tecnología de ensamblaje y el equipo de ensamblaje de SMC/SMD con paso de plomo fino de 0,3 mm maduró. .A principios de la década de 1990, la CSP se destacaba porque el área de su chip y su área de empaque eran casi iguales, podía procesarse y probarse del mismo modo que los circuitos integrados empaquetados convencionales, podía realizar pruebas de envejecimiento y tenía bajos costos de fabricación.

En 1994, varias empresas manufactureras japonesas propusieron diversas soluciones CSP y, desde 1996, han aparecido productos en lotes pequeños.Para adaptarse a la creciente demanda del número de entradas/salidas del mismo SMD debido al aumento en la integración de IC, es decir, el número de cables, el tipo SMD de matriz de rejilla también se ha formado desde la década de 1990 distribuyendo regularmente los cables en toda la superficie de montaje del SMD.Comenzó a desarrollarse en la década de 1990 y pronto se hizo popular y aplicado.Su producto típico es el dispositivo Ball Grid Array (BGA).En esta etapa, SMT es compatible con el desarrollo de SMC/SMD.Mientras desarrolla y mejora la tecnología de ensamblaje de paso ultrafino con espaciado de cables de 0,3 mm o menos, también está desarrollando y mejorando la tecnología de ensamblaje de nuevos dispositivos como BGA y CSP.Se puede ver que la continua contracción y cambios de los componentes montados en superficie han promovido el desarrollo continuo de la tecnología de ensamblaje.Si bien la tecnología de ensamblaje aumenta la densidad del ensamblaje, también plantea nuevos requisitos técnicos y requisitos de uniformidad para los componentes.Se puede decir que los dos son interdependientes, se promueven mutuamente y se desarrollan. MCM es un circuito integrado híbrido avanzado que se ha desarrollado rápidamente desde la década de 1990.Ensambla varios chips IC en una placa de circuito para formar un bloque de circuito funcional, llamado módulo de chips múltiples (MCM)..Dado que la tecnología MCM consiste en instalar varios chips desnudos directamente sobre el mismo sustrato y empaquetarlos en la misma carcasa sin embalaje, en comparación con el SMT general, su área se reduce de 3 a 6 veces y el peso se reduce más de 3 veces. Se puede decir que la tecnología MCM es una extensión de SMT.Las funciones de un conjunto de MCM son equivalentes a las funciones de un subsistema.Por lo general, el sustrato MCM tiene más de 4 capas de cableado y más de 100 pines de E/S, y les conecta dispositivos CS, FC y ASIC.Representa la esencia de la tecnología de ensamblaje electrónico en la década de 1990 y es la cristalización de la tecnología de circuitos integrados de semiconductores, la tecnología de microelectrónica híbrida de película gruesa/película delgada y la tecnología de circuitos de placas impresas.La tecnología MCM se utiliza principalmente en computadoras de ultra alta velocidad y tecnología electrónica del espacio exterior.Para adaptarse a los requisitos de mayor densidad, interconexión multicapa y ensamblaje tridimensional, SMT se encuentra actualmente en una nueva etapa conocida internacionalmente como MPT (Microelectronic Packaging Technology, tecnología de microensamblaje). MPT, con MCM y 3D como Su núcleo utiliza procesos de microsoldadura y empaquetado para ensamblar microcomponentes (principalmente circuitos integrados altamente integrados) mediante ensamblaje de alta densidad, ensamblaje tridimensional y otros métodos de ensamblaje en PCB interconectados multicapa de alta densidad.Ensamblaje para formar productos microelectrónicos de estructura principal de alta densidad, alta velocidad y alta confiabilidad (componentes, piezas, subsistemas o sistemas).Esta tecnología es una parte importante de la tecnología microelectrónica actual, especialmente en campos de alta tecnología de vanguardia.Tiene perspectivas de aplicación muy importantes en la industria aeroespacial, aviación, radar, navegación, sistemas electrónicos de interferencia, sistemas antiinterferencias, etc. Como cuarta generación de tecnología de ensamblaje electrónico, SMT ha desempeñado un papel extremadamente importante en el desarrollo de productos electrónicos modernos. especialmente en la miniaturización, ligereza, alto rendimiento y alta confiabilidad de equipos electrónicos de última generación y equipos electrónicos militares..

3. Tendencias de desarrollo de la tecnología de montaje de superficies.

Desde su aparición en la década de 1960, la tecnología SMT ha entrado en una etapa de plena madurez después de más de 40 años de desarrollo.No solo se ha convertido en la corriente principal de la tecnología de ensamblaje de circuitos contemporánea, sino que también continúa desarrollándose en profundidad.La tendencia general de desarrollo de la tecnología de ensamblaje de superficies es: los componentes son cada vez más pequeños, la densidad de ensamblaje es cada vez mayor y el ensamblaje se vuelve cada vez más difícil.Actualmente, SMT está logrando nuevos avances tecnológicos en los siguientes cuatro aspectos:

(1) El tamaño de los componentes se miniaturiza aún más.Entre los productos microelectrónicos producidos en masa, los componentes de la serie 0201 (tamaño del contorno 0,6 mm × 0,3 mm), QFP con un paso de clavija estrecho de 0,3 mm o circuitos integrados a gran escala en nuevos encapsulados como BGA, CSP y FC se han producido en grandes cantidades.usar.Debido a la mayor miniaturización de los volúmenes de componentes, se han propuesto mayores requisitos de precisión y estabilidad para el nivel del proceso de ensamblaje de superficies SMT y el sistema de posicionamiento de los equipos SMT.

(2) Mejorar aún más la confiabilidad de los productos SMT.Frente al uso generalizado de componentes micro-SMT y la aplicación de tecnología de soldadura sin plomo, bajo temperaturas de funcionamiento extremas y condiciones ambientales adversas, se elimina la tensión causada por la falta de coincidencia de los coeficientes de expansión lineal de los materiales de los componentes para evitar esta tensión que causa el circuito. daño.Las grietas en la placa o la desconexión interna y los daños en la soldadura de los componentes se han convertido en problemas que deben tenerse en cuenta.

(3) Desarrollo de nuevos equipos de producción.En el proceso de producción en masa de productos electrónicos SMT, las impresoras de pasta de soldadura, las máquinas de colocación y los equipos de soldadura por reflujo son indispensables.En los últimos años, varios equipos de producción se están desarrollando hacia alta densidad, alta velocidad, alta precisión y multifunción, y se han promovido y aplicado tecnologías avanzadas como el posicionamiento láser de alta resolución, sistemas de reconocimiento visual óptico y control de calidad inteligente.

(4) Tecnología de montaje superficial de PCB flexible.Con la aplicación generalizada de PCB flexibles en el ensamblaje de productos electrónicos, la industria ha superado el ensamblaje de componentes SMC en PCB flexibles.La dificultad radica en cómo lograr los requisitos de posicionamiento preciso de la fijación rígida para PCB flexibles.