Применение технологии нижнего заполнения в сборке печатной платы

Классификация технологии нижнего заполнения

Наполнение дна можно разделить на наполнение с текучестью на основе теории капиллярного течения и наполнение с нетекучестью. До настоящего времени технология заполнения дна, подходящая для чипов BGA, CSP и т. д., в основном включает в себя:технологию заполнения дна капилляра, технологию листового клея-расплава SMT, технологию ACA (анизотропно-проводящие клеи) и ACF (анизотропно-проводящие пленки), ESC (эпоксидно-инкапсулированные паяное соединение) и многое другое. Для технологии заполнения дна капилляра и технологии термоплавких клеевых листов SMT флюс для пайки и наполнитель не зависят друг от друга, в то время как для технологий ACA и ACF и технологии ESC флюс для пайки и наполнитель объединены в одно целое.

Технология наполнения капиллярного дна

Теория капиллярной текучести выглядит следующим образом. Жидкость с превосходной текучестью, такая как жидкая эпоксидная смола, капает на чипы BGA и CSP, а благодаря капиллярному действию жидкая смола всасывается в пространство между днищем чипа и печатной платой. Затем смола, припаянный чип и печатная плата соединяются вместе методом нагревания или ультрафиолетового отверждения, чтобы защитить точки пайки, уменьшить вред, причиняемый стрессом, и повысить надежность точек пайки.

Капиллярная технология заполнения дна применяется в области заполнения дна микросхем печатных плат и упаковки флип-чипов. Применение технологии нижнего заполнения позволяет распределить нагрузку на точку припоя в нижней части микросхемы, чтобы повысить надежность всей печатной платы. Процесс заполнения дна капилляра следует реализовать следующим образом. Во-первых, микросхемы для поверхностного монтажа, такие как BGA и CSP, монтируются на печатную плату с нанесенной на нее паяльной пастой. Затем осуществляют пайку оплавлением так, чтобы образовалось сплавное соединение. После пайки чипа применяется распределительная технология для заполнения нижней начинкой одного или двух краев в нижней части чипа. Заполняющий материал течет в нижней части чипа и заполняет пространство между чипом и печатной платой. Хотя заполнение капиллярного дна способно значительно повысить надежность, для завершения этого процесса требуются устройства, заполняющие нижний наполнитель, достаточное производственное пространство для сборки устройства и рабочие, которые могут выполнять деликатные операции. Кроме того, технология капиллярного нижнего заполнения не может быть реализована до завершения сборки печатной платы и имеет ряд других недостатков, таких как трудоемкость эксплуатации, большие временные и энергетические затраты, а также сложность контроля объема заполнения. Поэтому технология заполнения капиллярного дна применяется только к некоторым ключевым чипам или чипам, коэффициент теплового расширения которых сильно отличается от коэффициента теплового расширения подложки печатной платы, поэтому технология заполнения дна капилляра не применяется массово при сборке печатных плат.

Технология нанесения клея-расплава SMT

В соответствии с правилами RoHS и WEEE, технология термоплавких клеевых листов SMT отличается преимуществами нетоксичности, отсутствия галогенов, отсутствия остатков тяжелых металлов, отличной изоляционной способности, граничного размера, совместимого со стандартным и точным размером, удобного для монтажа оптической идентификации. Листовой клей-расплав для поверхностного монтажа может быть установлен между печатной платой и BGA или CSP и может быть припаян обычным свинцовым или бессвинцовым паяльником. В процессе плавления на клейкий лист не может воздействовать припой, а его свойства, заключающиеся в отсутствии испарения растворителя и отсутствии необходимости очистки, способствуют его статусу идеального материала для наполнения печатных плат. Технологическая схема технологии листового клея-расплава SMT показана на рисунке 1 ниже.

Рис. 1

Основываясь на рисунке 1, применение технологии листового клея-расплава SMT фактически добавляет этап монтажа листа клея-расплава перед монтажом микросхемы, что означает, что микросхемы BGA и CSP с необходимостью заполнения дна монтируются листом клея-расплава. до монтажа микросхемы. Наконец, пайка чипа и заполнение дна завершаются пайкой оплавлением, при этом этап повторной заливки опускается. Вполне подходит для нижней заливки печатных плат при мелкосерийном производстве.

ACA и технология ACF

Технологии ACA и ACF сокращают процедуры и затраты за счет одновременной пайки и заполнения дна. И ACA, и ACF представляют собой проводящие клеи, которые обычно состоят из матричной смолы и проводящего наполнителя, классифицируемых как ICA (изотропный проводящий клей) и ACA (анизотропный проводящий клей). ACA представляет собой тип токопроводящего клея для заливки, способный выполнить финишную заливку дна с завершенным электрическим подключением. Основываясь на различиях форм, ACA подразделяют на студенистую форму и тонкопленочную форму. Как правило, ACA в форме тонкой пленки также называют анизотропной проводящей пленкой (ACF). ACA является проводящим в направлении оси Z, но не проводящим в направлении осей X и Y. Слой изоляции наложен на слой проводящих частиц, и частицы не проводят друг друга. Только когда частицы испытывают напряжение между выступом чипа и подложкой печатной платы, а изолирующий слой разрушается в результате напряжения, может быть обеспечена проводимость вдоль оси Z.

Технология ESC

Технология ESC, сокращение от технологии паяных соединений, инкапсулированных эпоксидной смолой, представляет собой новый тип технологии с пастообразным материалом «частицы пасты плюс смола» вместо ACF. Технологический процесс технологии ESC начинается с нанесения клея паяльной пасты на контактную площадку печатной платы. Затем выступ чипа совмещается с контактной площадкой печатной платы и устанавливается на нее. Наконец, пайка и отверждение смолы завершаются нагреванием и сжатием.

Доработка нижнего заполнения

Поскольку существующая технология не может обеспечить хорошее состояние поставляемых микросхем, поэтому некоторые дефектные микросхемы не могут быть обнаружены до тех пор, пока не будет проведена проверка печатной платы, поэтому крайне необходимы доработка и замена. Если материал нижнего наполнителя чипа печатной платы обладает отличной термической стабильностью и нерастворимостью, возникнут дополнительные трудности с доработкой, и даже иногда будет заброшена вся печатная плата. Если слабые химические связи ввести в эпоксидную смолу материала заполнения дна, смола будет разлагаться при нагревании или добавлении химического реагента после затвердевания, что значительно облегчит доработку заполнения дна.

Применение технологии заполнения дна в печатных платах может повысить прочность паяных соединений некоторых микросхем, таких как BGA и CSP, а также улучшить сопротивление падению, устойчивость к циклу нагрева и надежность печатных плат. Поэтому в будущем он будет массово применяться при сборке печатных плат.

Полезные ресурсы:
• Проект производства и сборки печатных плат и общие правила, которым он соответствует
• Процесс сборки печатных плат
• Методы проверки сборки печатной платы
• Некоторые полезные методы в оценке возможностей SMT Assembler
• 6 эффективных способов сократить затраты на сборку печатных плат без ущерба для качества
• Полнофункциональная услуга по производству печатных плат от PCBCart — множество дополнительных опций
• Усовершенствованная услуга по сборке печатных плат от PCBCart - Начать с 1 шт.