逆序組裝技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2011/8/25 10:42:39 訪問(wèn)次數(shù):1302
近年,一種被稱為逆序組裝的全新的電子制造工藝引人注目,盡管目前這種技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究和評(píng)估階段,但工藝思路的創(chuàng)新性和相比常規(guī)工藝的優(yōu)越性令人耳目一新。
所謂“逆序組裝工藝”是相對(duì)常規(guī)工藝而言的。常規(guī)的電子組裝工藝,無(wú)論通孔插裝還是表面貼裝,都是先設(shè)計(jì)制造印制電路板,而后在印制電路板上安裝元器件并通過(guò)焊接完成電路連接,即先布線后安裝元器件;“逆序組裝工藝”則是先放置好元器件再進(jìn)行布線,將PCB制造和組裝制造融合在一起了,如圖5.5.12所示. BCM1101C0KPBG
1.逆序組裝工藝背景
現(xiàn)代常規(guī)工藝面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn):
①?gòu)?qiáng)制法規(guī)(如:RoHS)規(guī)定電子產(chǎn)品必須實(shí)施無(wú)鉛化生產(chǎn),但目前工業(yè)化的無(wú)鉛焊接工藝提高了溫度,形成“無(wú)鉛”但不環(huán)保的生態(tài)新危機(jī);
②無(wú)鉛化要求元器件和印制電路板承受更高的溫度,帶來(lái)難以預(yù)測(cè)的可靠性問(wèn)題;
③無(wú)鉛化元器件和印制電路板表面涂覆廣泛采用純錫而導(dǎo)致的錫鬃、電遷移等風(fēng)險(xiǎn);
④越來(lái)越小的封裝尺寸和組裝成本壓為對(duì)組裝工藝的可靠性帶來(lái)不確定因素。
上述這些目前似乎難以逾越的障礙,采用逆序組裝工藝,問(wèn)題可迎刃而解。
2.奧克姆工藝簡(jiǎn)介
目前正在研發(fā)的逆序組裝工藝有聚合物內(nèi)芯片(chip in polymer)工藝、奧克姆工藝和逆序加成工藝3種。這3種工藝具體工藝方法有差別,但基本流程相同,即“先放元件后布線”,我們以?shī)W克姆工藝為例簡(jiǎn)單介紹。
由于這種工藝的概念靈感來(lái)自于哲學(xué)家和邏輯學(xué)家Occam(奧克姆)的“以簡(jiǎn)勝繁”理念,因而命名為Occam工藝。
奧克姆工藝最突出的特點(diǎn)是以簡(jiǎn)化制造工藝。常規(guī)工藝與奧克姆工藝流程對(duì)比如圖5.5.13所示,可以看出,奧克姆工藝使組裝工藝簡(jiǎn)化了。
奧克姆工藝的主要流程(見圖5.5.14):
①元件貼放一一將元器件按設(shè)計(jì)布局位置貼放到基板上,形成組裝板;
②基板模封一一使用灌封膠對(duì)組裝板進(jìn)行模封;
③引線打孔——翻轉(zhuǎn)組裝板,通過(guò)打孔露出元器件引線;
④鍍銅填孔——電鍍銅以填滿引線孔,形成引線接點(diǎn)層;
⑤涂覆絕緣——在引線接點(diǎn)層上涂覆絕緣材料,并形成露出引線接點(diǎn)的連接層;
⑥電路互連一一在連接層上電鍍銅,并通過(guò)多層疊加形成設(shè)計(jì)的電路連接;
⑦保護(hù)涂覆——在最后成形的電路板上,對(duì)不需要進(jìn)一步互連的部鈴?fù)扛脖Wo(hù)材料。
此外,奧克姆工藝還可以通過(guò)疊加互連實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的3D組裝電路,可以適應(yīng)高復(fù)雜產(chǎn)品的組裝要求,如圖5.5. 15所示。
3.逆序組裝工藝特點(diǎn)
(1)以簡(jiǎn)勝繁 電子制造由3大環(huán)節(jié)(元器件制造、印制電路板制造、組裝制造)簡(jiǎn)化為2大環(huán)節(jié)(元器件制造、組裝制造),完全不采用傳統(tǒng)的焊料互連,可大大簡(jiǎn)化電子產(chǎn)品的制造方法;
(2)綠色制造免焊接、免清洗、無(wú)鉛無(wú)鹵,電氣互連過(guò)程在低溫下進(jìn)行,符合“綠色制造”的要求;
(3)工藝保證組裝中使用的貼放、涂覆、打孔、鍍銅等工藝都是目前常見的、低風(fēng)險(xiǎn)的、成熟的技術(shù),工藝質(zhì)量有保證;
(4)因?yàn)樵摴に嚐o(wú)需使組裝板暴露在回流焊的高溫中,所以不會(huì)發(fā)生“爆米花”分層現(xiàn)象(對(duì)吸濕不敏感)。這意味著元器件不要求進(jìn)行干燥儲(chǔ)存。由于組裝過(guò)程不經(jīng)歷溫度回流,因此可以直接組裝那些不能承受回流溫度的元件(如鋁電容、光電器件、連接器等);
(5)可靠性高可實(shí)現(xiàn)全銅連接、組件引腳間的直接連接、無(wú)鍍層連接等可靠互連;無(wú)鍍層材料兼容性、金屬間化合物、焊劑污染、錫鬃等風(fēng)險(xiǎn),提高產(chǎn)品使用可靠性。 A1460A
近年,一種被稱為逆序組裝的全新的電子制造工藝引人注目,盡管目前這種技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究和評(píng)估階段,但工藝思路的創(chuàng)新性和相比常規(guī)工藝的優(yōu)越性令人耳目一新。
所謂“逆序組裝工藝”是相對(duì)常規(guī)工藝而言的。常規(guī)的電子組裝工藝,無(wú)論通孔插裝還是表面貼裝,都是先設(shè)計(jì)制造印制電路板,而后在印制電路板上安裝元器件并通過(guò)焊接完成電路連接,即先布線后安裝元器件;“逆序組裝工藝”則是先放置好元器件再進(jìn)行布線,將PCB制造和組裝制造融合在一起了,如圖5.5.12所示. BCM1101C0KPBG
1.逆序組裝工藝背景
現(xiàn)代常規(guī)工藝面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn):
①?gòu)?qiáng)制法規(guī)(如:RoHS)規(guī)定電子產(chǎn)品必須實(shí)施無(wú)鉛化生產(chǎn),但目前工業(yè)化的無(wú)鉛焊接工藝提高了溫度,形成“無(wú)鉛”但不環(huán)保的生態(tài)新危機(jī);
②無(wú)鉛化要求元器件和印制電路板承受更高的溫度,帶來(lái)難以預(yù)測(cè)的可靠性問(wèn)題;
③無(wú)鉛化元器件和印制電路板表面涂覆廣泛采用純錫而導(dǎo)致的錫鬃、電遷移等風(fēng)險(xiǎn);
④越來(lái)越小的封裝尺寸和組裝成本壓為對(duì)組裝工藝的可靠性帶來(lái)不確定因素。
上述這些目前似乎難以逾越的障礙,采用逆序組裝工藝,問(wèn)題可迎刃而解。
2.奧克姆工藝簡(jiǎn)介
目前正在研發(fā)的逆序組裝工藝有聚合物內(nèi)芯片(chip in polymer)工藝、奧克姆工藝和逆序加成工藝3種。這3種工藝具體工藝方法有差別,但基本流程相同,即“先放元件后布線”,我們以?shī)W克姆工藝為例簡(jiǎn)單介紹。
由于這種工藝的概念靈感來(lái)自于哲學(xué)家和邏輯學(xué)家Occam(奧克姆)的“以簡(jiǎn)勝繁”理念,因而命名為Occam工藝。
奧克姆工藝最突出的特點(diǎn)是以簡(jiǎn)化制造工藝。常規(guī)工藝與奧克姆工藝流程對(duì)比如圖5.5.13所示,可以看出,奧克姆工藝使組裝工藝簡(jiǎn)化了。
奧克姆工藝的主要流程(見圖5.5.14):
①元件貼放一一將元器件按設(shè)計(jì)布局位置貼放到基板上,形成組裝板;
②基板模封一一使用灌封膠對(duì)組裝板進(jìn)行模封;
③引線打孔——翻轉(zhuǎn)組裝板,通過(guò)打孔露出元器件引線;
④鍍銅填孔——電鍍銅以填滿引線孔,形成引線接點(diǎn)層;
⑤涂覆絕緣——在引線接點(diǎn)層上涂覆絕緣材料,并形成露出引線接點(diǎn)的連接層;
⑥電路互連一一在連接層上電鍍銅,并通過(guò)多層疊加形成設(shè)計(jì)的電路連接;
⑦保護(hù)涂覆——在最后成形的電路板上,對(duì)不需要進(jìn)一步互連的部鈴?fù)扛脖Wo(hù)材料。
此外,奧克姆工藝還可以通過(guò)疊加互連實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的3D組裝電路,可以適應(yīng)高復(fù)雜產(chǎn)品的組裝要求,如圖5.5. 15所示。
3.逆序組裝工藝特點(diǎn)
(1)以簡(jiǎn)勝繁 電子制造由3大環(huán)節(jié)(元器件制造、印制電路板制造、組裝制造)簡(jiǎn)化為2大環(huán)節(jié)(元器件制造、組裝制造),完全不采用傳統(tǒng)的焊料互連,可大大簡(jiǎn)化電子產(chǎn)品的制造方法;
(2)綠色制造免焊接、免清洗、無(wú)鉛無(wú)鹵,電氣互連過(guò)程在低溫下進(jìn)行,符合“綠色制造”的要求;
(3)工藝保證組裝中使用的貼放、涂覆、打孔、鍍銅等工藝都是目前常見的、低風(fēng)險(xiǎn)的、成熟的技術(shù),工藝質(zhì)量有保證;
(4)因?yàn)樵摴に嚐o(wú)需使組裝板暴露在回流焊的高溫中,所以不會(huì)發(fā)生“爆米花”分層現(xiàn)象(對(duì)吸濕不敏感)。這意味著元器件不要求進(jìn)行干燥儲(chǔ)存。由于組裝過(guò)程不經(jīng)歷溫度回流,因此可以直接組裝那些不能承受回流溫度的元件(如鋁電容、光電器件、連接器等);
(5)可靠性高可實(shí)現(xiàn)全銅連接、組件引腳間的直接連接、無(wú)鍍層連接等可靠互連;無(wú)鍍層材料兼容性、金屬間化合物、焊劑污染、錫鬃等風(fēng)險(xiǎn),提高產(chǎn)品使用可靠性。 A1460A
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