Хэлхээний самбар угсралт

PCBA нь хэвлэмэл хэлхээний самбарын угсралтын товчлол бөгөөд электрон эд ангиудыг хэлхээний самбар дээр гагнаж бүрэн хэлхээний систем үүсгэх үйл явцыг хэлдэг. Энэ нь электрон бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх гол алхам юм.

Голчлон нүхээр гагнах технологи (THT), гадаргуу дээр бэхлэх технологи (SMT), болон эрлийз технологи. THT нь эд ангиудыг нүхээр оруулж гагнах, SMT нь эд ангиудыг хэлхээний гадаргуу дээр шууд гагнах бөгөөд эрлийз технологи нь хоёуланг нь хослуулдаг.

Алхамуудад материал бэлтгэх, хэлхээний самбарын үзлэг, SMT (гагнуурын зуурмаг хэвлэх, эд анги байрлуулах, дахин урсгалтай гагнуур), THT (хар тугалга боловсруулах, долгионтой гагнуур), гагнуур, чанарын туршилт, цэвэрлэгээ ба бүрэх, эцсийн угсралт орно.

Энэ нь дизайны дагуу салангид бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг холбож, дохио боловсруулах, энерги хувиргах зэрэг функцуудыг идэвхжүүлдэг. Энэ нь дизайныг физик бүтээгдэхүүн болгон хувиргах гол алхам юм.

Үндсэн процесс нь төстэй боловч бүтээгдэхүүний нарийн төвөгтэй байдал, эд ангийн төрөл, үйлдвэрлэлийн цар хүрээ гэх мэтээс хамааран тохируулагддаг. Жишээлбэл, жижиг багцын өндөр нарийвчлалтай бүтээгдэхүүнд гараар шалгалт хийж болох бол массын үйлдвэрлэлд автоматжуулалтад анхаарлаа хандуулдаг.

THT нь гагнуурын нүхэнд утастай эд ангиудыг оруулдаг нэвтрэлтийн технологи юм. Давуу талууд: өндөр механик бат бэх, өндөр гүйдлийн эд ангиудад тохиромжтой; Сул талууд: их зай эзэлдэг, бага үр ашигтай.

SMT нь өндөр угсралтын нягтрал, жижиг эд ангийн хэмжээ, автоматжуулсан үйлдвэрлэлд тохиромжтой, өндөр үр ашигтай, хямд өртөгтэй зэрэг давуу талуудтай гадаргуугийн бэхэлгээний технологи юм.

Эрлийз технологийг бүтээгдэхүүнүүд нь THT-ийн өндөр хүч чадал/механик бат бөх чанар болон SMT-ийн өндөр нягтрал/жижиг хэмжээг хоёуланг нь ашиглах шаардлагатай үед ашигладаг, тухайлбал нүх нэвтлэх индуктор болон гадаргуу дээр суурилуулсан чиптэй цахилгаан модулиуд гэх мэт.

Бүрэлдэхүүн хэсгийн өртөг, Хэлхээний хэлхээний давхаргын тоо/хэмжээ/үйл явцын нарийн төвөгтэй байдал, угсралтын хүндрэл, үйлдвэрлэлийн хэмжээ, туршилтын шаардлага гэх мэт зүйлс нөлөөлдөг. Том багцууд нь нэгжийн зардлыг бууруулдаг бол нарийн төвөгтэй процессууд нь зардлыг нэмэгдүүлдэг.

Хэрэглээний электроник: бага өртөгтэй, өндөр нягтралтай, жижигрүүлсэн; Үйлдвэрлэлийн хяналт: тогтвортой байдал, хөндлөнгийн оролцоогүй; Эмнэлгийн хэрэгсэл: өндөр нарийвчлалтай, найдвартай, стандартыг чанд мөрдөхийг шаарддаг.

FR-4 (ерөнхий бүтээгдэхүүний цахилгаан/механик шинж чанар сайтай) болон CEM-1 (бага өртөгтэй боловч гүйцэтгэл муутай) зэрэг нийтлэг материалууд. Дулааны тэлэлтийн коэффициент нь гагнуурын холболтын найдвартай байдалд нөлөөлдөг; их хэмжээний ялгаа нь стрессийн асуудал үүсгэж болзошгүй.

Хэлхээний нарийн төвөгтэй байдалд үндэслэн сонгоно уу: энгийн хэлхээнд хоёр давхар, нарийн төвөгтэй хэлхээнд олон давхар. Илүү олон давхарга нь чиглүүлэлтийн зайг нэмэгдүүлэх боловч өндөр өртөгтэй бөгөөд давхаргын уялдаа холбоонд илүү хатуу шаардлага тавина.

Хэт том хэмжээтэй хэлхээний хавтангууд нь тоног төхөөрөмжийн хязгаараас давсан; жижиг хэмжээтэй нь харьцах/гагнахад хүндрэл учруулж, эд ангийн зохион байгуулалт болон дулааны тархалтад нөлөөлдөг.

Дэвсгэрийн хэмжээ, хэлбэр, зай нь гагнуурын чанарт шууд нөлөөлдөг. Хэт жижиг дэвсгэр нь холбоосыг хуурайшуулдаг; хэт ойрхон зай нь богино холболтын гүүр үүсгэдэг.

Халуун агаарын гагнуурын тэгшлэлт (HASL): хямд өртөгтэй боловч хавтгай чанар муутай тул нарийн давирхайтай гагнуурт нөлөөлдөг; Цахилгаангүй никель дүрэх алт (ENIG): сайн гагнуурын чанар, өндөр нарийвчлал, өндөр өртөг; Органик гагнуурын хадгалалтын бодис (OSP): зэсийг хамгаалдаг, дундаж өртөгтэй, хадгалах хатуу шаардлага тавьдаг.

Харааны үзлэг (зураас, деформаци), нисдэг датчик/МХТ-ийн туршилт (холболт), металлографийн шинжилгээ (дотоод бүтэц/бүрээс).

Бохирдлыг арилгахын тулд цэвэрлэгээ хийх; OSP-ээр боловсруулсан хэлхээний хавтанг чийгийг арилгах, гагнуурын бөмбөлөг үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд жигнэх шаардлагатай.

Gerber гэх мэт дизайны файлууд нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн зохион байгуулалт болон дэвсгэрийн байрлалыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь дизайны нийцлийг хангахын тулд угсралтын үндэс суурь болдог.

Эд ангиудыг суурилуулах боломжгүй, цахилгааны богино холболт/тасралт, дохионы хөндлөнгийн оролцоо, дулаан тархалт муу байх нь үйл ажиллагааны доголдол эсвэл гүйцэтгэлийн асуудалд хүргэдэг.

Эд ангиудын зохистой зохион байгуулалт (нягт/хүрэхэд хэцүү хэсгүүдээс зайлсхийх), оновчтой дэвсгэр дизайн, SMT/THT нийцтэй байдал, нүхний байршил, хурц өнцөг болон урт ул мөрөөс зайлсхийхийн тулд чиглүүлэлт хийх.

Цахилгааны гүйцэтгэл (параметрийн тохируулга), дэвсгэртэй багцын нийцтэй байдал, найдвартай байдал, өртөг, хангамжийн тогтвортой байдлыг харгалзан үзнэ.

THT-д зориулсан нүх сүвтэй багцууд (жишээ нь, DIP), их зай эзэлдэг; SMT-д зориулсан гадаргуу дээр суурилуулсан багцууд (жишээ нь, SOP/BGA), өндөр нягтралтай боловч гагнуурын хүндрэл өндөр (жишээ нь, BGA нь нарийн температурын хяналт шаарддаг).

Гагнуурын чанар муу байх нь холбоосыг хуурайшуулж, хуурамч гагнуур үүсгэдэг. Исэлдсэн/тослог утсыг урьдчилан боловсруулах (цэвэрлэх, цагаан тугалга хийх) шаардлагатай.

Дахин урсдаг гагнуурын SMT бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд зориулсан; долгионтой гагнуурын нүхээр дамжин өнгөрөх болон том SMT бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд зориулсан. Техникийн үзүүлэлтүүд нь ихэвчлэн нийцтэй процессуудыг заадаг.

Эхлээд орж, дараа нь гарсан (FIFO), температур/чийгшлийг хянаж (20-25℃, 40%-60%RH), тогтмол дээж авах, хугацаа нь дууссан/сэжигтэй эд ангиудыг турших/хураах.

Хэлхээний хэвийн бус ажиллагаа (буруу параметрүүд, чипийн эвдрэл), богино холболт/хэт ачаалал, мөн хэлхээний самбар болон бусад эд ангиудын эвдрэл.

Харааны үзлэг (гэмтэл, хар тугалганы исэлдэлт), цахилгааны параметрийн туршилт (мультиметр/LCR метр), чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн функциональ туршилт (жишээ нь, чип програмчлалын баталгаажуулалт).

Хэт их дулааны стресс нь чипүүдийн дотоод гагнуурын холболтын хагарал эсвэл конденсаторуудын диэлектрик эвдрэлд хүргэж, параметрийн зөрүү эсвэл эвдрэлд хүргэж болзошгүй. Температурын профайл болон хугацааг хянаж байх ёстой.

Туйлширсан тэмдэг (жишээ нь, конденсатор ±, диодын сум) нь хэлхээний самбарын дэвсгэр дээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Гараар суурилуулах нь харааны баталгаажуулалтыг шаарддаг; автоматжуулсан тоног төхөөрөмжид програмчлагдсан туйлшралын параметрүүд шаардлагатай.

Параметрийн хэлбэлзэл болон ESD гэмтлээс зайлсхийхийн тулд температур/чийгшлийг хянаж байх (±2℃, 40%-60%RH) болон ESD хамгаалалт (статик бус шал, бугуйн оосор, ажлын хувцас) шаардлагатай.

Зарчим: Гагнуурын зуурмаг хэвлэх → эд анги байрлуулах → зуурмагийг хайлуулах хүртэл халаах → гагнуур хүртэл хөргөх. Температурын профайл: Урьдчилан халаана (1-3℃/s - 150-180℃), дэвтээнэ (180-200℃, 60-120s), дахин урсгана (оргил температур 217-235℃, 30-90s), хөргөнө (3-6℃/s).

Зарчим: Шингэн гагнуур нь долгион үүсгэдэг бөгөөд хэлхээний утаснууд дамжин өнгөрөхдөө гагнагддаг. Нүхээр дамжин өнгөрөх болон том SMT эд ангиудад тохиромжтой.

Хэрэглээ: Прототип хийх, засварлах, автоматжуулалтад зориулсан хүрэхэд хэцүү газрууд. Урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ: Гагнуурын төмөр 20-60Вт, гагнуурын утас 0.5-1.0мм, температур 300-350℃, хугацаа 3-5 секунд, урьдчилан цэвэрлэх болон үзлэгийн дараа.

Процессоор сонгоно уу: Дахин урсгахад зориулсан хар тугалгагүй гагнуурын зуурмаг (Sn-Ag-Cu, 217-227℃); долгионы гагнуурын зориулалттай хар тугалгатай/хар тугалгагүй гагнуурын саваа (Sn-Pb, хар тугалгатай гагнуурын хувьд 183℃); гараар гагнах зориулалттай гагнуурын утас, чийгшил болон өртгийг харгалзан үзнэ.

Үйл явцын параметрүүдийг хянах (температурын профайл, гагнуурын хугацаа), тоног төхөөрөмжийг тохируулах, ажилчдыг сургах, мэргэшсэн материал ашиглах, AOI/рентген шинжилгээ хийх, согогийг цаг тухайд нь дахин засах.

Хуурай холболт: Температурыг тохируулах, хугацааг уртасгах, гадаргууг цэвэрлэх; Богино холболт: Гагнуурыг багасгах, дизайныг оновчтой болгох; Гүүр холбох: Зуурмагийн эзэлхүүн, температурын профайлыг тохируулах; Гагнуур хангалтгүй: Зуурмагийг нэмэгдүүлэх, процессыг оновчтой болгох; Барзгар гагнуур: Флюс нэмэх, температурыг тохируулах.

Үүрэг: Исэлдүүлэгчдийг арилгах, гадаргуугийн хурцадмал байдлыг бууруулах, норгох чадварыг сайжруулах. Төрөл: Органик бус (өндөр идэвхжилтэй, зэврэлттэй, цэвэрлэгээ шаарддаг), органик (дунд зэргийн идэвхжилтэй, зэврэлт багатай, цэвэрлэгээ шаарддаг), розин дээр суурилсан (нийтлэг, зэврэлтгүй, цэвэр биш). Үйл явц болон бүтээгдэхүүнээр сонгоно уу.

Tg утга нь суурь материалын халуунд тэсвэртэй байдлыг тодорхойлдог. Стандарт FR-4 нь Tg ~130-140℃ байдаг бол өндөр Tg (≥170℃) материалууд нь 250℃-ийн дахин урсах оргилуудыг тэсвэрлэдэг тул ламинатжуулалтын эрсдлийг бууруулдаг. Хар тугалгагүй процесст Tg≥150℃ шаардлагатай.

Стандарт SMT: 4/4 миль (0.1/0.1мм); ХХИ-ийн процессууд нь өндөр нарийвчлалтай өртөлт болон электролитгүй зэс бүрэлтээр 2/2 миль (0.05/0.05мм)-д хүрдэг.

IPC-7351-ийг дагана уу: QFP дэвсгэрийн өргөн +0.1-0.2 мм ба хар тугалганы өргөн; 0603 дэвсгэр нь дэвсгэр тус бүрт 0.04-0.06 мг гагнуурын зуурмаг хийхэд 0.65×0.65 мм-ийг зөвлөж байна.

Давамгайлсан SAC305 (96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu) нь 217℃-д хайлдаг бөгөөд энэ нь Sn-Pb эвтектик (183℃)-аас 34℃-аар өндөр бөгөөд дахин шингээх өндөр температур шаарддаг.

0402 бүрэлдэхүүн хэсэг: 0.12 мм-ийн трафарет; 0.5 мм-ийн алхамтай BGA: гагнуурын бөмбөлөг үүсэхээс сэргийлж 85% дэвсгэр нүхтэй 0.1 мм-ийн трафарет.

IPC-A-610: Гагнуурын зуурмагийн офсет нь дэвсгэрийн өргөний ≤25%; 0.4 мм-ийн давирхайтай QFP-ийн хувьд ≤0.1 мм.

Өндөр зэрэглэлийн машинууд (жишээ нь, Fuji NXT) нь Cpk≥1.33, XY давтагдах чадвар ±25μm, θ нарийвчлал ±0.5°, 0201 бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тохиромжтой, 0.3 мм-ийн алхамтай BGA-тай.

MLCC байрлуулах даралт: 0.3-0.5N (өндөр даралттай үед хагарах эрсдэлтэй); QFP утас: хам хавтгай байдлын хувьд 0.8-1.2N.

Байршуулах нарийвчлалыг оновчтой болгох (±0.05мм), гагнуурын зуурмагийн эзэлхүүнийг тэгш хэмтэй байлгаж, температурын градиентийг багасгахын тулд дахин урсах хурд ≤3℃/s байхаар тохируулна.

Урьдчилан халаах (150-180℃): 1-2℃/с налуу; дэвтээх (180-210℃): 60-90s; дахин урсах оргил 245-255℃, 60-90s-ийн турш ≥217℃; хөргөх 2-4℃/с.

Азот (O₂

IPC-A-610 3-р ангилал: Хоосон талбай нь гагнуурын бөмбөлөгний талбайн ≤10%; чухал хэрэглээнд (жишээ нь, автомашины) ≤5% шаардлагатай.

Давхар долгионы гагнуур: Хуйлралттай долгион нь 1/3-1/2 зузаантай хэвлэмэл хэлхээний давхаргад живдэг; гөлгөр долгионы өндөр нь хэвлэмэл хэлхээний доод хэсгээс 0.5-1 мм доош байна.

Цэвэрлэгээгүй урсгал: хатуу агууламж 10%) нь норгох чадварыг сайжруулдаг боловч үлдэгдэл үүсэх эрсдлийг нэмэгдүүлдэг тул нийцтэй цэвэрлэгээ шаарддаг.

245-255℃ гагнуурын савны температурт 1.2-1.8м/мин хурдтай; зузаан зэсийн хэлхээний хавтанг дүүргэхэд 1м/мин хурд шаардагдана.

Хар тугалгагүй гагнуур: үзүүрийн температур 350-380℃, холбоо барих хугацаа ≤3s. Хэт халуун нь дэвсгэр өргөх эсвэл хар тугалганы исэлдэлт үүсгэдэг.

Дахин бөмбөлөглөх төхөөрөмжтэй оптик тэгшлэх систем (±25μm нарийвчлалтай) нь гагнуурын бөмбөлөг болон дэвсгэрийн хооронд

Хар тугалганы хэв гажилтаас зайлсхийхийн тулд 150-180℃ халааж, дахин боловсруулах температур 320-350℃, агаарын хурд 4-6 (20-30л/мин) байна.

Усан: байгаль орчинд ээлтэй боловч өндөр температур (60-80℃) шаарддаг, зэврэлт үүсэх эрсдэлтэй; Уусгагч (жишээ нь, NMP): үр ашигтай боловч дэлбэрэлтэд тэсвэртэй тоног төхөөрөмж, VOC хязгаарлалт шаарддаг.

IPC-TM-650: Ионы үлдэгдэл

Өндөр хурдны AOI нь 0402 бүрэлдэхүүн хэсгийн согогийн ≥95%-ийг, QFP гүүр/алга болсон холболтын ≞98%-ийг хамардаг боловч BGA дотоод хоосон зайтай тэмцдэг.

Микрофокусын рентген туяа нь 5μм нягтралтай бөгөөд 0.3 мм-ийн алхамтай BGA холболт болон 20 давхаргат хэлхээний дотор талыг илрүүлдэг.

Өндөр нарийвчлалтай ICT нь 0.1Ω-ээс доош онгойлголтыг илрүүлдэг бөгөөд хадаасны ор руу хүрэх эсэргүүцэл

IPC-J-STD-033: MSL 3-р түвшний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг 30℃/60%RH-д ≤168 цаг; хэтэрсэн тохиолдолд 125℃-д 4-8 цагийн турш жигнэнэ.

0603 холболт: хамгийн бага татах хүч ≥1.5N; QFP утас: хяргах хүч ≥5N, IPC-9701 дагуу.

IPC-A-600: ≤1.5%; Хуурай үе үүсэхээс сэргийлж BGA-ээр угсарсан хэлхээний хавтангууд ≤0.7%.

CMOS төхөөрөмжүүд нь HBM мэдрэг чанар

Материалын өртөг 40-50%, боловсруулалт (элэгдэл орсон) 30-40%, үзлэг 10-20%. Нэгжийн өртөг нь массын үйлдвэрлэлээс 30-50% өндөр.