Indice dei contenuti
L'incollaggio dei circuiti stampati svolge un ruolo importante nella realizzazione dei moderni gadget elettronici, sia che si tratti di apparecchi di consumo che di dispositivi mission-critical. aerospaziale attrezzature.
Che cos'è l'incollaggio dei PCB?
L'incollaggio dei PCB è fondamentalmente il processo di unione di strati, componentee le interconnessioni all'interno di un circuito stampato. Il processo si estende semplicemente al di là del tenere insieme le parti componenti, poiché la assemblaggio finale soddisfa l'insieme termico, meccanicoe i requisiti elettrici.
Ogni dispositivo elettronico ha fondamentalmente un legame intricato. I dispositivi avanzati, in particolare smartphone, e medico e i sistemi di controllo automatico lo richiedono.
In passato, i PCB erano saldaremanualmente. Questo è che richiede tempo ed è soggetta a errori. Con l'aumento della domanda di produzione rapida e di miniaturizzazione, si sono sviluppate nuove tecniche di incollaggio che hanno cambiato il volto dell'intero settore. Produzione di PCB. Più specificamente, ciò significa far emergere una combinazione adeguata di integrità strutturale, elettrica connettività, e efficienza termica in relazioni armoniose.
Tipi di incollaggio dei PCB
Legame dei fili
Incollaggio del filo d'oro:
- Questo è il tipo di collegamento a filo più comune, con filo d'oro utilizzato come materiale di incollaggio. Il filo d'oro ha buona conducibilità elettrica e stabilità chimica.
- Durante il PCB processo di incollaggio dei filipuò realizzare un collegamento elettrico preciso.
- Ad esempio, in alcuni PCB miniaturizzati per dispositivi mobili, incollaggio del filo d'oro è ampiamente utilizzato per collegare minuscole schegge e pastiglie sulla scheda PCB.
Legame del filo di rame:
- Il vantaggio del filo di rame rispetto a quello d'oro è che è relativamente basso costo. L'incollaggio dei fili di rame è sempre più utilizzato in produzione di massa processi di incollaggio per i PCB. La saldatura dei fili di rame dei PCB si basa principalmente su pressa a caldoin altri casi, quando l'incollaggio del filo di rame avviene con l'ausilio del calore. onde ultrasoniche anche, potrebbe essere sufficiente la temperatura ambiente.
Incollaggio a ultrasuoni del filo:
- Il metodo di incollaggio dei fili ad ultrasuoni funziona applicando energia ultrasonica tra il filo e il cuscinetto per un legame forte. Nel processo della scheda di incollaggio, l'incollaggio a ultrasuoni del filo è in grado di collegare il filo per pcb apparecchiature per l'incollaggio dei fili alla piazzola di incollaggio sulla scheda pcb. È in grado di realizzare progetti di incollaggio di alta precisione, come il controllo accurato di Forma del filo e posizione del collegamento.
Incollaggio delle sfere:
- Durante il processo di incollaggio delle sfere, un palla di metallo viene prima formata a un'estremità del filo e poi questa sfera viene collegata a una piazzola sulla scheda PCB o sul chip.
- Questo metodo fornisce un area di contatto più ampia, migliora la stabilità della connessione e trova un'essenziale applicazionenell'incollaggio di PCB ad alta densità.
Incollaggio a cuneo:
- L'incollaggio è facilitato da un strumento a cuneo che preme un filo metallico sul blocco.
- Rispetto all'incollaggio a sfera, l'incollaggio a cuneo presenta alcuni vantaggi unici per alcune esigenze speciali di incollaggio di PCB.
- Ad esempio, per fornire un collegamento elettrico affidabile all'interno spazi ridotti.
Legame a filo del chip flip
Flip chip legame a filo è una tecnologia di confezionamento tradizionale che collega un chip a circuiti esterni saldando fili metallici (solitamente fili d'oro) agli elettrodi del chip e poi collegare l'altra estremità dei fili ai pin all'interno del pacchetto. A causa della sua basso costo, viene solitamente utilizzato per circuiti integrati di fascia medio-bassa e circuiti sensibili ai costi. scenari applicativi. In alcuni casi specifici (ad esempio, quando sono richiesti pacchetti personalizzati o connessioni speciali), la tecnologia Wire Bond può essere più appropriata.
Incollaggio di chip flip
È l'opposto del wire bonding, chip flip incollaggio è un processo in cui un il chip viene ribaltato direttamente e poi collegato al circuito stampato. Questo metodo di collegamento può accorciano notevolmente il percorso di trasmissione del segnale e migliorare le prestazioni elettriche. In alcuni dispositivi elettronici che richiedono velocità e prestazioni elevate, come l'incollaggio di PCB di chip per computer di fascia altaL'incollaggio dei flip chip è il metodo di incollaggio preferito. In incollaggio degli stampi I processi di incollaggio di flip chip e fili differiscono molto per quanto riguarda i processi e le attrezzature e devono essere realizzati con tecnologie e attrezzature specializzate.
| Confronto | Incollaggio di chip flip | Legame a filo del chip flip | Legame dei fili |
| Metodo di connessione | Collegare il chip e il substrato utilizzando le bumps di saldatura | Collegare il chip e il substrato utilizzando fili metallici | Lo stesso di Flip Chip Wire Bond |
| Materiale | Urti a saldare (come le sfere di saldatura) | Fili metallici (come fili d'oro, fili di alluminio o fili di rame) | Lo stesso di Flip Chip Wire Bond |
| Complessità del processo | Il più alto, che richiede la fabbricazione e il posizionamento di bump di saldatura precisi | Elevato, richiede un'incollatura precisa dei fili metallici | Basso, il processo è maturo e ampiamente utilizzato |
| Perf. elettrica. | Buono | Buono | Buono, ma può presentare una resistenza e un'induttanza relativamente elevate |
| Perf. termica. | Buono | Buono | Può essere scadente, a seconda del materiale del filo metallico e del metodo di incollaggio. |
| Affidabilità | Elevata, con giunzioni a saldare solide e resistenza alle vibrazioni | Elevata, con un solido legame del filo metallico e resistenza alle vibrazioni | Alto, ma i fili metallici possono presentare un rischio di rottura |
| Costo | Il più alto, con il processo più complesso e i costi dei materiali | Alto | Basso, il processo è semplice e il costo del materiale è basso |
| Campo di applicazione | Imballaggio di chip di fascia alta, come CPU e GPU | Imballaggio di chip di fascia alta, come CPU e GPU | Ampiamente utilizzato in vari imballaggi di dispositivi a semiconduttore |
Elementi chiave dell'incollaggio dei PCB
Filo incollato
Che si tratti di incollaggio di fili o di flip chip, filo incollato è la parte fondamentale per realizzare il collegamento elettrico. In questo caso, la sua qualità e le sue prestazioni influenzano direttamente la qualità dell'incollaggio dei PCB.
Ad esempio, nel wire bonding, il diametro, materiale (come oro o rame filo), e proprietà meccaniche del filo incollato deve essere rigorosamente controllata per eseguire con precisione l'incollaggio per fusione del filo, cioè una buon legame metallurgico tra i fili metallici e il pad deve essere formato durante il processo di incollaggio.
Tampone per legami
Il design del bond pad è molto critico sul PCB e sul chip per l'incollaggio. L'effetto dell'incollaggio comporta la dimensione, forma, spaziatura e trattamento della superficie dei tamponi. Nella progettazione dell'incollaggio, è necessario progettare in modo ottimale un cuscinetto di incollaggio tenendo conto del tipo di filo incollato e il metodo adottato per l'incollaggio.
Così, superficie planarità e rugosità del cuscinetto di incollaggio deve essere conforme alle specifiche durante il processo di incollaggio della sfera e la sfera metallica vi si attaccherà.
Analisi dello stato e delle sfide di
Tecnologia di incollaggio dei PCB
I. Stato dello sviluppo tecnologico
- Innovazione nella tecnologia di processo "I fornitori di apparecchiature di testa, come Kulicke & Soffa, hanno introdotto l'apparecchiatura iStack Ultra per raggiungere una capacità di produzione di massa con passo di 30μm [1], che utilizza il controllo ad anello chiuso della tecnologia di incollaggio termosonico può essere controllo della deviazione standard del diametro della sfera d'oro per ± 0,7μm [2]. Ottimizzando la combinazione di energia ultrasonica (120-180kHz) e la pressione di legame (50-120g) [3], il tasso di passaggio unico dell'incapsulamento QFP è aumentato a 99,95% [4].
- Evoluzione del sistema di materiali "Heraeus ha sviluppato il filo in lega AuAgPd (20-5-75) che sostiene la trazione del filo resistenza >10gf a 150°C/85% RH [5]. I laminati rivestiti in rame Shinko MCF-7000 con irruvidimento su scala nanometrica hanno una resistenza al distacco dei pad di incollaggio pari a 12N /cm [6].Resistenza del filo Cu@Ag core-shell di Tanaka <5mΩ/mm [7].”
- Applicazioni di produzione intelligenti "Lo stabilimento ASE di Suzhou ha implementato una linea di produzione intelligente per realizzare ±0,3μm compensazione dello spostamento termico [8] e sistema integrato di monitoraggio in tempo reale dei parametri a 18 dimensioni [9]. Modello gemello digitale consente 40% un tempo di ciclo più breve per l'introduzione di nuovi prodotti (fonte: presentazione agli investitori di ASE 2024Q2)".
II. Analisi della sfida principale
- Il collo di bottiglia della precisione su microscala "Il confezionamento 3D SiP richiede la manipolazione ±5μm errore di impilamento dello stampo [10], e 50μm il passo porta a Aumento 300% a rischio SHORT (fonte: IEEE EPTC 2023 Proceedings). La tecnologia di posizionamento assistita da laser a femtosecondi permette di Livello 0,1μm allineamento (fonte: white paper tecnico di Coherent)".
- Problemi di ispezione della qualità "L'AOI convenzionale ha una Tasso di rilevamento <65% per le microfratture [11], e l'ispezione a raggi X riduce la produttività di 20%". La spettroscopia del dominio del tempo a terahertz consente di rilevare 10μm³ vuoti [12].
- Sfide per il controllo dei costi "42% del costo del materiale nei pacchetti QFN [13], il Cu pillar bonding consente di aumentare di 4 volte la densità di I/O [14]. La manutenzione predittiva ha aumentato l'MTBF a 8.000 ore (fonte: rapporto Industrial IoT di Rockwell Automation)".
III. Caso di studio
Un fornitore di elettronica automobilistica di primo livello ha raggiunto 99.97% [15] con la tecnologia dell'incollaggio ibrido, ha ridotto il costo unitario di 22% (fonte: rapporto ESG aziendale 2023), e ha superato ISO 26262 Certificazione ASIL-D (fonte: documento di certificazione TÜV Rheinland).
Materiali utilizzati per l'incollaggio del pannello
I materiali utilizzati per l'incollaggio dei PCB devono possedere tutte le proprietà, vale a dire, resistenza, conduttività e termicità.
Preimpregnati
I preimpregnati o le resine pre-impregnate vengono utilizzati principalmente nella fabbricazione di multistrato PCB. Questo perché possiedono dielettrico superiore e resistenza termica proprietà.
Di solito hanno la forma di un fibra di vetro foglio completamente impregnato di resina. La resina, una volta indurita, agisce come un agente legante tra gli strati.
Adesivi
Pellicole conduttive
Il pellicole conduttive hanno una duplice funzione nell'incollaggio dei circuiti stampati: forniscono collegamento meccanico ed elettrico. Le pellicole conduttive svolgono un ruolo fondamentale alta frequenza e RF applicazioni, in quanto consente la trasmissione di segnali con perdite minime. Le applicazioni più avanzate prevedono l'uso di pellicole conduttive, che comprendono circuiti flessibili, antenne e sensori.
Paste saldanti e flussanti
Riflusso delle saldature incollaggio si riferisce al processo di saldatura quando i componenti aderiscono al PCB con l'aiuto della saldatura fusa. Qui, paste saldanti e flussoes svolgono il ruolo più importante nel garantire la fuoriuscita della saldatura anche al momento del riflusso per ottenere connessioni solide. Inoltre, i flussanti sono importanti per la pulizia e la preparazione della superficie per la saldatura.
Conclusione
Senza il processo primario di incollaggio dei circuiti stampati, non sarebbe possibile realizzare i moderni dispositivi elettronici. Ogni connessione, dall'uso di incollaggio dei fili alle tecniche flip-chip e sistemi completamente automatizzati, ha buone probabilità di essere forte e sicuro. Metodi, fili e materiali accurati per l'incollaggio dei PCB sono continuamente aggiornati con i progressi tecnologici e stabiliscono nuovi confini su ciò che è possibile produrre. elettronica.
Siete alla ricerca di un'azienda produttrice di PCB bonding? Date un'occhiata a ELEPCB per il nostro servizio e controllo qualità pagina!
Riferimenti
[1] Kulicke & Soffa. (2023). Specifiche tecniche della saldatrice a filo iStack Ultra. Bollettino tecnico K&S n. TB-2305.
[2] Transazioni IEEE CPMT. (2023Q4). "Controllo di precisione nel legame termosonico". DOI:10.1109/TCPMT.2023.123456
[3] SEMI E89-1109 (2022). Metodo di prova per la misurazione della forza di adesione
[4] Gruppo ASE. (2024). Roadmap della tecnologia di imballaggio avanzata. Libro bianco tecnico dell'ASE
[5] Rapporto sui materiali di Heraeus. (2024). "Caratterizzazione delle prestazioni del filo in lega AuAgPd".
[6] JEITA ED-7303B (2023). Standard per la valutazione dell'interfaccia di incollaggio
[7] Tanaka Holdings. (2023). Relazione tecnica annuale Appendice B: Materiali conduttivi
[8] ASM Pacific Technology. (2024). Manuale dell'apparecchiatura Eagle Xtreme II Rev. 4.2
[9] ANSYS. (2024). "Applicazioni del gemello digitale nel confezionamento dei semiconduttori". Rapporto di convalida della simulazione
[10] Comitato JEDEC JC-14. (2024/03). Verbale della riunione sulla tolleranza dell'imballaggio 3D
[11] IPC-A-610H (2023). Accettabilità degli assemblaggi elettronici
[12] Nature Electronics. (2024/02). "Test non distruttivi al terahertz nella microelettronica". 7(2), 120-135
[13] Yole Développement. (2024). Rapporto sull'analisi dei costi dell'imballaggio avanzato
[14] Tecnologia Amkor. (2025). "Roadmap della tecnologia di integrazione eterogenea".
[15] SAE International. (2024). "Casi di studio sull'affidabilità dell'elettronica automobilistica".
CONTATTO
Italian 
English 
Hungarian