電子元器件是電子信息設(shè)備的細胞，板級電路組裝技術(shù)是制造電子設(shè)備的基礎(chǔ)。不同類型的電子元器件的泛起總會導(dǎo)致板級電路組裝技術(shù)的一場革命。60年代與集成電路興起同時泛起的通孔插裝技術(shù)（THT），跟著70年代后半期LSI的蓬勃發(fā)展，被80年代登場的第一代SMT所代替，以QFP為代表的周邊端子型封裝已成為當(dāng)今主流封裝；進入90年代，跟著QFP的狹間距化，板級電路組裝技術(shù)面對挑戰(zhàn)，盡管開發(fā)了狹間距組裝技術(shù)（FPT），但間距0.4mm以下的板級電路組裝仍舊有很多工藝面對解決。作為最理想的解決方案90年代前半期美國提出了第二代表面組裝技術(shù)的IC封裝一面陣列型封裝（BGA），其近一步的小型封裝是芯片尺寸的封裝（CSP）是在廿世紀90年代未成為人們的關(guān)注的焦點，好比，組裝實用化難題的400針以上的QFP封由組裝輕易的端子間距為1.0-1.5mm的PBGA和TBGA代替，實現(xiàn)了這類器件的成組再流。特別是在芯片和封裝基板的連接上采用了倒裝片連接技術(shù)，使數(shù)千針的PCBA在超級計算機、工作站中得到應(yīng)用，叫做FCBGA，正在開始實用化。第三代表面組裝技術(shù)直接芯片板級組裝，但是因為受可靠性、本錢和KGD等制約，僅在特殊領(lǐng)域應(yīng)用，IC封裝的進一步發(fā)展，99年底初露頭角的晶片封裝（WLP）面陣列突出型FC到2014年期待成為對應(yīng)半導(dǎo)體器件多針化和高機能化要求的第三代表面組裝封裝。

　　IC封裝一直落后于IC芯片本身固有的能力。我們但愿裸芯片和封裝的芯片之間的機能縫隙減小，這就促進了新的設(shè)計和新的封裝技術(shù)的發(fā)展。在新的封裝設(shè)計中，多芯片封裝（CSP）包含了一個以上的芯片，相互堆積在彼此的頂部，通過線焊和倒裝片設(shè)計（在倒裝片上線焊，在線焊上倒裝片，或在線焊上線焊）實現(xiàn)芯片間的互連，進一步減少了器件重量和所占空間）。

　　因為尺寸和本錢上風(fēng)，晶片級CSP(Wafer-levelcap)將被進一步開發(fā)，這種技術(shù)是在晶片切割成小方塊（芯片）之前，就在芯片上形成第一級互連和封裝I/O端子，這不但縮短了制造周期，其I/O端子分為面陣列型和周邊型（依據(jù)I/O端子的分布）兩種類型；前者，EIAJ的端子間距0.8mm以下，外型尺寸為4mm-21mm的超小型封裝作為尺度，主要合用于邏輯和存貯器件，后者是SON和QFN等帶周邊端子的無引線小型化封袋，主要合用于存貯器和低檔邏輯器件。自從90年代初CSP問世以來，提出了各種各樣的結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)在以面陣列型的FBGA是主流，第一代FBGA是塑料類型的面朝下型，第二代FBGA是載帶類型的面朝下型，都采用了引線框架塑模塊、封裝，而新一代的FBGA是以晶體作載體進行傳送，切割（劃線）的終極組裝工藝，即WLP方式，取代了以前封裝采用的連接技術(shù)（線焊、TAB和倒裝片焊），而是在劃線分割前，采用半導(dǎo)體前工序的布線技術(shù)，使芯片襯墊與外部端子相連接，其后的焊料球連接和電氣測試等都在晶片狀態(tài)下完成，最后才迫行劃線分割。顯然用WLP方式制作的是實際芯片尺寸的FBGA，形狀上與FC無區(qū)別。

　　總之，PBGA、TBGA、FBGA、（CSP）和FC是當(dāng)今IC封裝的發(fā)展潮流。表1和表2分別示出了這些封裝的發(fā)展動向。在21世紀的前15年，第三代表面組裝封裝將會迅速發(fā)展，圍繞高密度組裝，封裝結(jié)構(gòu)的多樣化將是21世紀初IC封裝最明顯的特點。LSI芯片的疊層封裝、環(huán)形封裝：還有，將泛起新的3D封裝，光一電子學(xué)互連，光表面組裝技術(shù)也會蓬勃發(fā)展。系統(tǒng)級芯片（SOC）和MCM的系統(tǒng)級封裝（MCM/SIP）跟著設(shè)計工具的改善，布線密度的進步，新基板材料的采用，以及經(jīng)濟的KGD供應(yīng)的普及，將進一步得到開發(fā)和進入實用階段。

無源封裝

　　跟著產(chǎn)業(yè)和消費類電子產(chǎn)品市場對電子設(shè)備小型化、高機能、高可靠性、安全性和電磁兼容性的需求，對電子電路機能不斷提出新的要求，從20世紀90年代以來，冶式元件進一步向小型化、多層化、大容量化、耐高壓和高機能方向發(fā)展，同時跟著SMT在所有電子設(shè)備中的推廣應(yīng)用，世界范圍片式元件的使用量迅速增加，現(xiàn)在年消耗片式元件達到1兆只，無源元件對IC的比率一般大于20.因為需要如斯大量的分立元件，所以分立元件支配終極PCB組件的尺寸；另外，片式無源元件用量的劇增使貼裝工藝中的瓶頸經(jīng)片式元件的貼裝更難解決，導(dǎo)致出產(chǎn)線失去平衡，設(shè)備利用率下降，本錢進步，同時片式元件供應(yīng)時間占用出產(chǎn)線時間的30％，嚴峻影響出產(chǎn)量的進步。解決這些題目的有效辦法就是。實現(xiàn)無源元件的集成。

 

集成無源元件有以下幾種封裝形式：

陣列：將很多一種類型的無源元件集成在一起，以面陣列端子形式封裝；

網(wǎng)絡(luò)：將很多混合電阻和電容集成在一起，以周邊端子形式封裝；

混合：將一些無源元件和有源器件混合集成進行封裝；

嵌入：將無源元件嵌入集成在PCB或其它基板中；

 

集成混合：所集成的無源元件封裝在QFP或TSOP格局中。

　  這些無源封裝的推廣應(yīng)用，可以有效地解決貼裝：瓶頸，改善SMT出產(chǎn)線平衡，降低本錢，進步產(chǎn)量，進步組裝密度。

 

 

提高前輩板級電路組裝工藝技術(shù)的發(fā)展

 

　　電路組裝技術(shù)的發(fā)展在很大程度上受組裝工藝的制約同，假如沒有提高前輩組裝工藝，提高前輩封裝難以推廣應(yīng)用，所以提高前輩封裝的泛起，必定會對組裝工藝提出新的要求。一般來說，BGA、CSP和MCM完全能采用尺度的表面組裝設(shè)備工藝進行組裝，只是因為封袋端子面陣列小型化而對組裝工藝提出了更嚴格的要求，從而促進了SMT組裝設(shè)備和工藝的發(fā)展。

　　在提高前輩組裝技術(shù)中，焊膏是廣泛采用的主要焊接材料，焊膏沉積采用漏板印刷技術(shù)。在漏板印刷工藝中，刮板葉片將焊膏推入漏板開孔轉(zhuǎn)移到電路板上，影響焊膏印刷機能的四個因素是：（1）漏板開孔尺寸，決定了印刷膏的量；（2）焊膏脫模，在特定焊膏情況下，開孔壁和幾何外形和光潔度影響焊膏脫模；（3）開孔的縱橫比和面積比，開孔的寬度和長度之比，啟齒面積和開孔壁面積之比；通常設(shè)計規(guī)則是縱橫31.5，面積0.66；但是對于光滑的錐形開孔壁，這兩個比分別為1和0.44就能獲得良好的焊膏脫模。在設(shè)計漏板厚度時，這個兩個比率就是重要的設(shè)計規(guī)則。當(dāng)開孔長度大于其寬度的5倍時，縱橫比是主要設(shè)計規(guī)則（QFP時），當(dāng)開孔長度即是寬度時，面積比是更精確的設(shè)計規(guī)則（采用球柵陣列焊盤時）。（4）焊膏印刷精度，當(dāng)在電路板上印刷焊膏時，電路板上的焊盤圖形和漏板上的開孔在尺寸和位置上必需完全相符，漏印的焊膏立方塊必需無變形。 BGA、CSP和FCOB的板級組裝極用共晶焊料合金，BGA采用普通SMT用焊膏就可以知足要求，但對于CSP和FCOB I/O端子比通SMT封裝提供的焊接面積小，所以要求漏板啟齒更小，必需采用小于40um，顆粒尺寸的精細焊膏。它們的漏板設(shè)計和制造要求與窄間距器件一樣嚴格.BGA、CSP和倒裝片組裝的漏板一般要求采用激光或電鑄成型工藝，而后進行電拋光，固然制造本錢高，但一致性超過化學(xué)蝕刻漏板；有時還要求渡鎳，并采用錐形開孔，以便進步孔壁光潔度，有利于焊膏脫模，漏板啟齒尺寸，一般比電路板上的焊盤尺寸略小為宜，啟齒以略微增加印刷的焊膏量。 

　　漏板厚度是漏板設(shè)計的主要指標，對于BGA要求采用的漏板厚度為0.13-0.15mm，CSP用的漏板厚度是0.10-0.13mm。因為漏板較薄，印刷時要防止從開孔中取出焊膏。組裝BGA和CSP時，通常都按1對1的比例印刷；但對于CSP，實際印刷要比突出尺寸大0.05-0.076mm，使再流焊后器件支撐高度略高些，以進步熱適應(yīng)性，并可繼承選用三類焊料粉末。對于采用0.3mm直徑突出的CSP推薦采用0.3-0.6mmr 矩形開孔。0.36mm的啟齒是采用三類焊料粉末最小可能的啟齒尺寸，以便進行一致性和重復(fù)性好的印刷。假如印刷0.25mm的矩形或圓形開孔將要求采用IV 類焊料粉末。

　　為了適應(yīng)電子產(chǎn)品的輕薄小型化、高密度、多功能和高可靠性的要求，混合組裝技術(shù)仍舊是21世紀初電路組裝發(fā)展的趨勢之一。不僅通孔器件和SMD混合組裝，而且跟著以倒裝片為核心的直接能組裝技術(shù)的推廣應(yīng)用，將會泛起通孔元器件、SMD或倒裝片在統(tǒng)一電路板上的組裝，這就是對漏板設(shè)計和印刷提出了新的挑戰(zhàn)。有不同的組裝工藝完成混合電路組件的組裝，其中采用再流焊接技術(shù)是比較理想的工藝方法，以便充分施展SMT出產(chǎn)線的作用，降低本錢，進步出產(chǎn)率，有幾種漏板設(shè)計和印刷方法可供選擇，其中比較理想的是雙漏板印刷。

 

　　提高前輩的封裝對焊膏的印刷精度要求比普通SMT更加嚴格，所以應(yīng)該采用視覺系統(tǒng)的高精度印刷機完成焊膏的印刷功課。這類印刷也有高檔和中檔之別，要根據(jù)用戶的需要和可能選購。印刷功課開始，首先要完成漏板和電路板的對準，借助視覺系統(tǒng)可以很利便地實現(xiàn)漏板開孔和電路板上焊盤圖形的精確對準。高級對準系統(tǒng)具有全集成圖像識別處理功能，可以實現(xiàn)快速而正確的圖像對準，確保高質(zhì)量的焊膏印刷和高和出產(chǎn)效率。印刷和第二個題目是根據(jù)電路板類型、刮板類型和所用焊膏設(shè)定印刷高度、刮板壓力和角度、印刷還度等印刷參數(shù)；另外環(huán)境溫度和相對濕度也是重要的印刷參數(shù)；提高前輩封裝對印刷參數(shù)偏差要求嚴格，必需借助印刷機的計算機控制系統(tǒng)進行正確而嚴格控制。更高檔的印刷機上還裝有2D和3D激光檢測系統(tǒng)，檢查印刷質(zhì)量，知足了提高前輩封裝對印刷精度的要求。

 

 

　　盡管陣列封裝明顯地使用貼裝位置規(guī)范限制加寬，但是因為這類封裝的I/O端子在封裝體下面呈陣列分布，所以精確貼裝這類器件最先決前提是檢查焊料球的存在與否和間距，檢查焊料球外形態(tài)。這就要求貼片機的視覺系統(tǒng)能根據(jù)球的外形質(zhì)量因數(shù)和建立焊料球畸變認可等級實現(xiàn)這種功能。。二維寬度和外形質(zhì)量因素測試是檢查整個球體積和畸變的可靠方法，所以，貼裝機的視覺系統(tǒng)應(yīng)具有合適和分辨率，以便搜集和形成最佳影響；為此就必需采用合適的外部照明和遠心焦蘭光學(xué)系統(tǒng)，并通過大深度聚焦提供恒定放大倍數(shù)，以便確定球的存在和精確尺寸；采用LED（發(fā)光二極管）提供最佳照明前提，特別需要輪廓對中的背照明和公道選用明視場和前照明，前照明應(yīng)采用三個可編程光源給每封裝形式提供特殊的理想照明，以便在焊球結(jié)構(gòu)和背影環(huán)境之間形成適當(dāng)反差，提供精確對中的光學(xué)前提。視場應(yīng)適合觀察物的特微和位誤差要求，以便能確定良好的、出缺陷的損壞的焊料球之間的差別。處理全部提高前輩封裝的高機能貼裝機必需擁有兩臺元器件攝像機（一臺尺度型和一臺倒裝片用攝像機）。BGA器件的精確定可以根據(jù)每個角落的5個球發(fā)現(xiàn)球柵的整體位置和取向，并根據(jù)BGA樹檢索算法和采用模板比較算法確定的位置；然后借助于灰度級機器視覺系統(tǒng)和計算機控制最后實現(xiàn)BGA的精確對準和貼裝。另外還可以在PCB上設(shè)置器件局部基準標記，以便進步貼裝精度。BGA的貼裝誤差主要來自接觸表面的非共面性，所以在貼裝操縱期間必需建立和維持接觸表面的共面性，采用自動準直儀，使貼裝機的運動保持共面性。