電子元器件是電子信息設(shè)備的細(xì)胞，板級(jí)電路組裝技術(shù)是制造電子設(shè)備的基礎(chǔ)。不同類(lèi)型的電子元器件的泛起總會(huì)導(dǎo)致板級(jí)電路組裝技術(shù)的一場(chǎng)革命。60年代與集成電路興起同時(shí)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(chǎng)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(jìn)入90年代，跟著QFP的狹間距化，板級(jí)電路組裝技術(shù)面對(duì)挑戰(zhàn)，盡管開(kāi)發(fā)了狹間距組裝技術(shù)（FPT），但間距0.4mm以下的板級(jí)電路組裝仍舊有很多工藝面對(duì)解決。作為最理想的解決方案90年代前半期美國(guó)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(jì)90年代未成為人們的關(guān)注的焦點(diǎn)，好比，組裝實(shí)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(shí)現(xiàn)了這類(lèi)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(jí)計(jì)算機(jī)、工作站中得到應(yīng)用，叫做FCBGA，正在開(kāi)始實(shí)用化。第三代表面組裝技術(shù)直接芯片板級(jí)組裝，但是因?yàn)槭芸煽啃?、本錢(qián)和KGD等制約，僅在特殊領(lǐng)域應(yīng)用，IC封裝的進(jìn)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(duì)應(yīng)半導(dǎo)體器件多針化和高機(jī)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(jī)能縫隙減小，這就促進(jìn)了新的設(shè)計(jì)和新的封裝技術(shù)的發(fā)展。在新的封裝設(shè)計(jì)中，多芯片封裝（CSP）包含了一個(gè)以上的芯片，相互堆積在彼此的頂部，通過(guò)線(xiàn)焊和倒裝片設(shè)計(jì)（在倒裝片上線(xiàn)焊，在線(xiàn)焊上倒裝片，或在線(xiàn)焊上線(xiàn)焊）實(shí)現(xiàn)芯片間的互連，進(jìn)一步減少了器件重量和所占空間）。

　　因?yàn)槌叽绾捅惧X(qián)上風(fēng)，晶片級(jí)CSP(Wafer-levelcap)將被進(jìn)一步開(kāi)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(jí)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(lèi)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(wú)引線(xiàn)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(wèn)世以來(lái)，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(lèi)型的面朝下型，第二代FBGA是載帶類(lèi)型的面朝下型，都采用了引線(xiàn)框架塑模塊、封裝，而新一代的FBGA是以晶體作載體進(jìn)行傳送，切割（劃線(xiàn)）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(xiàn)焊、TAB和倒裝片焊），而是在劃線(xiàn)分割前，采用半導(dǎo)體前工序的布線(xiàn)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(cè)試等都在晶片狀態(tài)下完成，最后才迫行劃線(xiàn)分割。顯然用WLP方式制作的是實(shí)際芯片尺寸的FBGA，形狀上與FC無(wú)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(dòng)向。在21世紀(jì)的前15年，第三代表面組裝封裝將會(huì)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(jì)初IC封裝最明顯的特點(diǎn)。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(huì)蓬勃發(fā)展。系統(tǒng)級(jí)芯片（SOC）和MCM的系統(tǒng)級(jí)封裝（MCM/SIP）跟著設(shè)計(jì)工具的改善，布線(xiàn)密度的進(jìn)步，新基板材料的采用，以及經(jīng)濟(jì)的KGD供應(yīng)的普及，將進(jìn)一步得到開(kāi)發(fā)和進(jìn)入實(shí)用階段。

無(wú)源封裝

　　跟著產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)對(duì)電子設(shè)備小型化、高機(jī)能、高可靠性、安全性和電磁兼容性的需求，對(duì)電子電路機(jī)能不斷提出新的要求，從20世紀(jì)90年代以來(lái)，冶式元件進(jìn)一步向小型化、多層化、大容量化、耐高壓和高機(jī)能方向發(fā)展，同時(shí)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(dá)到1兆只，無(wú)源元件對(duì)IC的比率一般大于20.因?yàn)樾枰缢勾罅康姆至⒃?，所以分立元件支配終極PCB組件的尺寸；另外，片式無(wú)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(xiàn)失去平衡，設(shè)備利用率下降，本錢(qián)進(jìn)步，同時(shí)片式元件供應(yīng)時(shí)間占用出產(chǎn)線(xiàn)時(shí)間的30％，嚴(yán)峻影響出產(chǎn)量的進(jìn)步。解決這些題目的有效辦法就是。實(shí)現(xiàn)無(wú)源元件的集成。

 

集成無(wú)源元件有以下幾種封裝形式：

陣列：將很多一種類(lèi)型的無(wú)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(wú)源元件和有源器件混合集成進(jìn)行封裝；

嵌入：將無(wú)源元件嵌入集成在PCB或其它基板中；

 

集成混合：所集成的無(wú)源元件封裝在QFP或TSOP格局中。

　  這些無(wú)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(xiàn)平衡，降低本錢(qián)，進(jìn)步產(chǎn)量，進(jìn)步組裝密度。

 

 

提高前輩板級(jí)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(méi)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(huì)對(duì)組裝工藝提出新的要求。一般來(lái)說(shuō)，BGA、CSP和MCM完全能采用尺度的表面組裝設(shè)備工藝進(jìn)行組裝，只是因?yàn)榉獯俗用骊嚵行⌒突鴮?duì)組裝工藝提出了更嚴(yán)格的要求，從而促進(jìn)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(kāi)孔轉(zhuǎn)移到電路板上，影響焊膏印刷機(jī)能的四個(gè)因素是：（1）漏板開(kāi)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(kāi)孔壁和幾何外形和光潔度影響焊膏脫模；（3）開(kāi)孔的縱橫比和面積比，開(kāi)孔的寬度和長(zhǎng)度之比，啟齒面積和開(kāi)孔壁面積之比；通常設(shè)計(jì)規(guī)則是縱橫31.5，面積0.66；但是對(duì)于光滑的錐形開(kāi)孔壁，這兩個(gè)比分別為1和0.44就能獲得良好的焊膏脫模。在設(shè)計(jì)漏板厚度時(shí)，這個(gè)兩個(gè)比率就是重要的設(shè)計(jì)規(guī)則。當(dāng)開(kāi)孔長(zhǎng)度大于其寬度的5倍時(shí)，縱橫比是主要設(shè)計(jì)規(guī)則（QFP時(shí)），當(dāng)開(kāi)孔長(zhǎng)度即是寬度時(shí)，面積比是更精確的設(shè)計(jì)規(guī)則（采用球柵陣列焊盤(pán)時(shí)）。（4）焊膏印刷精度，當(dāng)在電路板上印刷焊膏時(shí)，電路板上的焊盤(pán)圖形和漏板上的開(kāi)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(wú)變形。 BGA、CSP和FCOB的板級(jí)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(duì)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(xì)焊膏。它們的漏板設(shè)計(jì)和制造要求與窄間距器件一樣嚴(yán)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(jìn)行電拋光，固然制造本錢(qián)高，但一致性超過(guò)化學(xué)蝕刻漏板；有時(shí)還要求渡鎳，并采用錐形開(kāi)孔，以便進(jìn)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(pán)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(jì)的主要指標(biāo)，對(duì)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?yàn)槁┌遢^薄，印刷時(shí)要防止從開(kāi)孔中取出焊膏。組裝BGA和CSP時(shí)，通常都按1對(duì)1的比例印刷；但對(duì)于CSP，實(shí)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(jìn)步熱適應(yīng)性，并可繼承選用三類(lèi)焊料粉末。對(duì)于采用0.3mm直徑突出的CSP推薦采用0.3-0.6mmr 矩形開(kāi)孔。0.36mm的啟齒是采用三類(lèi)焊料粉末最小可能的啟齒尺寸，以便進(jìn)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(kāi)孔將要求采用IV 類(lèi)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(jì)初電路組裝發(fā)展的趨勢(shì)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(huì)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(duì)漏板設(shè)計(jì)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(xiàn)的作用，降低本錢(qián)，進(jìn)步出產(chǎn)率，有幾種漏板設(shè)計(jì)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(duì)焊膏的印刷精度要求比普通SMT更加嚴(yán)格，所以應(yīng)該采用視覺(jué)系統(tǒng)的高精度印刷機(jī)完成焊膏的印刷功課。這類(lèi)印刷也有高檔和中檔之別，要根據(jù)用戶(hù)的需要和可能選購(gòu)。印刷功課開(kāi)始，首先要完成漏板和電路板的對(duì)準(zhǔn)，借助視覺(jué)系統(tǒng)可以很利便地實(shí)現(xiàn)漏板開(kāi)孔和電路板上焊盤(pán)圖形的精確對(duì)準(zhǔn)。高級(jí)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)具有全集成圖像識(shí)別處理功能，可以實(shí)現(xiàn)快速而正確的圖像對(duì)準(zhǔn)，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(gè)題目是根據(jù)電路板類(lèi)型、刮板類(lèi)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(duì)濕度也是重要的印刷參數(shù)；提高前輩封裝對(duì)印刷參數(shù)偏差要求嚴(yán)格，必需借助印刷機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行正確而嚴(yán)格控制。更高檔的印刷機(jī)上還裝有2D和3D激光檢測(cè)系統(tǒng)，檢查印刷質(zhì)量，知足了提高前輩封裝對(duì)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?yàn)檫@類(lèi)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(lèi)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(jī)的視覺(jué)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(rèn)可等級(jí)實(shí)現(xiàn)這種功能。。二維寬度和外形質(zhì)量因素測(cè)試是檢查整個(gè)球體積和畸變的可靠方法，所以，貼裝機(jī)的視覺(jué)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(yuǎn)心焦蘭光學(xué)系統(tǒng)，并通過(guò)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(duì)中的背照明和公道選用明視場(chǎng)和前照明，前照明應(yīng)采用三個(gè)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(duì)中的光學(xué)前提。視場(chǎng)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(jī)能貼裝機(jī)必需擁有兩臺(tái)元器件攝像機(jī)（一臺(tái)尺度型和一臺(tái)倒裝片用攝像機(jī)）。BGA器件的精確定可以根據(jù)每個(gè)角落的5個(gè)球發(fā)現(xiàn)球柵的整體位置和取向，并根據(jù)BGA樹(shù)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(jí)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制最后實(shí)現(xiàn)BGA的精確對(duì)準(zhǔn)和貼裝。另外還可以在PCB上設(shè)置器件局部基準(zhǔn)標(biāo)記，以便進(jìn)步貼裝精度。BGA的貼裝誤差主要來(lái)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(dòng)準(zhǔn)直儀，使貼裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)保持共面性。