第09章电子制造.ppt

机械工程概论 9.4 印刷电路板的装配 2) 再流焊 再流焊是预先在印刷电路板焊接部位（焊盘）施放适量和适当形式的焊料，然后贴放表面组装元器件，经固化后，再利用外部热源使焊料再次流动达到焊接目的的一种成组或逐点焊接工艺。焊膏是用合金焊料粉末和焊剂均匀混合的乳浊液。合金焊料粉是焊膏的主要成分，也是焊接后的留存物。焊膏与传统焊料相比具有一些显著的特点，例如：可以采用丝网印刷和点涂等技术对焊膏进行精确的定量分配，可满足各种电路组件焊接可靠性要求和高密度组装要求，并便于实现自动化涂敷和再流焊工艺。涂敷在电路板焊盘上的焊膏，在再流加热前具有一定粘性，能起到使元器件在焊盘位置上暂时固定的作用，使其不会因传送和焊接操作而偏移；在焊接加热时，由于熔融焊膏的表面张力作用，可以校正元器件相对于印刷电路板焊盘位置的微小偏离等。焊膏涂敷及再流焊过程见图9-35。 图9-35 再流焊焊接表面组装元器件工艺过程 机械工程概论 9.4 印刷电路板的装配 4. 电路板组装焊前与焊后光学检测 参考图9-29(b)所示，为了更好地控制SMT电路板组装不良，需要在电路板锡膏印刷后，进行锡膏检测，辨别锡膏的印刷偏位、桥接、锡膏量过多、锡膏量过少等；在贴片后需要检测缺件、错件、偏位等；在经过回流炉后综合检测焊点的浸润性、短路、立碑等。光学检测的方法主要是采用恰当的结构光照明以突出检测对象的缺陷特征，通过模式匹配或智能分类器的检测方法，在精密运动平台、高分辨摄像系统的支持下完成不良检测。一般，为了更好地改善制程，光学检测系统需内建本地检测数据库系统，并全线中央控制器协调下，与中央数据库交换数据，系统据此对改善全线制程，这是光学检测的最终目的。如图9-36是日本OMRON的自动光学检查设备的结构光示意图。图9-37是华南理工大学与国内电子制造装备知名企业东莞科隆威联合研制的自动光学检测系统。 图4-36 光学检查的一种结构光 1-蓝色LED; 2-绿色LED；3-红色LED; 4-CCD摄像头 图4-37 自动光学检测系统 机械工程概论 5. 电路板组装的X光检测 随着器件封装小型化和新型封装形式的出现，特别是电子产品ROHS无铅化指令的实施和球栅阵列封装(BGA)芯片的大量应用，促进了面向SMT的X射线检测技术的实际应用。原因在于已有的检测技术不能覆盖或只能部分覆盖目前高密度电子组装的缺陷检测，如人工目检在检测0603、0402和细间距芯片组装缺陷时已经是非常困难；飞针测试主要针对插装PCB和0805以上器件的组装检测；ICT针床以及自动光学检测不能实现BGA等隐藏焊点的结构性检测；功能测试侧重于评价整个系统是否实现设计目标。因此，X射线检测技术是未来高密度电路板检测与新型封装器件大量采用时，确保电子组装质量的必备技术与设备。 9.4 印刷电路板的装配 图9-38 微焦点X射线2.5D的主要结构构成与原理 机械工程概论 9.4 印刷电路板的装配 面向SMT的微焦点X射线2.5D检测设备的核心结构原理如图9-38所示。通过载物台的直线与旋转运动实现被检测物的全面检测；通过调整X射线探测器与X光管与载物台的距离，调整X射线成像的放大倍数、初始对比度和被检测物被X射线穿透的程度；通过探测器的倾斜旋转运动实现2.5D的检测；通过图像分析系统完成被检测样品的缺陷检测与分析。如图9-39所示，根据BGA焊点的X光透视图可以发现该BGA焊点存在焊点桥接短路缺陷。图9-40是华南理工大学与国内电子制造装备知名企业东莞科隆威联合研制的面向SMT的X光检测设备。 图9-39 BGA焊点的X光透视图 图9-40 X光检测设备 机械工程概论 9.5 知识拓展 9.5.1 先进光刻技术的发展趋势 光刻是半导体加工费中最贵的一部分。除去封装测试和设计成本外，光刻在半导体集成电路制造中所占的加工成本是整个工艺成本的35%。因此，掌握先进光刻技术的发展趋势尤为重要。 1. 紫外线和短紫外线光刻技术 20世纪90年代后期使用波长为365nm的紫外线生产0.35?m线宽的集成电路。今天，已开始使用波长为248nm的短紫外线(deep-UV)来生产0.25?m线宽的集成点路。虽然最近的商业报告指出，可能可以用交替光圈移相掩膜来生产0.08?m线宽的电路，但一般来说，商用高纯度玻璃镜头短紫外线使用的极限波长是193nm，在这种波长下可以生产线宽为0.13?m的集成电路。 2. 极紫外线光刻技术 由英特尔公司、摩托罗拉公司、AMD公司、三个美国国家实验室以及一些半导体设备制造商组成了未来微型化技术联盟。这个合作项目的目标是利用更短波长的极紫外线(EUV)光