Der Entwicklungsprozess der Oberflächenmontagetechnologie

Hintergrund der Entstehung der Oberflächenmontagetechnologie

Die rasante Entwicklung der elektronischen Anwendungstechnik hat im letzten Jahrzehnt drei wesentliche Merkmale gezeigt.

(1) Intelligentisierung: Signale von analogen Größen in digitale Größen umwandeln und mit Computern verarbeiten.

(2) Multimedia: Die Transformation und Entwicklung vom Austausch von Textinformationen zum Austausch von Ton- und Bildinformationen, wodurch elektronische Geräte menschlicher und tiefer in das Leben und die Arbeit der Menschen integriert werden.

(3) Vernetzung: Nutzen Sie Netzwerktechnologie, um unabhängige Systeme zu verbinden.Die Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenz-Informationsübertragung ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Ressourcen zwischen Einheiten, Regionen, Ländern und sogar der ganzen Welt.Die Anforderungen dieses Entwicklungstrends und der Marktnachfrage an die Schaltungsmontagetechnik sind:

(4) Hohe Dichte: Die Menge der von elektronischen Produkten pro Volumeneinheit verarbeiteten Informationen nimmt zu.

(5) Geschwindigkeit: Die Menge der pro Zeiteinheit verarbeiteten Informationen wird erhöht.

(6) Standardisierung: Die vielfältige Nachfrage der Benutzer nach elektronischen Produkten hat die Massenproduktion einer kleinen Anzahl von Sorten in ein Produktionssystem mit mehreren Sorten und kleinen Chargen verwandelt, was unweigerlich höhere Standardisierungsanforderungen für Komponenten und Montagemethoden mit sich bringen wird.Diese Anforderungen erzwingen eine Revolution im Prozess des Einfügens elektronischer Komponenten auf Leiterplatten mit Durchgangslochsubstrat, und die Montagetechnologie elektronischer Produkte wird sich unweigerlich umfassend auf SMT verlagern.

2. Eine kurze Geschichte der Entwicklung der Oberflächenmontagetechnologie

Eine kurze Geschichte der Entwicklung der Oberflächenmontagetechnologie Die Oberflächenmontagetechnologie wurde aus der Herstellungstechnologie von Komponentenschaltungen entwickelt. Von den 1970er Jahren bis heute hat die Entwicklung von SMT drei Phasen durchlaufen:

Die erste Stufe (1970-1975): Das technische Hauptziel besteht darin, miniaturisierte Chipkomponenten auf Hybridschaltungen (in unserem Land Dickschichtschaltungen genannt) anzuwenden. Aus dieser Perspektive hat SMT einen wesentlichen Beitrag zum Herstellungsprozess und zur Technologieentwicklung von integrierten Schaltungen geleistet Schaltkreise;Gleichzeitig wird SMT zunehmend in zivilen elektronischen Quarzuhren, elektronischen Taschenrechnern und anderen Produkten eingesetzt.

Die zweite Phase (1976–1985): Elektronische Produkte wurden schnell miniaturisiert und multifunktional und fanden zunehmend Verwendung in Kameras, Kopfhörerradios, elektronischen Kameras und anderen Produkten;Gleichzeitig wurde eine große Anzahl automatisierter Geräte für die Oberflächenmontage entwickelt, der Montageprozess und die Trägermaterialien von Chipkomponenten sind ebenfalls ausgereift und haben den Grundstein für die schnelle Entwicklung von SMT gelegt.

Die dritte Stufe (1986 bis heute): Das Hauptziel besteht darin, die Kosten zu senken und das Leistungs-Preis-Verhältnis elektronischer Produkte weiter zu verbessern.Mit der Reife der SMT-Technologie und der Verbesserung der Prozesszuverlässigkeit haben sich elektronische Produkte für den Militär- und Investitionsbereich (Automobile, Computer, Industrieausrüstung) rasant weiterentwickelt.Gleichzeitig ist eine große Anzahl automatisierter Oberflächenmontagegeräte und Prozessmethoden entstanden, mit denen Chipkomponenten hergestellt werden. Der rasante Anstieg der Verwendung auf Leiterplatten hat den Rückgang der Gesamtkosten elektronischer Produkte beschleunigt.Eine der wichtigen Grundlagen der Oberflächenmontagetechnik sind Oberflächenmontagekomponenten.Sein Entwicklungsbedarf und sein Entwicklungsgrad werden auch hauptsächlich durch den Entwicklungsstand der Oberflächenmontagekomponenten SMC/SMD eingeschränkt.Aus diesem Grund sind die Entwicklungsgeschichte von SMT und die Entwicklungsgeschichte von SMC/SMD grundsätzlich synchronisiert.

In den 1960er Jahren entwickelte das europäische Unternehmen Philips oberflächenmontierbare knopfförmige Mikrogeräte für den Einsatz in der Uhrenindustrie.Dieses Gerät hat sich zum aktuellen oberflächenmontierten Small-Outline-Integrated-Circuit (SOIC) entwickelt. Seine Anschlüsse sind möwenflügelförmig auf beiden Seiten des Geräts verteilt.Der Mittenabstand der Leitungen beträgt 1,27 mm und die Anzahl der Leitungen kann bis zu 28 oder mehr Pins betragen.

In den frühen 1970er Jahren begann Japan, integrierte Quad-Flat-Package-Schaltkreise (QFP) zur Herstellung von Taschenrechnern zu verwenden.Die Anschlüsse des QFP sind möwenflügelförmig auf den vier Seiten des Geräts verteilt.Der minimale Mittenabstand der Leitungen beträgt nur 0,65 mm oder weniger, und die Anzahl der Leitungen kann Hunderte von Pins erreichen.Bei dem in den USA entwickelten PLCC-Gerät (Plastic-Encapsulated Leaded Chip Carrier) sind die Anschlüsse auf den vier Seiten des Geräts verteilt.Der Mittenabstand der Leitungen beträgt im Allgemeinen 1,27 mm und die Leitungen haben die Form eines „J“.PLCC nimmt eine kleine Montagefläche ein und die Leitungen verformen sich nicht so leicht.In den 1970er Jahren wurde das vollständig versiegelte LCCC-Gerät (Leadless Ceramic Chip Carrier) entwickelt, das die Leitungen durch metallisierte Pads ersetzte, die auf den vier Seiten des Geräts verteilt waren.Zu Beginn dieser Phase wurde die SMT-Ebene durch SMC/SMD mit einem Leitermittenabstand von 1,27 mm markiert.In den 1980er Jahren kam es allmählich zu einem Stadium, in dem SMC/SMD mit feinen Abständen von 0,65 mm und 0,3 mm montiert werden konnten. Mit Beginn der 1990er Jahre wurden die Montagetechnologie und die Montageausrüstung von SMC/SMD mit feinem Anschlussabstand von 0,3 mm ausgereift .In den frühen 1990er Jahren zeichnete sich CSP dadurch aus, dass seine Chip- und Gehäusefläche nahezu gleich waren, es auf die gleiche Weise wie herkömmlich verpackte ICs verarbeitet und getestet werden konnte, eine Alterungsprüfung durchführen konnte und niedrige Herstellungskosten hatte.

Im Jahr 1994 hatten verschiedene japanische Fertigungsunternehmen verschiedene CSP-Lösungen vorgeschlagen, und seit 1996 sind Kleinserienprodukte auf den Markt gekommen.Um sich an die aufgrund der zunehmenden IC-Integration, also der Anzahl der Anschlüsse, steigende Nachfrage nach der Ein-/Ausgangszahl gleicher SMD anzupassen, wurde seit den 1990er Jahren auch der Grid-Array-Typ SMD durch regelmäßige Verteilung gebildet Leitungen auf der gesamten Montagefläche des SMD.Die Entwicklung begann in den 1990er Jahren und erfreute sich bald großer Beliebtheit und Anwendung.Sein typisches Produkt ist das Ball Grid Array (BGA)-Gerät.Zu diesem Zeitpunkt ist SMT mit der Entwicklung von SMC/SMD kompatibel.Während das Unternehmen Ultra-Fine-Pitch-Montagetechnologie mit Leiterabständen von 0,3 mm und weniger entwickelt und verbessert, entwickelt und verbessert es auch die Montagetechnologie neuer Geräte wie BGA und CSP.Es ist ersichtlich, dass die kontinuierliche Schrumpfung und Veränderung oberflächenmontierter Komponenten die kontinuierliche Weiterentwicklung der Montagetechnik vorangetrieben hat.Während die Montagetechnik die Montagedichte erhöht, stellt sie gleichzeitig neue technische Anforderungen und Anforderungen an die Einheitlichkeit von Bauteilen.Man kann sagen, dass die beiden voneinander abhängig sind, sich gegenseitig fördern und weiterentwickeln. MCM ist ein fortschrittlicher hybrider integrierter Schaltkreis, der sich seit den 1990er Jahren rasant weiterentwickelt hat.Dabei werden mehrere IC-Chips auf einer Leiterplatte zu einem funktionalen Schaltungsblock, einem sogenannten Multi-Chip-Modul (MCM), zusammengefügt..Da die MCM-Technologie darin besteht, mehrere Bare-Chips direkt auf demselben Substrat zu installieren und sie ohne Verpackung im selben Gehäuse zu verpacken, wird im Vergleich zum allgemeinen SMT die Fläche um das Drei- bis Sechsfache und das Gewicht um mehr als das Dreifache reduziert Man kann sagen, dass die MCM-Technologie eine Erweiterung von SMT ist.Die Funktionen einer Reihe von MCMs entsprechen den Funktionen eines Subsystems.Normalerweise verfügt das MCM-Substrat über mehr als vier Verdrahtungsschichten und mehr als 100 I/O-Pins und verbindet CS-, FC- und ASIC-Geräte damit.Es stellt die Essenz der elektronischen Montagetechnologie in den 1990er Jahren dar und ist die Kristallisation der integrierten Halbleiterschaltungstechnologie, der Dickschicht-/Dünnschicht-Hybrid-Mikroelektroniktechnologie und der Leiterplattenschaltungstechnologie.Die MCM-Technologie wird hauptsächlich in Ultrahochgeschwindigkeitscomputern und in der Weltraumelektroniktechnologie eingesetzt.Um sich an die Anforderungen höherer Dichte, mehrschichtiger Verbindungen und dreidimensionaler Montage anzupassen, befindet sich SMT derzeit in einer neuen Phase, die international als MPT (Microelectronic Packaging Technology, Mikromontagetechnologie) bekannt ist. MPT, mit MCM und 3D als Sein Kern besteht darin, Mikroschweiß- und Verpackungsprozesse zu verwenden, um Mikrokomponenten (hauptsächlich hochintegrierte ICs) durch hochdichte Montage, dreidimensionale Montage und andere Montagemethoden auf hochdichten, mehrschichtig miteinander verbundenen Leiterplatten zusammenzubauen.Zusammenbau zur Bildung mikroelektronischer Hauptstrukturprodukte mit hoher Dichte, hoher Geschwindigkeit und hoher Zuverlässigkeit (Komponenten, Teile, Subsysteme oder Systeme).Diese Technologie ist ein wichtiger Bestandteil der heutigen Mikroelektronik-Technologie, insbesondere in hochmodernen High-Tech-Bereichen.Es hat sehr wichtige Anwendungsaussichten in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Luftfahrt, Radar, Navigation, elektronische Störsysteme, Anti-Jamming-Systeme usw. Als vierte Generation der elektronischen Montagetechnologie hat SMT eine äußerst wichtige Rolle bei der Entwicklung moderner elektronischer Produkte gespielt. insbesondere im Hinblick auf Miniaturisierung, geringes Gewicht, hohe Leistung und hohe Zuverlässigkeit modernster elektronischer Geräte und militärischer elektronischer Geräte..

3. Entwicklungstrends der Oberflächenmontagetechnik

Seit ihrem Aufkommen in den 1960er Jahren ist die SMT-Technologie nach mehr als 40 Jahren Entwicklungszeit in ein voll ausgereiftes Stadium eingetreten.Sie ist nicht nur zum Mainstream der modernen Schaltungsmontagetechnologie geworden, sondern entwickelt sich auch weiterhin umfassend weiter.Der allgemeine Entwicklungstrend der Oberflächenmontagetechnik ist: Bauteile werden immer kleiner, die Bestückungsdichte wird immer höher und die Montage wird immer schwieriger.Derzeit macht SMT in den folgenden vier Aspekten neue technologische Fortschritte:

(1) Die Größe der Komponenten wird weiter miniaturisiert.Zu den massenproduzierten mikroelektronischen Produkten gehören Komponenten der Serie 0201 (Umrissgröße 0,6 mm). × 0,3 mm), QFP mit einem schmalen Pin-Raster von 0,3 mm oder hochintegrierte Schaltkreise in neuen Gehäusen wie BGA, CSP und FC wurden in großen Stückzahlen hergestellt.verwenden.Aufgrund der weiteren Miniaturisierung der Bauteilvolumina wurden höhere Genauigkeits- und Stabilitätsanforderungen an die SMT-Oberflächenmontageprozessebene und das Positionierungssystem von SMT-Geräten gestellt.

(2) Verbessern Sie die Zuverlässigkeit von SMT-Produkten weiter.Angesichts der weit verbreiteten Verwendung von Mikro-SMT-Komponenten und der Anwendung bleifreier Löttechnologie unter extremen Betriebstemperaturen und rauen Umgebungsbedingungen wird die durch die Nichtübereinstimmung der linearen Ausdehnungskoeffizienten der Komponentenmaterialien verursachte Spannung eliminiert, um diesen stressverursachenden Schaltkreis zu vermeiden Schaden.Risse in der Platine oder interne Unterbrechungen sowie Schäden durch das Schweißen von Bauteilen sind zu Problemen geworden, die berücksichtigt werden müssen.

(3) Entwicklung neuer Produktionsanlagen.Im Massenproduktionsprozess von SMT-Elektronikprodukten sind Lotpastendrucker, Bestückungsmaschinen und Reflow-Lötgeräte unverzichtbar.In den letzten Jahren entwickelten sich verschiedene Produktionsanlagen in Richtung hoher Dichte, hoher Geschwindigkeit, hoher Präzision und Multifunktionalität, und fortschrittliche Technologien wie hochauflösende Laserpositionierung, optische visuelle Erkennungssysteme und intelligente Qualitätskontrolle wurden gefördert und angewendet.

(4) Oberflächenmontagetechnologie flexibler Leiterplatten.Mit der weit verbreiteten Anwendung flexibler Leiterplatten bei der Montage elektronischer Produkte hat die Industrie die Montage von SMC-Komponenten auf flexiblen Leiterplatten überwunden.Die Schwierigkeit liegt darin, die genauen Positionierungsanforderungen einer starren Fixierung für flexible Leiterplatten zu erfüllen.