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论如何将PCB和IC技术完美融合

发布时间:2023-03-01 16:41:19 最后更新:2023-03-01 16:45:24 浏览次数:525



 

       表面贴装技术 (SMT) 的发展远远超出了其作为将封装芯片组装到没有通孔的印刷电路板上的方式。它现在正在内部封装,这些封装本身将安装在 PCB 上。但是用于高级封装的 SMT 与我们已经习惯的 SMT 不同。封装内插器的作用与 PCB 相同,可促进安装在其上的组件之间的连接。此外,它们提供最终将连接到凸块和 PCB 的布线。PCB 制造所需的许多概念都在中介层上发挥作用,但只是微型的。包括计算、内存,甚至模拟 I/O 在内的整个系统都可以组装起来,然后作为一个封装安装在 PCB 上。虽然这听起来像是将 PCB 按比例缩小以安装到元 PCB 上,但这并不是那么容易。任何此类组装过程都需要检查和测试以确保质量,但用于检查和测试 PCB 的工具不一定适用于封装级别。都是SMT,但是根据使用的材料和中介层特征的尺寸不同,需要不同的设备。用于基板的材料大批量商用 PCB 通常由 FR-4 制成,FR-4 是一种玻璃纤维/环氧树脂组合,几十年来一直是 PCB 的最爱。虽然它可以缩小用于小型夹层卡和其他小型电路板,但最小线间距以密耳为单位,而不是微米。最小间距通常在 5 或 6 密耳范围内(对于特殊应用会稍微低一些),这意味着超过 100 微米。



       图1:由 FR-4 制成的典型 PCB。资料来源:Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0(通过维基共享资源)转换为微米很有用,因为高级封装基板可以支持以微米为单位的尺寸。所以马上就会有一个数量级的立即收缩。它们在微米领域的确切位置也取决于基板材料。在描述封装内看起来像“迷你 PCB”的东西时,似乎使用了两个词。有时它们被简单地称为基板,而有时它们被称为中介层。似乎没有正式的定义将基板与中介层区分开来,但在此上下文中的常见用法似乎是将基板应用于有机材料,将中介层应用于无机材料。(从技术上讲,中介层是基板。)PCB 可能有很多层用于复杂的布线和屏蔽,但基板和中介层往往只有很少的层 - 可能只有一层,通常称为再分布层 (RDL)。有机基板通常用于所谓的面板应用中。这些类似于半导体,因为多个单元在被切割成单个单元之前被制造在一个大块上。最大的区别在于,由于它们的制造方式,面板可以是矩形的,这意味着在切割它们时不会浪费任何东西。该技术主要来源于显示行业。“为什么方形芯片在圆形晶圆上工作并不是因为晶圆是适合方形物体的理想选择,”Ledford 说。“这是因为这就是拉硅锭的方式。” 因此,矩形中介层最终会从圆形晶圆中分离出来,这意味着边缘会产生浪费。




       图 2:晶圆强制将矩形拟合到圆形上,导致一些浪费。面板以矩形开始,以牺牲尺寸为代价更好地利用空间。资料来源:日月光玻璃是另一个处于开发早期阶段的有前途的候选者。“玻璃既可以是圆形的,也可以是方形的,”莱德福德指出。玻璃基板也常被称为中介层。这就是 SMT 基板的三种基本变体:PCB、面板和中介层。它们具有显着的成本和尺寸差异。

 

       结论:总而言之,必须使用主要来自半导体领域的技术来制造、检查和测试高级封装内的表面贴装器件。虽然许多想法可能起源于 PCB,但将 PCB 方法缩小到足够低通常是不切实际的。由于封装是半导体制造过程的自然组成部分,因此先进封装承载了大部分半导体遗产也就不足为奇了。但是,将元件连接到基板表面的基本原理可以追溯到 PCB 世界。当缩小到接近半导体的尺寸时,它看起来非常不同。

       

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