размере либо в общей стоимости электронного модуля. Пайка BGA является
отработанным и очень устойчивым процессом при наличии технологического
оборудования и материалов надлежащего класса. С другой стороны, по
сравнению с другими корпусами ИС, ремонт электронных модулей и визуальный
контроль выводов BGA затруднены.
Интерес к BGA гораздо выше в Северной Америке, чем в Японии и Азии в
целом. Более или менее заметные объемы в производстве этих компонентов
были достигнуты в 1996 г., но составили только 50 млн штук. С тех пор их
потребление растет очень быстро, поскольку его стимулирует большой интерес
электронной отрасли мира к сложным компонентам с большим количеством
каналов ввода/вывода.
Компоненты CSP (Chip-Scale Packages)
Малоизвестные отечественным технологам компоненты CSP пока не прошли
период своего «младенчества» также в Японии и США. Тем не менее ведется
работа по изучению всего изобилия возможных конструктивов и форм, например
возможностей расположения выводов по заказу потребителя или подача
компонентов в сборочные линии непосредственно из «вафельницы» (wafer)
производителя.
В общем, CSP обычно определяется как компонент, размером не более, чем на
20 % превышающий размер самого кристалла. Первоочередными областями
применения этих компонентов являются микросхемы памяти (особенно, флэш),
микросхемы управления (аналого-цифровые преобразователи, логические схемы
с низким количеством каналов входа/выхода и микроконтроллеры), схемы
цифровой обработки (например, процессоры цифровой обработки сигнала
(DSP)), а также микросхемы специального применения (ASIC) и
микропроцессоры.
В компонентах CSP просматривается хорошая альтернатива флип-чипам,
поскольку очевидны преимущества стандартного расположения контактных
площадок, возможностей теста и прожига, а также отсутствия необходимости в
специальном техпроцессе подготовки чипа. Однако широкое применение CSP
следует ожидать не ранее, чем через несколько лет. Под большим вопросом в
настоящий момент стоит надежность компонентов и их конкурентоспособная
цена. Кроме того, инфра-структура CSP до сих пор находится в зачаточном
состоянии.
Тем не менее много компаний, в том числе ряд очень крупных, ведут
серьезную работу над этими критическими вопросами и уже в настоящее время
производят высокофункциональные микросхемы, используя корпуса CSP.
Компоненты флип-чип (flip chip)
Эти компоненты заслуженно завоевали свое место под солнцем благодаря своим
очевидным преимуществам, к которым относятся:
* экономия места на печатной плате;
* небольшая высота и незначительный вес;
* снижение стоимости материалов;
* сокращение длины соединений, что обеспечивает лучшие электрические
параметры;
* меньшее количество соединений, что сокращает количество потенциальных
узлов отказа и обеспечивает более эффективное распределение тепловой
энергии.
Но как и все остальные, эта популярная технология, в последние годы в
чем-то символизирующая передовые тенденции технологии монтажа на
поверхность (SMD), имеет и свои минусы, вызывающие беспокойство:
* дороговизна технологии прикрепления (полусферических) выводов к
кристаллу;
* чрезвычайно плотная разводка платы под посадочное место для флип-чипа,
что приводит к повышению расходов на голую плату;
* больший объем работы технологов по оптимальному выбору флюсующих
веществ и адгезивов в зависимости от вида флип-чипа, подложки и
процесса;
* трудности в контроле качества техпроцесса флип-чипов, а также ремонта
плат с их применением.
Кроме того, до сих пор не решен вопрос со стабильно высоким уровнем выхода
годных кристаллов. Время цикла сборочной системы с применением технологии
флип-чип может быть довольно долгим из-за этапов нанесения специальных
материалов и процессов их отверждения. Особое внимание должно быть
обращено на распределение тепловой энергии для обеспечения высокой
надежности сборки.
Инфраструктура поддержки технологии флип-чип для электронной индустрии до
сих пор развита не столь сильно, как других стандартных технологий.
Баланс всех вышеперечисленных факторов приводит к тому, что соотношение
инвестиций и преимуществ при внедрении технологии флип-чип практически
целиком зависит от конкретного применения и конечного электронного модуля.
Хотелось бы выделить следующие особенности в развитии технологии флип-чип:
* 60 % всего мирового потребления флип-чипов приходится на микросхемы с
низким числом каналов ввода/вывода, используемых в производстве
электронных часов и автомобильной электроники;
* далее следуют микросхемы со средним числом каналов ввода/вывода,
используемые в драйверах дисплеев, модулях формата PCMCIA, а также
изделиях компьютерной техники большего формата;
* и, наконец, микросхемы с числом каналов ввода/вывода от 2000 и выше, в
которых используются исключительно кристаллы высокой степени
надежности, как правило, монтируемые на керамические подложки;
* использование флип-чипов в изделиях высокой степени надежности будет
сильно зависеть от отработки надежной и повторяемой технологии их
производства/подготовки;
Ожидается рост использования флип-чипов в портативных средствах связи,
что, вероятно, будет актуально и для электроники России в ближайшие
несколько лет, а также в изделиях компьютерной техники высокой степени
сложности.
Корпусированный флип-чип будет иметь не худшие перспективы, чем открытый
флип-чип, монтируемый на печатную плату (FCOB).
Современные тенденции в развитии корпусных технологий для SMD монтажа .
Пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы, индуктивности и др.), а
также дискретные полупроводники имеют сегодня такое широкое применение,
которые трудно было прогнозировать десять лет назад. Например, процент
дискретных компонентов для ИС растет с появлением каждой новой модели
мобильных телефонов. Так, число пассивных компонентов в мобильном телефоне
с 450 в 1998 году возросло до 600 в 2000 г. За счет увеличения диапазона
рабочих частот увеличивается доля дискретных компонентов и на материнских
платах. Если процессор Intel 486 содержал 124 пассивных компонента, то
Pentium III содержит уже 440.
Данные тенденции требуют уменьшения габаритных размеров компонентов для
поверхностного монтажа и увеличения их функциональных возможностей. В
отличие от ИС, для дискретных компонентов тип корпуса имеет первостепенное
значение. В частности, для резисторов и индуктивностей именно дизайн
является ключевым моментом выбора изделия. Тем не менее, основная
тенденция здесь - не создание новых миниатюрных типов корпусов, а
улучшение качественных характеристик компонентов в уже существующих SO
корпусах.
На сегодняшний день существует множество SMD корпусов, но, тем не менее,
не всегда широко применяемые компоненты доступны в этих типах корпусов.
Поскольку внедрение новых типоразмеров требует длительного периода для
настройки и наладки оборудования автоматизированных линий производства,
наиболее предпочтительный выбор для потребителя - это расширение
параметров спецификации компонентов. Примером этому могут служить
резисторы и индуктивности в корпусе 0805, резистивные делители в корпусе
SOT-23 и мощные MOSFET в SC-70.
Другая тенденция в развитии корпусных технологий - это замена компонентов
с выводами для пайки на плату SMD версией, что способствует более
рациональному использованию площади печатной платы. Универсальным примером
здесь могут служить резисторы с высокой мощностью рассеивания (3Вт) и с
сопротивлением 1 мОм размером 11.6 х 7 мм.
Несмотря на непрерывный процесс развития дизайна электронных компонентов,
неискоренимо вечное стремление разработчиков к еще большему уменьшению
размеров параллельно с улучшением показателей теплопроизводительности. В
первую очередь это относится к диодам, мощным резисторам и транзисторам.
Например, новый чипсет ChipFET power MOSFET имеет новый корпус,
напоминающий корпус 0805 чип-резистора при значительно улучшенных тепловых
показателях. 1206-8 ChipFET размером 3.05 х 1.80 мм компактнее корпуса
SOT-23 и при этом имеет его эксплуатационные данные соответствуют TSOP-6.
Иногда, даже незаметные нововведения имеют решающее значение. Например,
корпус круглых диодов всегда вызывал множество проблем при
высокоскоростной сборке на автоматизированных линиях производства.
Решением этой проблемы стали корпуса типа QuadroMELF или MicroMELF.
Отдельную нишу в развитии корпусных технологий для поверхностного монтажа
занимает интеграция компонентов в единый корпус. Например, тонкопленочные
резисторные сборки VSSR и VTSR включают в себя до 23 резисторов в одном
SMD или SO корпусе. Интеграция большого числа пассивных и активных
компонентов в один стандартный корпус заметно экономит место на плате и
значительно снижает конечную стоимость продукта.
Всего лишь несколько лет назад компоненты в корпусах TAB (Tape Automated
Bonding) и соответствующая технология их подготовки, монтажа и пайки,
казалось, устоялись в качестве переднего края стандартной промышленной
технологии. Сегодня же технологии монтажа флип-чипов (flip chip) или BGA
(Ball Grid Array) значительно укрепились на рынке и могут также
претендовать на стандартные. Нельзя не отметить такое явление, как
«нестандартные компоненты» (odd form components), которые время от времени
осложняют жизнь технологам, заставляя их, в буквальном смысле слова,
продевать нитку в иголку с ушком втрое меньшего диаметра.
Также хотелось бы перечислить некоторые иные весомые тенденции в
сборочно-монтажной индустрии, имеющие место в настоящее время:
* сборочные системы все более и более будут полагаться на программное
обеспечение и зависеть от него;
* будет улучшаться коэффициент использования оборудования;
* качественные показатели сборки плат (в первую очередь реальные
коэффициенты дефектов сборки) будут улучшаться, вовлекая в этот
процесс все большее число производителей оборудования;
* ожидается сокращение удельной стоимости монтажа компонента, как
простого, так и сложного;
* ожидается увеличение производительности в пересчете на 1 м2 площади
помещения;
* как противовес проверенным и доминирующим концепциям
сборочно-монтажных линий будет продолжаться проработка альтернативных
концепций и оборудования в целях поиска преимуществ в конкуренции.
Главным направлением при производстве электронных модулей остается
снижение себестоимости сборки при поддержании стабильно высокого уровня
качества. Проблемы себестоимости волнуют как фирмы-производители своих
собственных изделий, так и фирмы, работающие под заказ.
Ужесточаются требования к большей контролируемости и предсказуемости
сборочно-монтажных процессов. К примеру, показатели точности монтажа
SMD-компонентов предоставляются ведущими производителями с привязкой к
уровню распределения погрешности не хуже 5s (сигма). Практически ушел в
прошлое стандарт 3s — сейчас им пользуются только для спецификации
оборудования, рассчитанного на работу с самыми простыми компонентами.
Достаточно обязательным стало и предоставление данных по окончательному
коэффициенту дефектов сборки, вызванных самим оборудованием. Этот
коэффициент также зависит от сложности обрабатываемых компонентов, но для
критически сложных ИС не должен быть хуже 50 DPM (Defects per Million),
или, в более привычном процентном выражении, 99,995 % годных.
Неоспоримым фактом является то, что общемировое потребление дискретных
пассивных компонентов, или чип-компонентов, продолжает свой быстрый рост.
Если текущие темпы роста будут сохраняться, то общее потребление индустрии
очень скоро достигнет одного триллиона чип-компонентов. Из этого
количества наибольшие процентные доли приходятся на автомобильную
электронику (30 %), средства связи (20 %) и производство компьютерной
техники (10 %).
Относительное количество чипов в процентном отношении к общему числу
компонентов на печатной плате в последние годы возросло также вследствие
увеличения количества каналов ввода/вывода в среднем электронном модуле.
Однако эта тенденция может и измениться, в первую очередь, из-за более
широкого применения пассивных слоев на подложках и увеличения интеграции
кремния.
Ссылки:
www.itis.spb.ru/win/smd/smdintro.htm
www.kazus.ru
www.dialelectrolux.ru
www.bluesmobil.com
http://un7ppx.narod.ru/info/smd/packet.htm
http://cd-electronics.narod.ru/smd/packet.htm
www.elcp.ru
www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/02_02/stat_120.htm
www.platan.ru/news/news351.html
0x01 graphic
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
