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深圳市富佳盛科技有限公司
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| IPC看電子裝配工業(yè)的未來(lái) |
| 新的IPC指引明確了電子裝配工業(yè)的未來(lái)趨勢(shì)和前面的挑戰(zhàn)。
下一個(gè)新技術(shù)將在哪里崩出來(lái)？美國(guó)電子互連工業(yè)(electronic interconnetion industry)最新的國(guó)家技術(shù)指引提供了一系列的發(fā)展趨勢(shì)1。這個(gè)IPC文件介紹了最新的電子互連工藝過程?？墒牵玫揭粋€(gè)完整的答案，這個(gè)IPC的指引應(yīng)該得到工業(yè)分析家的報(bào)告、表面貼裝委員會(huì)2和其它工業(yè)貿(mào)易文章的補(bǔ)充3。
工業(yè)趨勢(shì)
為了評(píng)估裝配技術(shù)的需求，應(yīng)該研究一下可能在為了三到五年內(nèi)發(fā)生的幾個(gè)趨勢(shì)：
表面貼裝，特別是陣列表面貼裝，將繼續(xù)增加，取代通孔元件。陣列技術(shù)將開始取代周圍引腳表面貼裝，就象表面貼裝取代通孔元件包裝一樣。裸裝芯片直接附著到有機(jī)電路板層技術(shù)也將增加。
陣列元件包裝，作為選擇的包裝形式，將取代高輸入/輸出(I/O)的周圍引腳元件?？芍圃煨允峭苿?dòng)這個(gè)取代過程的一個(gè)方面。
無(wú)鉛涂層的使用在未來(lái)四到八年里將大量增加。環(huán)境對(duì)裝配過程的壓力也將繼續(xù)增加。將采用諸如金/鎳/銅、鈀/銅和其它金屬的和/或有機(jī)的保護(hù)性涂層。
PCB將在尺寸和厚度上減少，互連密度上增加。高密度的互連(HDI, high-density interconnect)將作為增加板層數(shù)量的一個(gè)替代方法使用，提供更緊密的布線能力和減少板的尺寸和重量。必須消除板的翹曲以允許芯片規(guī)模包裝(CSP, chip-scale package)和直接芯片附著(DCA, direct chip attach)。
技術(shù)迷霧
元件包裝技術(shù)所描述的變化代表一個(gè)愿望，就是在更小的空間上作更多的東西。這個(gè)愿望的直接結(jié)果就是互連密度的增加。自從有PCB和集成電路以來(lái)，這個(gè)趨勢(shì)一直都是堅(jiān)定不變的。
因此，可預(yù)計(jì)制造過程要面對(duì)許多新的裝配技術(shù)以及與混合技術(shù)相關(guān)的壓力，這混合技術(shù)包括通孔、表面貼裝周圍引腳、表面貼裝球柵陣列(BGA)、CSP、裸芯片附著、小的離散元件貼裝、離散陣列附著、和新的PCB技術(shù)包括HDI和隱埋式離散元件。裝配的挑戰(zhàn)將是越多的互連出現(xiàn)，越多的機(jī)會(huì)犯錯(cuò)。
元件
在日常制造中，陣列包裝已經(jīng)變得更主流。盡管陣列在1997年剛出現(xiàn)，1.27mm的BGA現(xiàn)在很普遍。由于裝配品質(zhì)的理由，陣列包裝比高輸入/輸出(I/O)周圍引腳表面貼裝元件更受歡迎。
CSP和其它的BGA包裝也在不斷出現(xiàn)，間距在1mm或更精細(xì)，其使用在數(shù)量上不斷增加。很多的CSP制造商現(xiàn)在提供疊層式CSP(stacked CSP)，即在包裝內(nèi)部有兩個(gè)，有時(shí)三個(gè)芯片相互堆疊在一起。然后各自芯片引線綁接到基底插座。
裸芯片的使用在增加，或者是引線綁接、倒裝芯片或者是膠劑附著?？墒?，這個(gè)技術(shù)還沒有用到傳統(tǒng)的電路板裝配，因?yàn)橛袊@KGD(known good die)和裝配修理的問題?，F(xiàn)在裸芯片(bare die)比得上許多CSP，因?yàn)闃O端的互連密度包裝技術(shù)。
集成無(wú)源元件
電子工業(yè)將馬上看到集成無(wú)源元件的大量增加。工業(yè)對(duì)建立標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的興趣增加。UL(Underwriters' Laboratories)對(duì)集成無(wú)源技術(shù)認(rèn)證程序的求助要求也在增加。最近確認(rèn)元件短缺的大量報(bào)告是現(xiàn)在的推動(dòng)力，從來(lái)都是重要的成本減低是另一個(gè)因素。
集成無(wú)源元件也將為最終產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)，因?yàn)槌砂賯€(gè)元件可能從板上消失。雖然將得到成本的節(jié)約，但這很可能是短暫的，因?yàn)閷?duì)另外一些功能的追求會(huì)增加更多的特征，把另外一些的元件增加到電路板上。
0201無(wú)源元件
人們已經(jīng)看到另人驚奇的縮小的元件，離散元件包裝從平均的0805縮小到0603。更小的離散元件如0402的使用數(shù)量上正成為主流，0201的出現(xiàn)是作為下一個(gè)通用的尺寸。對(duì)更小離散元件的推動(dòng)帶來(lái)了好處也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。例如，0201的尺寸象鹽粒一樣，為開拓板的資源利用或增加功能提供了巨大機(jī)會(huì)。
將來(lái)那些使用大量這類小元件的公司也可得到散裝喂料的好處。處理、貼裝和檢查這類元件是挑戰(zhàn)。我已經(jīng)聽過許多故事，有人看著他們手上的斑點(diǎn)，認(rèn)為這是從裝配上散落的0201。我能說(shuō)的只是你不要對(duì)這這些元件打噴嚏。
綠色制造問題
含鉛焊錫已經(jīng)存在許多年了。可是，對(duì)環(huán)境的關(guān)注已經(jīng)開始一個(gè)新的努力，去尋找含鉛焊接系統(tǒng)和有機(jī)放射性材料的替代者。在1992年，就有相當(dāng)?shù)呐d趣去尋找錫/鉛焊錫的無(wú)鉛替代品。為這個(gè)努力的立法動(dòng)力還不足以克服工業(yè)的阻力，使得為實(shí)施無(wú)鉛系統(tǒng)所需要的變化非常慢。也沒有足夠的數(shù)據(jù)來(lái)支持電子工業(yè)使用的鉛對(duì)環(huán)境有重大危害的說(shuō)法。
現(xiàn)在，興趣更新了，要求改變的壓力來(lái)自兩個(gè)方向。第一個(gè)是來(lái)自立法，歐洲聯(lián)盟正積極地考慮。有關(guān)電氣與電子設(shè)備中的廢料(WEEE, wastes in electrical and electronic equipment)的法令(WEEE Directive)將在一年后成為法律。象現(xiàn)在所建議的，電氣與電子設(shè)備中廢料的法令(WEEE Directive)包括含鉛焊錫的材料禁止，將在2008年一月生效。雖然這是在歐洲的，這個(gè)指令將影響售賣電子產(chǎn)品到歐洲的所有公司。
主要競(jìng)爭(zhēng)/市場(chǎng)的壓力也在起作用，它比立法壓力更大。日本宣稱制造無(wú)鉛焊錫的消費(fèi)產(chǎn)品是可能的。這些產(chǎn)品在日本銷售，今年將沖擊美國(guó)。日本消費(fèi)者顯示出對(duì)購(gòu)買那些他們認(rèn)為更環(huán)境良性的產(chǎn)品的興趣。這個(gè)興趣也已經(jīng)得到在美國(guó)作的調(diào)查的證實(shí)。市場(chǎng)的壓力之大，它可推動(dòng)立法所不能做到的變化。
在歐洲和日本的公司也已經(jīng)把溴處理火焰阻滯劑的減少或消失作為目標(biāo)，雖然WEEE法令特別免除了FR-4中使用的主要火焰阻滯劑，四溴二苯酚(TBBA, tetrabromo bis-phenol)。WEEE法令是提到其它的火焰阻滯劑，由于對(duì)在焚化期間二惡英(dioxin)和呋喃(furan)形成的關(guān)注?？墒?，TBBA在焚化期間不形成這兩種化合物。盡管如此，在開發(fā)更環(huán)境有好的消費(fèi)產(chǎn)品的努力中，日本和全世界的電路絕緣板制造商都在積極尋找替代產(chǎn)品。
在改變電路基板和連接材料中都存在許多挑戰(zhàn)。最重要的似乎是改變的溫度沖擊。正在研究和使用的大多數(shù)替代合金回流的溫度比錫/鉛合金高得多。由于潮濕敏感對(duì)元件的影響現(xiàn)在還不知道，但是一個(gè)重要關(guān)注。配合這個(gè)關(guān)注的是考慮中的無(wú)鹵絕緣板，大多數(shù)都具有比現(xiàn)有的FR-4材料更低的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(glass transition temperature)。
現(xiàn)在，幾家元件和絕緣材料制造商正在進(jìn)行工作，以使其顧客相信他們的材料將滿足溴化物減少/消失的要求，以及經(jīng)受得住高達(dá)260°C的過程溫度。
EMS輸出增長(zhǎng)
雖然電子制造服務(wù)(EMS, electronic manufacturing service)可能不是一個(gè)新興的趨勢(shì)，但它肯定是一個(gè)擴(kuò)大的趨勢(shì)。EMS工業(yè)在過去兩年增長(zhǎng)巨大。許多原設(shè)備制造商(OEM, original equipment manufacturer)以及決定，外購(gòu)設(shè)計(jì)與制造比把這些當(dāng)作核心能力保留更成本高效。其結(jié)果是EMS的輸出正以O(shè)EM制造兩倍的速度增長(zhǎng)。
隨著OEM將其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和裝配轉(zhuǎn)包合同給他人，那些需要用來(lái)對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)審查的OEM內(nèi)部可利用的精良設(shè)計(jì)(DFX, design for excellence)的技巧將減少。這個(gè)減少是由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD, computer-aided design)系統(tǒng)的消耗和改變、元件包裝技術(shù)的進(jìn)化和裝配/測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步。OEM將要求從他們的EMS提供商得到更多的支持，來(lái)完成精良設(shè)計(jì)(DFX)，這作為一項(xiàng)基本的服務(wù)或額外付費(fèi)的延伸服務(wù)。
隨著及時(shí)到達(dá)市場(chǎng)(time-to-market)作為新產(chǎn)品推廣的主要驅(qū)動(dòng)力，對(duì)DFX分析的傳統(tǒng)檢查方法已不再合乎成本效益。在EMS環(huán)境中，從一開始就要求積極的一致的工程協(xié)作，以確保達(dá)到OEM對(duì)產(chǎn)品可供應(yīng)性、性能和成本的期望。
持續(xù)的挑戰(zhàn)
從事國(guó)家技術(shù)指引(National Technology Roadmap)的專家已經(jīng)為電子裝配工業(yè)指出了及個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)：
用于各種環(huán)境使用的陣列元件包裝的二級(jí)(焊接點(diǎn))附著可靠性模型的研究，包括離散元件陣列。
對(duì)陣列元件包裝的、更好的過程兼容性，包括對(duì)潮氣敏感性的、改進(jìn)的包裝防護(hù)。
改進(jìn)基板，為陣列包裝元件在裝配期間提供更好的平面度。
KGD(known good die)的更好的、成本高效的可獲得性。
HDI 電路板(PWB)技術(shù)的成本高效的可獲得性。
總結(jié)
表一代表了制造業(yè)未來(lái)所期望的進(jìn)化。它展示了與電子裝配有關(guān)的在材料和工藝上所期望的變化。永遠(yuǎn)變化的趨勢(shì)將引起一些小波浪，但是國(guó)家技術(shù)指引將繼續(xù)潛心研究未來(lái)的發(fā)展。 | | | 來(lái)源： 時(shí)間：2013/5/11 10:05:35 |  |
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