Le processus de développement de la technologie d’assemblage de surfaces

Contexte de l'émergence de la technologie d'assemblage de surfaces

Au cours de la dernière décennie, le développement rapide de la technologie des applications électroniques a montré trois caractéristiques importantes.

(1) Intelligentisation : convertissez les signaux de quantités analogiques en quantités numériques et traitez-les avec des ordinateurs.

(2) Multimédia : La transformation et le développement de l'échange d'informations textuelles vers l'échange d'informations sonores et images, rendant les appareils électroniques plus humains et plus profonds dans la vie et le travail des gens.

(3) Mise en réseau : utilisez la technologie réseau pour connecter des systèmes indépendants.La transmission d’informations à haut débit et haute fréquence permet le partage de ressources entre unités, régions, pays et même dans le monde.Les exigences de cette tendance de développement et de la demande du marché pour la technologie d’assemblage de circuits sont :

(4) Haute densité : la quantité d'informations traitées par les produits électroniques par unité de volume augmente.

(5) Vitesse : La quantité d’informations traitées par unité de temps est augmentée.

(6) Standardisation : la demande diversifiée des utilisateurs pour les produits électroniques a transformé la production de masse d'un petit nombre de variétés en un système de production de variétés multiples et de petits lots, ce qui entraînera inévitablement des exigences de normalisation plus élevées pour les composants et les méthodes d'assemblage.Ces exigences imposent une révolution dans le processus d'insertion de composants électroniques sur des PCB à substrat traversant, et la technologie d'assemblage de produits électroniques passera inévitablement au SMT de manière globale.

2. Un bref historique du développement de la technologie d'assemblage de surfaces

Un bref historique du développement de la technologie d'assemblage de surfaces La technologie d'assemblage de surfaces a été développée à partir de la technologie de fabrication de circuits de composants. Des années 1970 à nos jours, le développement du SMT est passé par trois étapes :

La première étape (1970-1975) : L'objectif technique principal est d'appliquer des composants de puces miniaturisés aux circuits hybrides (appelés circuits à couches épaisses dans notre pays). De ce point de vue, SMT a apporté une contribution significative au processus de fabrication et au développement technologique des circuits intégrés. circuits;dans le même temps, le SMT a commencé à être largement utilisé dans les montres électroniques à quartz civiles, les calculatrices électroniques et d'autres produits.

La deuxième étape (1976-1985) : les produits électroniques ont été rapidement miniaturisés et multifonctionnels, et ont commencé à être largement utilisés dans les appareils photo, les casques radio, les appareils photo électroniques et d'autres produits ;dans le même temps, un grand nombre d'équipements automatisés pour l'assemblage de surfaces ont été développés, le processus d'assemblage et les matériaux de support des composants de puces ont également mûri, jetant les bases du développement rapide du SMT.

La troisième étape (de 1986 à aujourd'hui) : l'objectif principal est de réduire les coûts et d'améliorer encore le rapport performance-prix des produits électroniques.Avec la maturité de la technologie SMT et l'amélioration de la fiabilité des processus, les produits électroniques utilisés dans les domaines militaires et d'investissement (automobiles, ordinateurs, équipements industriels) se sont développés rapidement.Dans le même temps, un grand nombre d'équipements et de méthodes d'assemblage de surfaces automatisés ont vu le jour, permettant de fabriquer des composants de puces. La croissance rapide de l'utilisation des PCB a accéléré la baisse du coût total des produits électroniques.L’un des fondements importants de la technologie d’assemblage de surfaces réside dans les composants d’assemblage de surfaces.Ses besoins de développement et son degré de développement sont également principalement limités par le niveau de développement des composants d'assemblage de surface SMC/SMD.Pour cette raison, l’historique de développement de SMT et l’historique de développement de SMC/SMD sont fondamentalement synchronisés.

Dans les années 1960, la société européenne Philips a développé des micro-dispositifs en forme de bouton montables en surface destinés à être utilisés dans l'industrie horlogère.Ce dispositif est devenu le circuit intégré à petit contour (SOIC) monté en surface actuel. Ses conducteurs sont répartis des deux côtés du dispositif en forme d'aile de mouette.L'entraxe des fils est de 1,27 mm et le nombre de fils peut aller jusqu'à 28 broches ou plus.

Au début des années 1970, le Japon a commencé à utiliser des circuits intégrés QFP (Quad Flat Package) pour fabriquer des calculatrices.Les fils du QFP sont répartis sur les quatre côtés de l'appareil en forme d'aile de mouette.L'entraxe minimum des fils n'est que de 0,65 mm ou moins, et le nombre de fils peut atteindre des centaines de broches.Le dispositif de support de puce au plomb encapsulé dans du plastique (PLCC) développé aux États-Unis a des fils répartis sur les quatre côtés du dispositif.L'entraxe des fils est généralement de 1,27 mm et les fils sont en forme de « J ».Le PLCC occupe une petite zone d'assemblage et les câbles ne se déforment pas facilement.Dans les années 1970, le dispositif entièrement étanche LCCC (Leadless Ceramic Chip Carrier) a été développé, remplaçant les câbles par des plots métallisés répartis sur les quatre côtés de l'appareil.Au début de cette étape, le niveau de SMT était marqué par SMC/SMD avec un entraxe de sonde de 1,27 mm.Dans les années 1980, il a progressivement progressé jusqu'au stade où les SMC/SMD avec des pas de plomb fins de 0,65 mm et 0,3 mm pouvaient être assemblés. Après être entré dans les années 1990, la technologie d'assemblage et l'équipement d'assemblage des SMC/SMD au pas de plomb fin de 0,3 mm sont devenus matures. .Au début des années 1990, le CSP se distinguait par le fait que sa surface de puce et sa surface d'emballage étaient presque égales, qu'il pouvait être traité et testé de la même manière que les circuits intégrés conventionnels en boîtier, qu'il pouvait effectuer un contrôle du vieillissement et qu'il avait de faibles coûts de fabrication.

En 1994, diverses entreprises manufacturières japonaises avaient proposé diverses solutions CSP et depuis 1996, des produits en petites séries sont apparus.Afin de s'adapter à la demande croissante du nombre d'entrées/sorties du même CMS en raison de l'augmentation de l'intégration des circuits intégrés, c'est-à-dire du nombre de broches, le type de réseau de grilles CMS a également été formé depuis les années 1990 en distribuant régulièrement le fils sur toute la surface de montage du CMS.Il a commencé à se développer dans les années 1990 et est rapidement devenu populaire et appliqué.Son produit typique est le dispositif BGA (Ball Grid Array).A ce stade, SMT est compatible avec le développement de SMC/SMD.Tout en développant et en améliorant la technologie d'assemblage à pas ultra-fin avec un espacement des broches de 0,3 mm et moins, elle développe et améliore également la technologie d'assemblage de nouveaux dispositifs tels que BGA et CSP.On peut constater que le retrait continu et les changements des composants montés en surface ont favorisé le développement continu de la technologie d'assemblage.Si la technologie d'assemblage augmente la densité d'assemblage, elle met également en avant de nouvelles exigences techniques et d'uniformité pour les composants.On peut dire que les deux sont interdépendants, se favorisent et se développent. MCM est un circuit intégré hybride avancé qui s'est développé rapidement depuis les années 1990.Il assemble plusieurs puces IC sur un circuit imprimé pour former un bloc de circuit fonctionnel, appelé module multi-puces (MCM)..Étant donné que la technologie MCM consiste à installer plusieurs puces nues directement sur le même substrat et à les emballer dans le même boîtier sans emballage, par rapport au SMT général, sa surface est réduite de 3 à 6 fois et son poids est réduit de plus de 3 fois. On peut dire que la technologie MCM est une extension du SMT.Les fonctions d'un ensemble de MCM sont équivalentes aux fonctions d'un sous-système.Habituellement, le substrat MCM comporte plus de 4 couches de câblage et plus de 100 broches d'E/S, et y connecte les périphériques CS, FC et ASIC.Il représente l'essence de la technologie d'assemblage électronique dans les années 1990 et constitue la cristallisation de la technologie des circuits intégrés à semi-conducteurs, de la technologie microélectronique hybride à couches épaisses et à couches minces et de la technologie des circuits imprimés.La technologie MCM est principalement utilisée dans les ordinateurs ultra-rapides et dans la technologie électronique spatiale.Afin de s'adapter aux exigences d'une densité plus élevée, d'interconnexion multicouche et d'assemblage tridimensionnel, SMT est actuellement dans une nouvelle étape connue internationalement sous le nom de MPT (Microelectronic Packaging Technology, technologie de micro-assemblage).MPT, avec MCM et 3D comme son cœur, utilise des processus de micro-soudage et d'emballage pour assembler des micro-composants (principalement des circuits intégrés hautement intégrés) via un assemblage haute densité, un assemblage tridimensionnel et d'autres méthodes d'assemblage sur des PCB interconnectés multicouches haute densité.Assemblage pour former des produits microélectroniques à structure principale à haute densité, haute vitesse et haute fiabilité (composants, pièces, sous-systèmes ou systèmes).Cette technologie constitue un élément important de la technologie microélectronique actuelle, notamment dans les domaines de pointe et de haute technologie.Il a des perspectives d'application très importantes dans l'aérospatiale, l'aviation, le radar, la navigation, les systèmes de brouillage électronique, les systèmes anti-brouillage, etc. En tant que quatrième génération de technologie d'assemblage électronique, SMT a joué un rôle extrêmement important dans le développement de produits électroniques modernes, notamment dans la miniaturisation, la légèreté, les hautes performances et la haute fiabilité des équipements électroniques de pointe et des équipements électroniques militaires..

3. Tendances de développement de la technologie d'assemblage de surfaces

Depuis son apparition dans les années 1960, la technologie SMT est entrée dans une phase de pleine maturité après plus de 40 ans de développement.Non seulement elle est devenue le courant dominant de la technologie contemporaine d’assemblage de circuits, mais elle continue également à se développer en profondeur.La tendance générale du développement de la technologie d'assemblage de surfaces est la suivante : les composants deviennent de plus en plus petits, la densité d'assemblage de plus en plus élevée et l'assemblage devient de plus en plus difficile.Actuellement, SMT réalise de nouveaux progrès technologiques dans les quatre aspects suivants :

(1) La taille des composants est encore miniaturisée.Parmi les produits microélectroniques produits en série, les composants de la série 0201 (taille du contour 0,6 mm × 0,3 mm), des QFP avec un pas de broche étroit de 0,3 mm ou des circuits intégrés à grande échelle dans de nouveaux boîtiers tels que BGA, CSP et FC ont été produits en grande quantité.utiliser.En raison de la miniaturisation accrue des volumes de composants, des exigences de précision et de stabilité plus élevées ont été mises en avant pour le niveau du processus d'assemblage de surface SMT et le système de positionnement des équipements SMT.

(2) Améliorer encore la fiabilité des produits SMT.Face à l'utilisation généralisée de composants micro-SMT et à l'application de la technologie de soudage sans plomb, dans des températures de fonctionnement extrêmes et des conditions environnementales difficiles, la contrainte provoquée par l'inadéquation des coefficients de dilatation linéaire des matériaux des composants est éliminée pour éviter que ce circuit ne provoque des contraintes. dommage.Les fissures ou les déconnexions internes des cartes, ainsi que les dommages causés par la soudure des composants sont devenus des problèmes à prendre en compte.

(3) Développement de nouveaux équipements de production.Dans le processus de production de masse de produits électroniques SMT, les imprimantes de pâte à souder, les machines de placement et les équipements de soudage par refusion sont indispensables.Ces dernières années, divers équipements de production évoluent vers une haute densité, une vitesse élevée, une haute précision et une multifonctionnalité, et des technologies avancées telles que le positionnement laser haute résolution, les systèmes de reconnaissance optique et visuelle et le contrôle qualité intelligent ont été promues et appliquées.

(4) Technologie d'assemblage de surface de PCB flexible.Avec l'application généralisée des PCB flexibles dans l'assemblage de produits électroniques, l'assemblage de composants SMC sur des PCB flexibles a été dépassé par l'industrie.La difficulté réside dans la manière de répondre aux exigences de positionnement précis de la fixation rigide des PCB flexibles.