Die wesentliche Eigenschaft von Unterhaltungselektronikprodukten liegt in ihrer Miniaturisierung und Diversifizierung. Aufgrund dieser beiden führenden Trends werden die in Unterhaltungselektronikprodukten eingesetzten Montagetechnologien zunehmend komplexer, was die Bedeutung der Steuerung des Montageprozesses weiter erhöht. Mit der Entwicklung der Diversifizierung und einer sich ständig verkürzenden Lebensdauer werden eine Verkürzung der Investitionszeit, schnelle Durchlaufzeiten, Fließfertigung und eine rasche Produktion gefordert.
Dieser Artikel wird die Entwicklungstendenzen der Montage in der Unterhaltungselektronik aus den Perspektiven von Komponenten, Substraten und Montagetechnologien erörtern.
Entwicklung integrierter Schaltkreise (ICs)
Die primäre Entwicklung von Komponenten für Unterhaltungselektronik ist Miniaturisierung und Integration. Was ICs betrifft, kann Miniaturisierung durch den Einsatz von Bumps (in der Regel eutektisches Lot) zur Ersetzung von Anschlussdrähten für die Realisierung der Interkonnektivität erreicht werden. Obwohl Bumps aus Platzgründen eine hervorragende Alternative zu Anschlussdrähten darstellen können, ist die Platzeinsparung bei BGA (Ball Grid Array) mit einem Pitch von 0,8 mm oder mehr begrenzt. Der Raum kann erst dann optimal genutzt werden, wenn CSP (Chip-Scale Package) mit einem maximalen Pitch von 0,4 mm eingesetzt wird. Viele moderne Produkte der Unterhaltungselektronik sind heutzutage auf CSP angewiesen, um Miniaturisierung zu erreichen, darunter tragbare Geräte, Wearables usw.
CSP kann in fünf Kategorien eingeteilt werden:
• Starres, substratbasiertes CSP
• CSP auf flexibler Substratbasis
• Kundenspezifisches Leadframe-basiertes CSP (LFCSP)
• Chip-Scale-Package mit Wafer-Level-Umverdrahtung (WLCSP)
• Flip-Chip-CSP (FCCSP)
Was die Miniaturisierung betrifft, stößt WLCSP auf das größte Interesse. Es wird gebildet, bevor es in einzelne Chips vereinzelt wird, was dazu führt, dass die Gehäusegröße kleiner ist als die des Wafers. Die meisten WLCSPs verteilen die Pads auf dem Wafer neu und setzen Lötbälle auf. Sie können als eine Art Flip-Chip betrachtet werden.
Die Zuverlässigkeit von WLCSPs ist besonders kritisch, wenn sie auf FR4-Substratplatinen montiert werden sollen. Da Silizium und Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) unterschiedliche CTE-Werte (Koeffizienten der thermischen Ausdehnung) aufweisen, ist die Größe des größten Wafers begrenzt. Daher wird WLCSP hauptsächlich bei ICs mit einer geringen Anzahl von Pins eingesetzt.
Wenn ICs mit einer großen Anzahl von Pins eine Miniaturisierung in der Höhe erfordern, muss auf Flip‑Chip‑Technologie zurückgegriffen werden. Tatsächlich wird der Unterschied zwischen Flip‑Chip und WLCSP zunehmend undeutlich. Ersteres zeichnet sich durch einen kleineren Pitch aus, der üblicherweise im Bereich von 100 μm bis 150 μm liegt.
Im Vergleich zu Gehäusen mit Anschlussdrähten, zum Beispiel QFP (Quad Flat Package), weisen BGA und CSP höhere Kosten auf. Darüber hinaus müssen deutlich höhere Kosten für das Substrat in Kauf genommen werden, da für die I/O‑Verschaltung häufig mehrere Lagen und Microvias erforderlich sind.
Der größte Nachteil von WLCSP und Flip-Chip liegt in ihrer fehlenden Standardisierung hinsichtlich der Größe. Die Gehäusegröße entspricht der des Wafers, sodass das Gehäuse jede beliebige Größe haben kann. Um Anforderungen nach kundenspezifischen Test-Sockeln, Trays und Folien zu vermeiden, ist es am besten, mehrere Arbeitsschritte in WLCSP zu integrieren.
Entwicklungstrend passiver und diskreter Bauelemente
Das kleinste passive Bauelement ist 01005 (0,4 × 0,2 mm). Eine weitere Methode zur Verkleinerung passiver Bauelemente besteht darin, sie in Siliziumchips oder Glas zu integrieren.
Einige Bauelemente wie Transistoren können ebenfalls in WLCSP verpackt werden. Die Umverdrahtung kann auf der Vorderseite des Wafers durch Beschichtung auf Durchkontaktierungen im Siliziumchip oder in Nuten erfolgen. Siliziumchip und Nuten können durch Laserbohren erzeugt werden, dessen Nachteil darin besteht, dass möglicherweise Rückstände entstehen.
Die dritte Methode zur Verringerung der Größe passiver Bauelemente besteht darin, sie in das Substrat zu integrieren, was im späteren Teil dieses Artikels erläutert wird.
Die Modulapplikation ist ein potenzieller Entwicklungstrend, bei dem integrierte Schaltungen (ICs) und passive Bauelemente auf einer Verdrahtungsebene integriert und anschließend auf einer Substratplatine montiert oder mit ihr verbunden werden. Bei Hochfrequenzmodulen oder Anwendungen mit hohem Energieverbrauch wird ein Keramiksubstrat eingesetzt.
Es gibt mehrere Verfahren, um Lotkugeln auf BGA-, CSP-, Flip-Chips und Modulen aufzubringen, von denen das kostengünstigste darin besteht, Lotkugeln herzustellen, indem Lotpaste durch eine Schablone gedruckt wird. Anschließend wird das Reflow-Löten durchgeführt und das Flussmittel entfernt. Um eine bessere Reinigungswirkung zu erzielen, wird in der Regel wasserlösliche Lotpaste verwendet. Das Druckverfahren ist in der Lage, die maximale Höckelgröße zu erreichen, was hauptsächlich von den folgenden Aspekten abhängt:
• Es sollte ausreichend Platz gelassen werden, um mit der Schablonenöffnung kompatibel zu sein.
• Schablonendicke
• Metallbestandteil der Lötpaste
• Vorhandensein von Defekten wie Brückenbildung
Entwicklungstrend von Substratplatinen
Aufgrund des führenden Entwicklungstrends bei Unterhaltungselektronikprodukten, nämlich Miniaturisierung und Diversifizierung, werden herkömmliche starre mehrlagige Leiterplatten kontinuierlich durch starre Microvia-Leiterplatten ersetzt.mehrlagige LeiterplattenundFlexible LeiterplattenAußerdem werden mehr Leiterplatten als Drahtanschluss-Schichten für BGAs und CSPs verwendet.
Außerdem ist das Einbetten passiver Bauelemente in das Substrat eine weitere Entwicklungstendenz für Substrate. Diese Art von Substraten spart mehr Platz und bietet bessere elektrische Eigenschaften und eignet sich zudem für die Integration von Kondensatoren, Widerständen und Induktivitäten.
Entwicklungstrend der Löttechnologie
Der Miniaturisierungstrend bei Bauteilen stellt höhere Anforderungen an die Löttechnik.
Basierend auf der Chipgröße von Flip-Chips und WLCSP ist es notwendig, die Anforderung an hohe Zuverlässigkeit durch das Auffüllen von Lot an der Unterseite zu erfüllen. Wenn für die Flip-Chip-Interkonnektion viskoses Flussmittel verwendet wird, beeinflusst die Art des viskosen Flussmittels die Leistung des unterfüllenden Lots.
Entwicklungstrend des Umweltbewusstseins
Der Umweltschutz beginnt eine bedeutende Rolle in der Elektronikmontage zu spielen. Heutzutage konzentriert sich das Design sowohl auf die Montage als auch auf die Zerlegung, damit Materialien wiederverwendet werden können.
Um zu verhindern, dass Blei die Umwelt verschmutzt, muss bleifreie Lötpaste verwendet werden. Bis jetzt,Bleifreiheit und Umweltfreundlichkeit sind für Elektronikhersteller zu einer wesentlichen Überlegung geworden.
Abgesehen von bleifreiem Lotpaste sollten auch bleifreie Beschichtungsmaterialien und Bauteilbeschichtungsmaterialien verwendet werden. Alle bleifreien Lotpasten, Leiterplatten und Bauteilbeschichtungsmaterialien sollten nicht nur aus technologischer Sicht bewertet werden, sondern auch ihr Einfluss auf die Umwelt muss sorgfältig berücksichtigt und ermittelt werden. Aus der Perspektive der Fertigung ist eine temporäre bleifreie Legierung optimal. Im Vergleich zu bleihaltiger Lotpaste kann sie jedoch nicht mehr verwendet werden, wenn sie während der Herstellung, Anwendung oder Abfallverarbeitung schädlich für die Umwelt ist.
PCBCart – kompetent in der Montage von Unterhaltungselektronik-Produkten
PCBCart deckt ein so breites Spektrum an Anwendungen ab, dass die Montage von Unterhaltungselektronikprodukten nur einen Teil davon ausmacht. Entsprechend dem Trend zur Miniaturisierung und Diversifizierung von Unterhaltungselektronikprodukten ist PCBCart stets bemüht, seine Montagefähigkeiten zu verbessern. Bis jetzt sind wir in der Lage, Bauteile mit einem Pitch von nur 0,35 mm und SMDs ab Größe 01005 zu verarbeiten. Darüber hinaus können Sie von uns auch bleifreies Reflow- und Wellenlöten erwarten. Für weitere Informationen über unsere Fähigkeiten im Bereich der Montage wenden Sie sich bitte an uns.Kontaktieren Sie unsOder Sie können auf die Schaltfläche unten klicken, um eine Angebotsanfrage für Ihre Anforderungen an die Montage von Unterhaltungselektronik zu stellen. Das ist völlig KOSTENLOS!
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