La caractéristique essentielle des produits électroniques grand public réside dans leur miniaturisation et leur diversification. En raison de ces deux tendances majeures, les technologies d’assemblage appliquées aux produits électroniques grand public deviennent de plus en plus complexes, ce qui confère un rôle accru au contrôle du processus d’assemblage. Avec le développement de la diversification et le raccourcissement constant du cycle de vie, la réduction des délais d’investissement, les rotations rapides, la production en flux et la fabrication accélérée sont devenues nécessaires.
Cet article abordera la tendance du développement de l’assemblage des produits électroniques grand public sous les angles des composants, des substrats et des technologies d’assemblage.
Développement de circuits intégrés (CI)
Le principal axe de développement des composants destinés aux produits électroniques grand public est la miniaturisation et l’intégration. En ce qui concerne les circuits intégrés (CI), la miniaturisation peut être obtenue grâce à l’utilisation de bumps (généralement de la brasure eutectique) pour remplacer les broches dans la réalisation de l’interconnexion. Bien que les bumps puissent constituer une excellente alternative aux broches pour gagner de la place, l’économie d’espace devient limitée pour les BGA (ball grid array) avec un pas de 0,8 mm ou plus. L’espace ne peut être utilisé de manière optimale que si l’on adopte des boîtiers CSP (chip-scale package) avec un pas d’au plus 0,4 mm. De nombreux produits électroniques grand public modernes reposent aujourd’hui sur les CSP pour atteindre la miniaturisation, notamment les produits portables, les appareils portés sur soi, etc.
La CSP peut être classée en cinq catégories :
• CSP à base de substrat rigide
• CSP à base de substrat flexible
• CSP personnalisé basé sur un leadframe (LFCSP)
• Boîtier CSP à redistribution au niveau de la tranche (WLCSP)
• Boîtier CSP à puce retournée (FCCSP)
En ce qui concerne la miniaturisation, le WLCSP suscite le plus d’intérêt. Il est formé avant d’être découpé en tranches, ce qui a pour conséquence que la taille du boîtier est plus petite que celle de la tranche. La plupart des WLCSP redistribuent les plots sur la tranche et y déposent des billes de soudure. Ils peuvent être considérés comme un type de puces retournées (flip chips).
La fiabilité des WLCSP est particulièrement préoccupante lorsqu’ils sont prêts à être assemblés sur une carte à substrat FR4. Étant donné que le silicium et le PCB (printed circuit board) ont des CTE (coefficients de dilatation thermique) différents, la taille de la plus grande tranche de silicium est limitée. Par conséquent, le WLCSP est principalement utilisé sur des circuits intégrés avec un petit nombre de broches.
Lorsque les circuits intégrés comportant un grand nombre de broches exigent une miniaturisation en hauteur, il est nécessaire de recourir à la technologie flip‑chip. En réalité, la différence entre le flip‑chip et le WLCSP devient de plus en plus floue. Le premier se caractérise par un pas plus petit, généralement compris entre 100 μm et 150 μm.
Par rapport aux boîtiers à broches en plomb, comme par exemple le QFP (quad flat package), les BGA et CSP présentent un coût plus élevé. En outre, un coût bien plus important doit être pris en compte pour le substrat de carte, car plusieurs couches et des microvias sont souvent nécessaires en ce qui concerne l’interconnexion d’E/S.
Le principal inconvénient du WLCSP et du flip‑chip réside dans l’absence de standardisation de leurs dimensions. La taille du boîtier est équivalente à celle de la tranche, de sorte que le boîtier peut avoir n’importe quelle taille. Pour éviter la demande de sockets de test, plateaux et feuilles personnalisés, il est préférable de mettre en œuvre plusieurs opérations en WLCSP.
Tendance de développement des dispositifs passifs et discrets
Le plus petit composant passif est le 01005 (0,4 × 0,2 mm). Une autre méthode pour réduire la taille des composants passifs consiste à les intégrer sur une puce en silicium ou sur du verre.
Certains composants comme les transistors peuvent également être encapsulés en WLCSP. La redistribution peut être effectuée sur la face avant de la tranche par métallisation sur des vias dans la puce en silicium ou dans une rainure. La puce en silicium et la rainure peuvent être réalisées par perçage laser, dont l’inconvénient est de pouvoir générer des débris.
La troisième méthode pour réduire la taille des composants passifs consiste à les intégrer dans le substrat, ce qui sera abordé dans la suite de cet article.
L’application de modules est une tendance potentielle de développement qui intègre des circuits intégrés et des composants passifs sur une couche de câblage, puis les assemble ou les connecte sur une carte de substrat. Lorsqu’il s’agit de modules haute fréquence ou d’applications à forte consommation d’énergie, un substrat céramique est utilisé.
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour déposer des billes de soudure sur les BGA, CSP, puces retournées et modules, parmi lesquelles la méthode la moins coûteuse consiste à fabriquer les billes de soudure en imprimant de la pâte à braser à travers un pochoir. Ensuite, un brasage par refusion est réalisé après nettoyage du flux. Afin d’obtenir un meilleur effet de nettoyage, on utilise généralement une pâte à braser lavable à l’eau. La méthode d’impression permet d’atteindre une taille de bosse maximale, qui dépend principalement des aspects suivants :
• Un espace suffisant doit être laissé pour être compatible avec l’ouverture du pochoir.
• Épaisseur du pochoir
• Ingrédient métallique de la pâte à braser
• Présence de défauts tels que des pontages
Tendance de développement des substrats de circuits imprimés
En raison de la tendance de développement dominante des produits d’électronique grand public, à savoir la miniaturisation et la diversification, les circuits imprimés multicouches rigides traditionnels seront constamment remplacés par des microvias rigidescircuits imprimés multicouchesetcircuits imprimés flexibles. En outre, davantage de circuits imprimés sont utilisés comme couches de raccordement de fils pour les BGA et les CSP.
En outre, l’intégration de composants passifs dans le substrat constitue une autre tendance de développement pour les substrats. Ce type de substrat permet d’économiser davantage d’espace et offre de meilleures performances électriques ; il est également adapté à l’intégration de condensateurs, de résistances et d’inductances.
Tendance de développement de la technologie de soudage
La tendance à la miniaturisation des composants exige des exigences plus élevées en matière de technologie de soudage.
En fonction de la taille de puce des flip chips et des WLCSP, il est nécessaire de répondre aux exigences de haute fiabilité en remplissant de soudure la partie inférieure. Lorsque du flux visqueux est utilisé pour l’interconnexion des flip chips, le type de flux visqueux affecte les performances de la soudure de remplissage inférieur.
Tendance de développement de la conscience de la protection de l’environnement
La protection de l’environnement commence à jouer un rôle important à prendre en compte dans l’assemblage électronique. De nos jours, la conception se concentre à la fois sur l’assemblage et la décomposition afin que les matériaux puissent être réutilisés.
Pour empêcher le plomb de polluer l’environnement, il faut utiliser une pâte à braser sans plomb. Jusqu’à présent,L’absence de plomb et le respect de l’environnement sont devenus des considérations essentielles pour les fabricants de produits électroniques.
Outre la pâte à braser sans plomb, il convient également d’utiliser des matériaux de revêtement sans plomb et des matériaux de revêtement pour composants. Toute la pâte à braser sans plomb, les circuits imprimés et les matériaux de revêtement des composants doivent non seulement être évalués sur le plan technologique, mais leur impact sur l’environnement doit aussi être soigneusement pris en compte et déterminé. Du point de vue de la fabrication, un alliage sans plomb temporaire est optimal. Mais comparé à la pâte à braser au plomb, il ne peut plus être utilisé s’il est nuisible à l’environnement lors de la fabrication, de l’utilisation ou du traitement des déchets.
PCBCart compétent dans l’assemblage de produits d’électronique grand public
PCBCart couvre un si large éventail d’applications que l’assemblage de produits d’électronique grand public n’en constitue qu’une partie. Conformément à la tendance à la miniaturisation et à la diversification des produits électroniques grand public, PCBCart s’efforce d’améliorer en permanence ses capacités d’assemblage. À ce jour, nous sommes en mesure de traiter des composants avec un pas aussi faible que 0,35 mm et des CMS à partir du format 01005. En outre, vous pouvez également compter sur nous pour le refusion et la soudure à la vague sans plomb. Pour plus d’informations sur nos capacités en matière d’assemblage, veuillezcontactez-nousOu bien, vous pouvez cliquer sur le bouton ci-dessous pour soumettre une demande de devis pour vos besoins d’assemblage de produits électroniques grand public. C’est totalement GRATUIT !
Demande de devis GRATUIT pour l’assemblage de PCB
Ressources utiles
•Applications et types de circuits imprimés pour l’industrie de l’informatique et de l’électronique grand public
•Exigences relatives aux fichiers de conception pour garantir un assemblage de PCB efficace
•Comment obtenir un devis précis pour vos besoins d’assemblage de PCB
