La proprietà essenziale dei prodotti di elettronica di consumo risiede nella loro miniaturizzazione e diversificazione. A causa di queste due tendenze principali, le tecnologie di assemblaggio applicate ai prodotti di elettronica di consumo diventano sempre più complesse, rendendo il controllo del processo di assemblaggio ancora più importante. Con lo sviluppo della diversificazione e il costante accorciamento del ciclo di vita, si rende necessario ridurre i tempi di investimento, garantire una rapida rotazione, una produzione a flusso continuo e una produzione rapida.
Questo articolo discuterà la tendenza dello sviluppo dell’assemblaggio dell’elettronica di consumo dalle prospettive dei componenti, del substrato e delle tecnologie di assemblaggio.
Sviluppo di circuiti integrati (IC)
Lo sviluppo principale dei componenti destinati ai prodotti di elettronica di consumo è la miniaturizzazione e l’integrazione. Per quanto riguarda i circuiti integrati (IC), la miniaturizzazione può essere ottenuta tramite l’applicazione di bump (solitamente saldatura eutettica) in sostituzione dei terminali per realizzare l’interconnessione. Sebbene i bump possano essere un’ottima alternativa ai terminali per risparmiare spazio, il risparmio di spazio diventa limitato per i BGA (ball grid array) con un passo di 0,8 mm o superiore. Lo spazio non può essere sfruttato al meglio se non si utilizza il CSP (chip-scale package) con un passo massimo di 0,4 mm. Molti moderni prodotti di elettronica di consumo oggi dipendono dal CSP per ottenere la miniaturizzazione, inclusi prodotti portatili, dispositivi indossabili, ecc.
La CSP può essere classificata in cinque categorie:
• CSP su substrato rigido
• CSP basato su substrato flessibile
• CSP personalizzato basato su leadframe (LFCSP)
• CSP a ridistribuzione a livello di wafer (WLCSP)
• CSP a chip capovolto (FCCSP)
Per quanto riguarda la miniaturizzazione, il WLCSP suscita il maggior interesse. Viene formato prima di essere tagliato in wafer, il che porta al risultato che la dimensione del package è inferiore a quella del wafer. La maggior parte dei WLCSP ridistribuisce i pad sul wafer e applica sfere di saldatura. Possono essere considerati un tipo di flip chip.
L’affidabilità dei WLCSP è particolarmente critica soprattutto quando sono pronti per essere assemblati su schede con substrato FR4. Poiché il silicio e il PCB (printed circuit board) hanno diversi CTE (coefficienti di dilatazione termica), la dimensione del wafer più grande è soggetta a limitazioni. Di conseguenza, il WLCSP è utilizzato principalmente su circuiti integrati con un numero ridotto di pin.
Quando i circuiti integrati con un elevato numero di pin richiedono la miniaturizzazione in altezza, è necessario ricorrere alla tecnologia flip chip. Di fatto, la differenza tra flip chip e WLCSP diventa sempre più sfumata. Il primo presenta un passo più ridotto, solitamente compreso tra 100 μm e 150 μm.
Rispetto ai package con pin di piombo, ad esempio i QFP (quad flat package), i BGA e i CSP presentano un costo più elevato. Inoltre, è necessario affrontare un costo molto più alto per quanto riguarda il substrato del circuito stampato, poiché per l’interconnessione I/O sono spesso richiesti più strati e microvia.
Il principale svantaggio del WLCSP e del flip chip risiede nella loro mancanza di standardizzazione delle dimensioni. Le dimensioni del package sono equivalenti a quelle del wafer, quindi il package può avere qualsiasi dimensione. Per evitare la necessità di socket di test, vassoi e pellicole personalizzati, è meglio implementare più operazioni nel WLCSP.
Tendenza di sviluppo dei dispositivi passivi e discreti
Il componente passivo più piccolo è 01005 (0,4×0,2 mm). Un altro metodo per ridurre le dimensioni dei componenti passivi è integrarli su chip di silicio o su vetro.
Alcuni componenti come i transistor possono essere confezionati anche in WLCSP. La ridistribuzione può essere effettuata sul lato frontale del wafer tramite placcatura su via nel chip di silicio o scanalatura. Il chip di silicio e la scanalatura possono essere realizzati tramite foratura laser, il cui svantaggio è la possibile formazione di detriti.
Il terzo metodo per ridurre le dimensioni dei componenti passivi è integrarli nel substrato, cosa che verrà discussa nella parte successiva di questo articolo.
L’applicazione dei moduli è una potenziale tendenza di sviluppo che integra circuiti integrati (IC) e componenti passivi sullo strato di cablaggio e poi li assembla o collega sulla scheda del substrato. Quando si tratta di moduli ad alta frequenza o di applicazioni ad alto consumo energetico, viene utilizzato un substrato ceramico.
Per piantare le sfere di saldatura su BGA, CSP, flip chip e moduli si possono utilizzare un paio di metodi, tra i quali il metodo a costo più basso consiste nel produrre le sfere di saldatura stampando la pasta saldante attraverso uno stencil. Successivamente, si esegue la saldatura a rifusione con il flussante rimosso. Per ottenere un effetto di pulizia migliore, si utilizza solitamente una pasta saldante lavabile in acqua. Il metodo di stampa è in grado di ottenere una dimensione massima dei bump, che dipende principalmente dai seguenti aspetti:
• Deve essere lasciato spazio sufficiente per essere compatibile con l’apertura dello stencil.
• Spessore dello stencil
• Ingrediente metallico della pasta saldante
• Presenza di difetti come il bridging
Tendenza di sviluppo del circuito stampato di base
A causa della tendenza di sviluppo dominante dei prodotti di elettronica di consumo, ovvero la miniaturizzazione e la diversificazione, i tradizionali PCB rigidi multistrato saranno costantemente sostituiti da microvia rigidiPCB multistratoePCB flessibiliInoltre, un numero maggiore di PCB viene utilizzato come strati di collegamento dei cavi per BGA e CSP.
Inoltre, l’integrazione di componenti passivi all’interno del circuito stampato rappresenta un’altra tendenza di sviluppo per i substrati. Questo tipo di substrato può risparmiare più spazio e offre migliori prestazioni elettriche, risultando anche adatto all’integrazione di condensatori, resistori e induttori.
Tendenza di sviluppo della tecnologia di saldatura
La tendenza alla miniaturizzazione dei componenti richiede requisiti più elevati per la tecnologia di saldatura.
In base alle dimensioni del chip dei flip chip e dei WLCSP, è necessario soddisfare il requisito di elevata affidabilità riempiendo di saldatura la parte inferiore. Quando si utilizza un flussante viscoso per l’interconnessione flip chip, il tipo di flussante viscoso influenzerà le prestazioni della saldatura di riempimento inferiore.
Tendenza di sviluppo della consapevolezza della tutela ambientale
La protezione dell'ambiente inizia a svolgere un ruolo significativo da considerare nell'assemblaggio elettronico. Oggi la progettazione si concentra sia sull'assemblaggio che sullo smontaggio, in modo che i materiali possano essere riutilizzati.
Per impedire che il piombo inquini l’ambiente, è necessario utilizzare pasta saldante senza piombo. Fino ad ora,senza piombo ed ecologico sono diventati una considerazione essenziale per i produttori di elettronica.
Oltre alla pasta saldante senza piombo, dovrebbero essere utilizzati anche materiali di rivestimento senza piombo e materiali di rivestimento per componenti. Tutti i materiali di pasta saldante senza piombo, PCB e rivestimento dei componenti non devono essere valutati solo dal punto di vista tecnologico, ma la loro influenza sull’ambiente deve essere attentamente considerata e determinata. Dal punto di vista della produzione, una lega temporaneamente senza piombo è ottimale. Tuttavia, rispetto alla pasta saldante al piombo, non può più essere utilizzata se risulta dannosa per l’ambiente durante la produzione, l’applicazione o il trattamento dei rifiuti.
PCBCart esperto nell'assemblaggio di prodotti di elettronica di consumo
PCBCart copre una gamma così ampia di applicazioni e l’assemblaggio di prodotti di elettronica di consumo ne costituisce una parte. In linea con la tendenza alla miniaturizzazione e alla diversificazione dei prodotti di elettronica di consumo, PCBCart si è impegnata a migliorare continuamente le proprie capacità di assemblaggio. Ad oggi, siamo in grado di gestire componenti con passo fino a 0,35 mm e componenti SMD a partire da 01005. Inoltre, da noi è possibile richiedere anche la saldatura a rifusione e a onda senza piombo. Per maggiori informazioni sulle nostre capacità in termini di assemblaggio, si prega dicontattaciOppure puoi fare clic sul pulsante qui sotto per inviare una richiesta di preventivo per le tue esigenze di assemblaggio di prodotti di elettronica di consumo. È completamente GRATUITO!
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