แนวโน้มการพัฒนาการประกอบของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

คุณสมบัติที่สำคัญของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคอยู่ที่การมีขนาดเล็กลงและความหลากหลายที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากแนวโน้มสำคัญสองประการนี้ เทคโนโลยีการประกอบที่ใช้ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น ทำให้การควบคุมกระบวนการประกอบมีความสำคัญยิ่งขึ้นไปอีก พร้อมกับการพัฒนาความหลากหลายและวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ที่สั้นลงอย่างต่อเนื่อง จึงมีความจำเป็นต้องลดเวลาในการลงทุน เร่งรอบการผลิตให้รวดเร็ว ผลิตแบบไหลต่อเนื่อง และเพิ่มความรวดเร็วในการผลิต

บทความนี้จะกล่าวถึงแนวโน้มการพัฒนาในการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค จากมุมมองของชิ้นส่วน แผ่นรองวงจร และเทคโนโลยีการประกอบ

การพัฒนาวงจรรวม (ICs)

การพัฒนาหลักของชิ้นส่วนที่ใช้กับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคคือการทำให้มีขนาดเล็กลงและมีการบูรณาการมากขึ้น สำหรับวงจรรวม (IC) แล้ว การทำให้มีขนาดเล็กลงสามารถทำได้โดยการใช้บัมพ์ (โดยทั่วไปคือประสานยูเทคติก) แทนขา เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อ แม้ว่าบัมพ์จะเป็นทางเลือกที่ยอดเยี่ยมแทนขาเพื่อประหยัดพื้นที่ แต่การประหยัดพื้นที่ก็มีข้อจำกัดสำหรับ BGA (ball grid array) ที่มีระยะพิทช์ 0.8 มม. ขึ้นไป พื้นที่จะไม่ถูกใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด เว้นแต่จะใช้ CSP (chip-scale package) ที่มีระยะพิทช์ไม่เกิน 0.4 มม. ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภครุ่นใหม่จำนวนมากในปัจจุบันพึ่งพา CSP เพื่อให้บรรลุการย่อขนาด รวมถึงผลิตภัณฑ์พกพา อุปกรณ์สวมใส่ เป็นต้น

CSP สามารถแบ่งออกเป็นห้าประเภท:
• CSP แบบใช้วัสดุรองรับแข็งตัว
• CSP บนแผ่นรองรับแบบยืดหยุ่น
• แพ็กเกจ CSP แบบกำหนดเองที่ใช้ลีดเฟรม (LFCSP)
• แพ็กเกจชิปขนาดเล็กแบบกระจายการเชื่อมต่อใหม่ในระดับเวเฟอร์ (WLCSP)
• แพ็กเกจชิปแบบพลิกติดตั้ง (FCCSP)

WLCSP ได้รับความสนใจมากที่สุดในแง่ของการย่อขนาด เนื่องจากถูกสร้างขึ้นก่อนที่จะถูกตัดเป็นเวเฟอร์ ส่งผลให้ขนาดแพ็กเกจเล็กกว่าขนาดของเวเฟอร์ WLCSP ส่วนใหญ่จะทำการกระจายแผ่นรองบนเวเฟอร์ใหม่และติดตั้งลูกบอลบัดกรี สามารถถือได้ว่าเป็นชิปกลับด้านประเภทหนึ่ง

ความน่าเชื่อถือของ WLCSP เป็นประเด็นที่ให้ความกังวลมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพร้อมที่จะถูกประกอบลงบนแผ่นบอร์ดฐาน FR4 เนื่องจากซิลิคอนและแผงวงจรพิมพ์ (PCB – printed circuit board) มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE – coefficient of thermal expansion) ที่แตกต่างกัน ขนาดของเวเฟอร์ที่ใหญ่ที่สุดจึงถูกจำกัด ส่งผลให้ WLCSP ถูกใช้งานหลักกับไอซีที่มีจำนวนขาพินไม่มาก

เมื่อวงจรรวมที่มีจำนวนขาพินมากต้องการการย่อขนาดในด้านความสูง จึงจำเป็นต้องพึ่งพาเทคโนโลยีฟลิปชิป ตามความเป็นจริงแล้ว ความแตกต่างระหว่างฟลิปชิปและ WLCSP เริ่มเลือนรางมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยฟลิปชิปมีลักษณะเด่นคือระยะพิทช์ที่เล็กกว่า ซึ่งมักอยู่ในช่วง 100μm ถึง 150μm

เมื่อเปรียบเทียบกับแพ็กเกจที่มีขาพินตะกั่ว เช่น QFP (quad flat package) แล้ว BGA และ CSP มีต้นทุนที่สูงกว่า นอกจากนี้ ยังต้องเผชิญกับต้นทุนของบอร์ดซับสเตรตที่สูงกว่ามาก เนื่องจากมักต้องใช้หลายชั้นและไมโครเวียสำหรับการเชื่อมต่อ I/O

ข้อเสียหลักของ WLCSP และฟลิปชิปอยู่ที่การไม่มีมาตรฐานด้านขนาด ขนาดแพ็กเกจจะเทียบเท่ากับเวเฟอร์ ดังนั้นแพ็กเกจจึงสามารถมีได้หลายขนาด เพื่อหลีกเลี่ยงความต้องการซ็อกเก็ตทดสอบ ถาด และฟอยล์แบบสั่งทำพิเศษ วิธีที่ดีที่สุดคือการดำเนินการหลายขั้นตอนภายใน WLCSP

แนวโน้มการพัฒนาของอุปกรณ์แบบพาสซีฟและอุปกรณ์ไม่ต่อเนื่อง

คอมโพเนนต์แบบพาสซีฟที่มีขนาดเล็กที่สุดคือ 01005 (0.4*0.2 มม.) วิธีการอีกอย่างหนึ่งในการลดขนาดของคอมโพเนนต์แบบพาสซีฟคือการบูรณาการลงบนชิปซิลิคอนหรือกระจก

ส่วนประกอบบางชนิด เช่น ทรานซิสเตอร์ สามารถบรรจุแพ็กเกจในรูปแบบ WLCSP ได้เช่นกัน การกระจายสัญญาณใหม่สามารถทำได้ที่ด้านหน้าของเวเฟอร์ผ่านการชุบโลหะบนเวียในชิปซิลิคอนหรือร่อง ชิปซิลิคอนและร่องสามารถสร้างได้ด้วยการเจาะด้วยเลเซอร์ ซึ่งข้อเสียคืออาจทำให้เกิดเศษผงได้

วิธีที่สามในการลดขนาดของอุปกรณ์พาสซีฟคือการบูรณาการเข้าไปในซับสเตรต ซึ่งจะมีการกล่าวถึงในส่วนถัดไปของบทความนี้

การประยุกต์ใช้โมดูลเป็นแนวโน้มการพัฒนาที่มีศักยภาพ ซึ่งผสานวงจรรวม (IC) และอุปกรณ์พาสซีฟเข้าด้วยกันบนชั้นเสียบสายไฟ จากนั้นจึงประกอบหรือต่อเข้ากับแผ่นซับสเตรต เมื่อกล่าวถึงโมดูลความถี่สูงหรือการใช้งานที่มีการใช้พลังงานสูง จะมีการใช้ซับสเตรตเซรามิก

มีวิธีการหลายแบบที่สามารถใช้ในการติดตั้งลูกบอลประสานบน BGA, CSP, ชิปกลับด้าน และโมดูล โดยวิธีที่มีต้นทุนต่ำที่สุดคือการผลิตลูกบอลประสานด้วยการพิมพ์ครีมประสานผ่านสเตนซิล จากนั้นจึงทำการรีโฟลว์บัดกรีและทำความสะอาดฟลักซ์ออกไป เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำความสะอาดที่ดียิ่งขึ้น มักใช้ครีมประสานชนิดล้างด้วยน้ำได้ วิธีการพิมพ์สามารถทำให้ได้ขนาดบัมพ์สูงสุด ซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้เป็นหลัก:
• ควรเว้นพื้นที่ให้เพียงพอเพื่อให้เข้ากันได้กับช่องเปิดของสเตนซิล
• ความหนาของสเตนซิล
• ส่วนผสมโลหะของครีมบัดกรี
• การมีอยู่ของข้อบกพร่อง เช่น การเชื่อมติดกัน

แนวโน้มการพัฒนาของแผ่นซับสเตรต

เนื่องจากแนวโน้มการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่มุ่งสู่ความมีขนาดเล็กลงและความหลากหลาย แผงวงจรพิมพ์แข็งแบบหลายชั้นแบบดั้งเดิมจะถูกแทนที่อย่างต่อเนื่องด้วยแผงวงจรพิมพ์แข็งแบบไมโครเวียแผงวงจรพิมพ์หลายชั้นและแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นนอกจากนี้ แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ยังถูกใช้เป็นชั้นเสียบสายสำหรับ BGA และ CSP มากขึ้นอีกด้วย

นอกจากนี้ การฝังชิ้นส่วนแบบพาสซีฟลงในบอร์ดซับสเตรตยังเป็นอีกหนึ่งแนวโน้มการพัฒนาของซับสเตรต ซับสเตรตประเภทนี้สามารถประหยัดพื้นที่ได้มากขึ้นและมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดียิ่งขึ้น อีกทั้งยังเหมาะสำหรับการบูรณาการตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน และตัวเหนี่ยวนำเข้าไว้ด้วยกัน

แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีการบัดกรี

แนวโน้มการย่อขนาดของชิ้นส่วนทำให้ต้องมีข้อกำหนดที่สูงขึ้นต่อเทคโนโลยีการบัดกรี

จากขนาดชิปของฟลิปชิปและ WLCSP จำเป็นต้องตอบสนองความต้องการด้านความเชื่อถือได้สูงด้วยการเติมบัดกรีที่ด้านล่าง เมื่อใช้ฟลักซ์ชนิดมีความหนืดสำหรับการเชื่อมต่อฟลิปชิป ประเภทของฟลักซ์ที่มีความหนืดจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของบัดกรีเติมด้านล่าง

แนวโน้มการพัฒนาของการตระหนักด้านการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม

การปกป้องสิ่งแวดล้อมเริ่มมีบทบาทสำคัญที่ต้องคำนึงถึงในการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบันการออกแบบมุ่งเน้นทั้งการประกอบและการแยกชิ้นส่วนเพื่อให้สามารถนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่ได้อีกครั้ง

เพื่อหยุดยั้งการปนเปื้อนสารตะกั่วในสิ่งแวดล้อม จึงจำเป็นต้องใช้ครีมบัดกรีปลอดสารตะกั่ว จนถึงปัจจุบันปลอดสารตะกั่วและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องคำนึงถึง.

นอกจากการใช้ครีมบัดกรีปลอดสารตะกั่วแล้ว ยังควรใช้วัสดุเคลือบปลอดสารตะกั่วและวัสดุเคลือบสำหรับชิ้นส่วนด้วย วัสดุทั้งหมดที่เป็นครีมบัดกรีปลอดสารตะกั่ว แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) และวัสดุเคลือบชิ้นส่วน ไม่เพียงแต่ต้องได้รับการประเมินในด้านเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาและวิเคราะห์อย่างรอบคอบถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้วย จากมุมมองด้านการผลิต การใช้โลหะผสมปลอดสารตะกั่วชั่วคราวถือว่าเหมาะสมที่สุด แต่เมื่อเปรียบเทียบกับครีมบัดกรีที่มีสารตะกั่วแล้ว หากโลหะผสมดังกล่าวก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมในระหว่างกระบวนการผลิต การใช้งาน หรือการกำจัดของเสีย ก็ไม่สามารถนำมาใช้ได้อีกต่อไป

PCBCart เชี่ยวชาญด้านการประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

PCBCart ครอบคลุมการใช้งานที่หลากหลายอย่างกว้างขวาง และการประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคก็เป็นส่วนหนึ่งของงานเหล่านั้น เพื่อตอบรับแนวโน้มการย่อขนาดและความหลากหลายของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค PCBCart ได้มุ่งมั่นพัฒนาศักยภาพด้านการประกอบมาอย่างต่อเนื่อง จนถึงปัจจุบัน เราสามารถรองรับการจัดการชิ้นส่วนที่มีระยะห่างระหว่างขาเล็กสุดถึง 0.35 มม. และ SMD ตั้งแต่ขนาด 01005 นอกจากนี้ เรายังสามารถให้บริการบัดกรีแบบรีโฟลว์และเวฟโดยใช้ตะกั่วฟรีได้อีกด้วย หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสามารถของเราในด้านการประกอบ โปรดติดต่อเราหรือคุณอาจคลิกปุ่มด้านล่างเพื่อส่งคำขอใบเสนอราคาสำหรับความต้องการด้านการประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคของคุณได้ ฟรีทั้งหมด!

ขอใบเสนอราคาฟรีสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•การประยุกต์ใช้งานและประเภทของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
•ข้อกำหนดเกี่ยวกับไฟล์ออกแบบเพื่อให้มั่นใจในการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) อย่างมีประสิทธิภาพ
•วิธีขอใบเสนอราคาที่แม่นยำสำหรับความต้องการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของคุณ