Wprowadzenie Elementy elektroniczne w obudowach SO, CC i QFP Elementy elektroniczne w obudowach BGA i CSP

Transkrypt

1 Plan wykładu Wprowadzenie Elementy elektroniczne w obudowach SO, CC i QFP Elementy elektroniczne w obudowach BGA i CSP Montaż drutowy i flip-chip struktur nie obudowanych Tworzywa sztuczne i lepkospręż ężystość Elementy elektroniczne bierne i optoelektroniczne Płytki obwodów w drukowanych Podłoża a o dużej gęstog stości połą łączeń Techniki lutowania Podstawy lutowania, luty i topniki Pasty lutownicze Lutowanie bezołowiowe owiowe Mycie po lutowaniu, lutowanie no-clean Mechanizm klejenia, kleje Techniki nakładania adania klejów Techniki montażu u powierzchniowego Wady lutowania, ocena jakości lutowania, zasady projektowania POD Podsumowanie Każda z stosowanych technik nanoszenia kleju dozowanie, kroplowa i druk szablonowy ma swoje mocne i słabe s strony. Producenci muszą dbać o wysoką jakość POD przy jednocześnie nie możliwie dużej wydajności i elastyczności ci produkcji. Obecnie stosowana szybkość układania elementów w sięga elementów w na godzinę.. Powszechnie dotychczas stosowana technika dozowania kleju musi więc nadąż ążyć za rozwojem automatów w do układania elementów. Ta metoda jest dosko- nała pod względem możliwo liwości kontroli objęto tości dozowanej pasty i dokładno adności dozowania, natomiast jest zdecydowanie zbyt wolna (maksymalnie porcji kleju na godzinę). Metoda kroplowa jest wystarczająco co wydajna, lecz jest kosztowna (skomplikowane oprzyrządowanie, długi d czas wymiany oprzyrządowania, kosztowna modyfikacja POD). Druk szablonowy jest w tej sytuacji najlepszą metodą nanoszenia kleju jest szyb- szy niż dozowanie i bardziej elastyczny niż metoda kroplowa. Zarówno producenci klejów w jak i producenci szablonów w szybko dostosowują swoje produkty do wyma- gań nowoczesnej technologii montażu u powierzchniowego. 1

2 Dozowanie kleju (1) Dozowanie kleju (2) Varidot (Loctite) 2

3 Druk szablonowy kleju (1) Technika drukowania kleju różni r się od techniki drukowania pasty lutowniczej. Wysokość porcji kleju może e być znacznie mniejsza lub większa od grubości szablonu. Druk szablonowy kleju (2) Laserowy pomiar porcji kleju 3

4 Druk szablonowy kleju (3) Poprawność druku szablonowego kleju zależy y od: dostosowania kleju do tej techniki nanoszenia, prawidłowej konstrukcji szablonu, możliwo liwości kontrolowanego rozdzielania szablonu i POD po zakończeniu druku. Własności klejów przeznaczonych do druku szablonowego: odporność na długotrwad ugotrwałe pozosta- wanie w wilgotnej atmosferze oto- czenia (w drukarce przez 3 5 dni); Lepkość ść,, granica płynip ynięcia, wskaźnik tiksotropowy i kleistość kleju sąs wzajemnie zależne; klej o dużej lepkości ma wyższ szą granicę pły- nięcia i większ kszą kleistość a porcje kleju mają większy współczynnik kształtu tu; Druk szablonowy kleju (4) kleje przeznaczone do druku szablonowego sąs klejami tiksotropowymi (plastycz- nymi!); granica płynip ynięcia - minimalna wartość napręż ężenia stycznego, powyżej której następuje płynip ynięcie kleju; jeżeli eli granica płynip ynięcia jest mała a ( Pa), współczynnik kształtu tu porcji kleju jest mały; jeżeli eli granica płynip ynięcia jest duża ( Pa), to współczynnik kształtu tu jest duży, głównie g wskutek tworzącego się wówczas wczas stożkowego zakończenia porcji kleju; granica płynip ynięcia powinna być wystarczająca ca do zapobieżenia enia nadmiernej rozpływno ywności kleju; kleistość kleju powinna być wystarczająca ca do zapobieżenia enia przesuwaniu się ułożonych onych elementów; 4

5 Druk szablonowy kleju (5) Druk szablonowy kleju (6) Wybór r kleju zależy y także e od rodzaju elementów na POD. Elementy bierne nie wy- magają wysokich porcji kleju w przeciwieństwie do elementów w czynnych. W tym drugim przypadku potrzebny jest klej o większej lepkości. Kleje takie nadrukowuje się stosunkowo powoli (czas na wypełnienie otworu) z prędko dkością rakla 15 50mm/s. Do klejenia elementów w biernych lepiej nadają się kleje o mniejszej lepkości. Kleje te mogą być drukowane przy większych prędko dkościach rakla (100( 200mm/s). Większe jest jednak niebezpieczeństwo przesunięcia lub skręcenia ułożonego u onego ele- mentu,, zwłaszcza w automatach układaj adających typu chip shooter. Materiał szablonu może e być czynnikiem krytycznym, decydującym cym o jakości nadru- ku kleju. Istnieje duża a różnica r pomiędzy dynamiką druku przy użyciu u szablonu me- talowego i z tworzywa sztucznego.. Uważa a się, że e te ostatnie szablony lepiej przyle- gają do podłoża, co minimalizu- je ilość kleju wślizgującego się pod szablon. To zaś eliminu- je lub ogranicza konieczność częstego wycierania szablonu. Giętko tkość szablonu ułatwia także e oddzielanie się kleju podczas odskoku (snap( snap-off) ) szablonu od podłoża. Szablony te sąs zaleca- ne gdy trzeba drukować otwory o bardzo różnych r wysokościach. Wady: : otwory sąs wiercone, a więc c tylko otwory okrągłe; tworzywo jest miękkie łatwo je uszkodzić stosując c rakiel me- talowy. 5

6 Druk szablonowy kleju (7) Projekt szablonu otwory jak na rysunku. Wymiary otworów a grubość szablonu: : Grubość szablonu nie ma znaczenia w przy- padku małych otworów w (otwór r 0,55mm w szablonie o grubości 0,25mm pozwala uzyskać porcję kleju o wysokości 0,15mm; wzrost grobości szablonu do 0,3mm a nawet 0,5mm nie spowoduje wzrostu wysokości por- cji kleju). Grubość szablonu powinna być w przybliżeniu równa r pożą żądanej wysokości porcji kleju o największej średnicy. Druk szablonowy kleju (8) Wysokość porcji kleju powinna być około o 1,5 2 razy większa niż odstęp p pomiędzy elementem a POD. Grubość szablonu powinna co najmniej wynosić dla elementów biernych 0,15 0,2mm, a dla SOIC 0,25 0,3mm. Zbyt gruby szablon stwarza pro- blemy z powtarzalności cią nadruku oraz z myciem. Rakiel mniej krytyczny niż w przypadku druku pasty lutowniczej, gdzie chodzi o równr wną powierzchnię nadruku. Zazwyczaj stosuje się rakiel poliuretanowy, który dzięki swej elastyczności ci wpycha klej do otworu. Metalowe rakle powodują szyb- sze zużycie szablonu. Drukarka konieczne pro- gramowane ustalanie odstę- pu szablon podłoże e oraz dynamiki odskoku szablo- nu. W przypadku klejów w o dużej lepkości odstęp szab- lon podłoże e powinien wy- nosić 0,75 2,0mm (małe prawdopodobieństwo two- rzenia się pęcherzy). 6

7 Druk szablonowy kleju (9) W przypadku klejów w o małej lepkości zaleca się pełne przyleganie szablonu do podłoża. Prędko dkość rakla: : ~200mm/s (mała a lepkość ść), 15mm/s (duża a lepkość ść). Nacisk rakla: : kleje o dużej lepkości wymagają większego nacisku rakla. Większy nacisk jest też potrzebny przy większych prędko dkościach rakla. Minimalny nacisk pozostawienie czystej powierzchni szablonu po przejściu rakla. W przypadku rakla poliuretanowego zaleca się nacisk o 5 10% większy od wymaganego nacisku minimalnego (lepsze wypełnianie otworów). w). W przypadku rakla metalowego nacisk powinien być większy o 10-20%. Oddzielanie szablonu od podłoża eksperymentalnie ustalić prędko dkość i odległość (niebezpieczeństwo ciągni gnięcia się nitek kleju). Czas użytkowaniau w przeciwieństwie do past lutowniczych klej może e być pozo- stawiony na szablonie przez kilka dni. Szablon nie musi być myty zbyt często (zwy( zwy- kle co 2 3 dni). Przy wymianie szablonu trzeba go natychmiast wymyć. Wycieranie szablonu od spodu nie jest konieczne (zwłaszcza szablonów w z tworzyw sztucznych), gdy drukuje się klej. Jeżeli eli jednak zauważy y się tworzenie się halo szablon trzeba wytrzeć. Druk szablonowy kleju (10) 7