Montaż w elektronice_cz.02_elementy elektroniczne w obudowach SO, CC i QFP.ppt. Plan wykładu

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 Wady lutowania, ocena jakości lutowania, zasady projektowania POD Mechanizm klejenia, kleje Techniki nakładania adania klejów Techniki montażu u powierzchniowego Podsumowanie Montaż przewlekany powierzchniowy Baza elementowa 1

2 Baza elementowa Baza elementowa (montaż przewlekany) 2

3 Baza elementowa (montaż powierzchniowy) Baza elementowa (prognozy rozwoju) 3

4 Baza elementowa Cechy elementów, istotne z punktu widzenia montażu u aparatury elektronicznej: liczba wyprowadzeń i ich organizacja, materiały i rodzaje powłok wyprowadzeń, materiały, kształt i wymiary obudowy, ciężar elementu, oznaczenia (cechowanie). Reguła Renta (1960) Liczba elementarnych obwodów struktury półprzewodnikowej decyduje o niezbędnej liczbie wejść/wyjść. Procesory: I/O = 7 N B 0,21 ASIC: I/O = 2 N B 0, ,4 nh 14,8 nh 25,0 nh 49,2 nh 0,7 pf 1,5 pf 2,1 pf 4,1 pf 4

5 Obudowy miniaturowe typu SO (SOT) SOT-23 (0,4W) SOT-89 (1W) SOT-143 Obudowy miniaturowe typu SO (SOT) Obok tendencji zwiększania mocy tranzystorów (większe obudowy) istnieje wyraźna tendencja do miniaturyzacji dyskretnych elementów półprzewodnikowych. W Japonii powstał MINI SOT, oparty na SOT 23, zajmujący dwukrotnie mniejszą powierzchnię. Obudowę TO 220 zastąpiła obudowa TO 220 SMD, zwana też D 2 PAK. 5

6 Obudowy miniaturowe typu SO (SOIC) Poziom 1 (maks) Lutowanie na fali Poziom 2 (średni) Materiały y wyprowadzeń: Kovar (Fe53 Ni29 Co17) 42 (Fe58 Ni42) C194 (Cu97 Fe2,35 Zn0,12 P0,03 Pb0,03) C151 (Cu99,9 Zr0,1) Powłoki: oki: Ag, Au, Sn błyszczb yszcząca, ca, Sn75Pb25 (g) Sn70Pb30 (l) Cyna matowa Poziom 3 (min) Lutowanie rozpływowe Obudowy miniaturowe typu SO MW4 12GHz (Siemens) 6

7 Nośniki struktur (CC) Bezwyprowadzeniowe (LCCC): Typ A - przystosowana do montażu w podstawce pokrywą w dół Typ B - przystosowana zarówno do montażu w podstawce pokrywą do góry, jak i bezpośrednio Typ C - jak typ B, lecz nie jest przeznaczona do montażu w podstawce Typ D - przystosowana do montażu pokrywą do podłoża, bez podstawki Z wyprowadzeniami: Rodziny: 50mil, 40mil, 25mil, 20mil (podziałka) Typ A - PLCC Typ B - CLCC 1,27mm, 1,02mm, 0,63mm, 0,51mm Nośniki struktur (CC) Szybkość propagacji sygnałów elektrycznych ν zależy zarówno od właściwości materiałów przewodzących jak i dielektrycznych. ν 1/ε r 1/2 Ceramika: mulit ε r = 7; Al 2 O 3 ε r = 9 7

8 Nośniki struktur (CC) Nośniki struktur (PLCC) Element w obudowie PLCC zaprasowanej przetłocznie PLCC Temperatura pracy: 0 0 C 70 0 C Nie są hermetyczne! Niski koszt! Koplanarność Obudowa PLCC wstępnie zaprasowana przetłocznie 8

9 QFP (EIAJ) -Podziałka: 1,0; 0,8; 0,65; 0,5; 0,4; 0,25; 0,2mm - Liczba wyprowadzeń: Wymiary obudowy: 10x10, 14x14, 14x20, 28x28, 32x32, 40x40mm np.: QFP100 L = 24,5mm A = 19,5mm W = 18,5mm B = 13,5mm C = 1,4mm p = 0,65mm w = 0,35mm Obudowy płaskie p (QFP) QFP (JEDEC) -Stała podziałka = 0,63mm - Wymiary obudowy są dostosowane do liczby wyprowadzeń - Liczba wyprowadzeń: 52, 68, 84, 100, 132, 164, 196 Standaryzacja obudów w płaskich p (QFP) BQFP bumpered QFP; MQFP metric QFP; FQFP fine pitch QFP; TQFP thin QFP; P - plastic 9

10 Obudowy płaskie p (QFP) Kierunki rozwoju Motorem napędowym rozwoju obudów elementów czynnych są: pamięci, mikroprocesory, układy scalone dla technik telekomunikacyjnych, ASIC. Ultra-cienkie obudowy były opracowane dla pamięci DRAM, lecz obecnie znajdują także inne zastosowania. Rozwój pamięci DRAM (Dynamic Random Access Memory) odzwierciedla ogólny trend w elektronice polegający na miniaturyzacji urządzeń, t.j. zmniejszaniu wysokości, grubości i wagi elementów. Ultra-cienkie obudowy: grubość 1mm 0,7...0,8mm (ten kierunek rozwoju jest stopniowo przejmowany przez CSP DRAM 256MBit... 1GBit). Obudowy o bardzo dużej liczbie wyprowadzeń są stymulowane przez ASIC, bramkowe układy matrycowe (gate array), mikrosterowniki i mikroprocesory. Przewiduje się rozwój metrycznych PQFP (obecnie około 400 wyprowadzeń, co stanowi opłacalną górną granicę dalszy rozwój jest przejmowany przez BGA). 10

11 Kierunki rozwoju Mniejsza podziałka w architekturze obwodowej i alternatywa Japonia opanowana technologia lutowania rozpływowego obudów QFP o podziałce 0,5... 0,4mm a nawet 0,3... 0,2mm. Europa 0,4mm. Główny problem montażu QFP i SO o bardzo małej podziałce: koplanarność delikatnych wyprowadzeń, zwichrowanie POD, jakość pól lutowniczych na POD, druk pasty lutowniczej. Nawet perfekcyjny proces lutowania nie pozwala na uzyskanie mniejszej liczby błędów montażowych niż 50dpm (defects per million) dla podziałki 0,5mm (150dpm dla 0,4mm). Alternatywa obudowy BGA i CSP (można osiągnąć 3dpm a nawet 1dpm!). 11