高密度组件上的DFX

有很多方法可以提高包装密度。技术的例子包括小间距连接器、封装（pop）、小间距CSP、01005、0201和减小元件间间距。

新技术的使用对焊膏的选择、印刷电路板的设计、组装工艺和可靠性提出了许多挑战。最终产品的类型在各个方面都有不同的挑战、关注点和需求。许多终端产品的装配线看起来非常相似，但规格限制不同。典型的可靠性测试包括跌落测试、振动测试、热循环测试（TCT）和安全气囊系统（SIR）；即使测试名称相同，不同最终产品的通过/失败标准也不同。

在材料选择和焊膏方面，特别是终端产品的类型起着很大的作用。在许多情况下，汽车、计算机服务器或路由器产品需要进行电路内测试（ICT）；因此，焊膏残留物必须易于用测试探针渗透。另一方面，消费产品通常不关注ICT。更令人担忧的是吞吐量，因此需要一种能够快速丝网印刷的焊膏。

有更多的例子，但随着对高密度组装的需求增加，大多数（如果不是全部）焊膏必须能够在面积比（ar）远低于典型行业标准0.66的模板孔上良好打印。有些产品的ar可能低至0.5-.55。

随着上述挑战的出现，越来越多地使用更细的焊锡粉，焊锡粉的类型正从3型转向4-4.5型，甚至在许多应用中使用5型。这带来了一些新的挑战。此外，低银和低温合金也得到了广泛的应用，使得焊锡膏和合金的选择更加复杂。

一旦选择了正确的焊膏材料，就必须开发出一种可行且稳健的组装工艺，并保持这种工艺。组装过程从丝网印刷、放置、空气或氮气中的回流焊接到电气和功能测试。影响装配过程质量的因素很多。随着节距和元件间距的减小，焊膏、组装和印刷电路板制造的能力将被测试到其极限和极限之外，而使用统计工具的需求正成为开发和保持良好产量的需求。

即使选择正确的焊膏，良好的组装工艺，高质量的印刷电路板和元件，故障仍然会发生，导致产量损失和额外的成本。一旦这些失败发生，在不知道失败的根本原因的情况下，很容易得出结论并开始进行更改。作为工程师，我们通常倾向于寻找最困难的解决方案，但在许多情况下，简单的解决方案是解决问题的正确解决方案。

PCB和PCBA设计

在进行高密度组装时，了解PCB设计及其局限性非常重要。随着密度的增加，印刷电路板的制造变得更具挑战性。一些关键的印刷电路板设计要求包括：

•50μm铜/铜间距（内层和外层）

•50μm阻焊片

•25-40μm焊接掩模注册公差

•60μm微孔

•外层和内层200μm微通道捕获垫

了解DFX和设计在许多情况下对于识别生产线上发生的问题的根本原因至关重要。在PCB和PCBA设计中，有许多重要的方面。在本文中，我们选择了一些对SPI和总产量有关键影响的产品。

•PCB拉伸和收缩

•填充与未填充微过孔

丝网

PCB拉伸和收缩

整个面板上的最大PCB拉伸为0.05 mm，必须在PCB制造图纸上明确规定。这对于细间距零件和高密度间隔产品非常重要。01005通孔和0.3 mm节距CSP的焊盘和孔径为0.2 mm；超过0.05 mm的拉伸或收缩导致焊膏占焊盘的25%。

微通问题

在某些情况下，过多的空隙会导致焊接桥接。这可能是由于PAD中的过大或“泄漏”微孔以及正常的工艺变化造成的。下面可以看到智能手机上的一个问题；在这种情况下，桥接失败率为6%（图2）。

今天的一个主要问题是，对于允许微通孔的大小或在何处测量微通孔的实际尺寸，没有明确的规范（图4）。由于没有明确的规格，不同供应商和不同批次的多氯联苯之间的微孔在尺寸和形状上会有所不同。

通过在印刷电路板制造过程中用铜填充微孔，可以消除空隙和桥接问题。

丝网印刷发行

根据丝网的质量，焊接掩模顶部的高度可以在15-40μm之间。这可以在模板和印刷电路板之间产生15-40μm的间隙，具体取决于印刷电路板的设计。间隙会造成打印问题，导致焊膏高度和体积过小或过大。根据产品的设计，焊接掩模可以在丝网之外添加10-25μm，从模板底部到焊盘形成15-65μm的间隙。

在这种情况下，焊接掩模顶部位于铜垫顶部422μm。

当模板被放置在印刷电路板的顶部时，丝网的效果就会以图形的方式变得非常明显。通过查看SPI数据，可以很明显地看出，它会对SPI收益率和潜在的整体收益率产生很大影响。