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基礎(chǔ)知識:淺談電子組裝技術(shù)的發(fā)展

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作者: 時(shí)間:2007-10-15 來源:中國儀器儀表信息網(wǎng) 收藏

  技術(shù)是伴隨著器件技術(shù)的發(fā)展而不斷前進(jìn)的,有什么樣的器件,就產(chǎn)生了什么樣的技術(shù),即元器件的形式?jīng)Q定了生產(chǎn)的工藝。

  一、發(fā)展起源

  電子管的問世,宣告了一個(gè)新興行業(yè)的誕生,它引領(lǐng)人類進(jìn)入了全新的發(fā)展階段,電子技術(shù)的快速發(fā)展由此展開,世界從此進(jìn)入了電子時(shí)代。開始,電子管在應(yīng)用中安裝在電子管座上,而電子管座安裝在金屬底板上,組裝時(shí)采用分立引線進(jìn)行器件和電子管座的連接,通過對各連接線的扎線和配線,保證整體走線整齊。其中,電子管的高電壓工作要求,使得我們對強(qiáng)電和信號的走線,以及生產(chǎn)中對人身安全等給予了更多關(guān)注和考慮。

  1947年,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了半導(dǎo)體點(diǎn)接觸式晶體管,從而開創(chuàng)了人類的硅文明時(shí)代,半導(dǎo)體器件的出現(xiàn),低電壓工作的晶體管器件應(yīng)用,不僅給人們帶來了生活方式的改變,也使人類進(jìn)入了高科技發(fā)展的快行道。有引線、金屬殼封裝的晶體管,有引線小型化的無源器件,為我們將若干有關(guān)聯(lián)的電路集成到一塊板子上創(chuàng)造了基礎(chǔ),于是單面印制板和平面布線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,組裝工藝強(qiáng)調(diào)單塊印制板的手工焊接,由此大大縮小了電子產(chǎn)品的體積,隨著技術(shù)不斷發(fā)展,這一時(shí)期的后期,出現(xiàn)了半自動(dòng)插裝技術(shù)和浸焊裝配工藝,與前期相比,生產(chǎn)效率提高了許多。

  二、發(fā)展過程

  70年代,隨著晶體管的小型塑封化,集成電路、厚薄膜混合電路的應(yīng)用,電子器件出現(xiàn)了雙列直插式金屬、陶瓷、塑料封裝,DIP、SOIC塑料封裝,使得無源的體積進(jìn)一步小型化,并形成了雙面印制板和初始發(fā)展的多層印制板,組裝技術(shù)也發(fā)展到采用全自動(dòng)插裝和波峰焊技術(shù),電路的引線連接則更簡單化。

  80年代以來,隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,以及大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),使得集成電路的集成度越來越高,電路設(shè)計(jì)采用了計(jì)算機(jī)輔助分析的設(shè)計(jì)技術(shù)。此時(shí)器件的封裝形式也隨著電子技術(shù)發(fā)展,在不同時(shí)期,由不同封裝形式分別占領(lǐng)主流地位,如80年代由于微處理器和存儲器的大規(guī)模IC器件的問世,滿足高速和高密度要求的周邊引線、短引腳的塑料表貼封裝占據(jù)了主導(dǎo)地位;而90年代由于超大規(guī)模和芯片系統(tǒng)IC的發(fā)展,推動(dòng)了周邊引腳向面陣列引腳和球柵陣列密集封裝發(fā)展,并促使其成為主流。無源器件發(fā)展到表面貼裝(SMC),并繼續(xù)向微型化發(fā)展,IC器件的封裝有了表面貼裝器件(SMD),在這一時(shí)期SMD有了很大的發(fā)展,產(chǎn)生了球柵陣列封裝BGA、芯片尺寸封裝CSP、高密度高性能低成本FlipChip、多芯片組件MCM等封裝形式,組裝技術(shù)為SMT表面貼裝技術(shù)和回流焊、波峰焊,并繼續(xù)向窄間距和超窄間距SMT發(fā)展。所有這些都促使封裝技術(shù)更先進(jìn),芯片面積與封裝面積之比越來越趨近于1,適用頻率更高,耐溫性能更好,引腳數(shù)增多,引腳間距減小,可靠性提高,使用更加方便。目前正處于該技術(shù)的普及和應(yīng)用時(shí)期。

  隨著微電子技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展,器件的速度和延遲時(shí)間等性能對器件之間的互連提出了更高的要求,由于互連信號延遲、串?dāng)_噪聲、電感電容耦合以及電磁輻射等影響越來越大,由高密度封裝的IC和其他電路構(gòu)成的功能電路已不能滿足高性能的要求。目前,電子元器件日益向片式化、微小化、復(fù)合化、模塊化和基板的內(nèi)置化方向發(fā)展,IC的封裝由單一芯片的 QFP、BGA向CSP、晶園級(WLP)和系統(tǒng)級封裝(SIP)發(fā)展,無源器件由表面單個(gè)器件的貼裝發(fā)展到由相同的若干個(gè)無源元件集成(IPD),實(shí)現(xiàn)封裝由2D的平面設(shè)計(jì)到3D的立體空間設(shè)計(jì)的飛躍,從而使得器件封裝體積更小型化,產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)更簡單化,實(shí)現(xiàn)更高速度、更高密度和更低成本的要求,所有這些我們都拭目以待。

  三、發(fā)展意義

  伴隨著器件封裝技術(shù)的不斷發(fā)展,我們的電子組裝技術(shù)也在日新月異地更新,這種不斷變革的發(fā)展不僅僅提高了電子產(chǎn)品的性能和功能,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品薄小輕便,而且通過減少應(yīng)用中焊接的元器件數(shù)量,大大提高了電子產(chǎn)品的可靠性和降低了生產(chǎn)中的組裝成本。當(dāng)然,新的技術(shù)需要一系列新材料、新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備,如新的組裝工藝和相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備,檢測工藝與設(shè)備,返修工藝與設(shè)備,布線CAD/模擬程序等等。面對新一代的組裝技術(shù)正在向我們走來,你準(zhǔn)備好了嗎?

2006DEC22_NP_CM_CE_CP_06
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