Visió general de la màquina de muntatge de xips

Per guanyar un lloc a la ferotge competència del mercat actual, els fabricants de productes electrònics han de trobar constantment una manera de reduir els costos del producte i el temps d'introducció del producte, alhora que milloren contínuament la qualitat dels nous productes. A més de millorar els processos i procediments de producció, els fabricants de productes electrònics també han d'animar els fabricants de dispositius semiconductors a incorporar més funcions als circuits integrats programables miniaturitzats (PIC). Per tant, per al disseny i fabricació de productes electrònics de gamma alta, se'ns presenta clarament un camí de mida més petita, funcions més fortes i preus més baixos. En aquest context, els circuits integrats programables actuals tenen molts pins, funcions fortes i formes de muntatge innovadores. Tanmateix, els fabricants de productes electrònics que volen utilitzar els últims dispositius PIC han de superar alguns problemes que es troben durant la programació. En poques paraules, per programar amb èxit dispositius PCI, cal aprendre alguns mètodes nous. Fu Haoyun ofereix suport tècnic per a màquines de col·locació JUKI continentals.
Antecedents de la indústria
Per als dispositius PIC, en el passat s'utilitzaven generalment embalatges DIP, PLCC o SOIC. Tanmateix, amb la creixent demanda de productes compactes i d'alt rendiment, es requereixen dispositius PIC més avançats. Els dispositius de memòria flash estan disponibles en paquets SOP, TSOP, VSOP, BGA i micro-BGA. Els microcontroladors, CPLD i FPGA d'alt rendiment estan disponibles en paquets QFP, BGA i micro-BGA amb un nombre de pins que oscil·la entre 44 i més de 800.
A causa de l'elevat nombre de pins i el petit factor de forma, la majoria d'aquests components només estan disponibles en paquets de pas fi. Els components de pas fi tenen agulles molt fràgils amb un espai de només 0,508 mm (20 mils) o gairebé sense espai lliure. Això ha portat a l'ús de dispositius PIC per afrontar aquest repte. Els dispositius PIC amb alta densitat i alt rendiment són cars i requereixen equips de programació d'alta qualitat i un excel·lent control del procés per minimitzar la ferralla de components.
És pràcticament segur que els components de to fi trobaran amenaces de coplanaritat i altres formes de dany dels pins durant la programació manual. Si els pins estan danyats, pot causar problemes amb la fiabilitat de les juntes de soldadura, la qual cosa augmentarà la taxa de defectes en el procés de fabricació. De la mateixa manera, els components d'alta densitat trigaran més a programar-se, cosa que reduirà l'eficiència de la producció.
Programació a la placa de circuit
Els usuaris de dispositius PIC avançats s'enfronten a una elecció difícil: arriscar problemes de qualitat i utilitzar la programació manual? O trobar un mètode de programació alternatiu que elimina el mètode tàctil manual?
Per aconseguir-ho, els fabricants van començar inicialment a utilitzar la programació a bord (OBP). OBP és un mètode senzill que programa el PIC després de muntar-lo en una placa de circuit imprès (PCB). Generalment, les proves o proves funcionals es realitzen a la placa de circuits. La memòria flaix, la memòria de només lectura programable esborrable elèctricament (EEprom), els dispositius CPLD basats en EEprom, els dispositius FPGA basats en EEprom i els microcontroladors amb memòria flash incorporada o EEprom estan programats en forma OBP.
El mètode més comú per implementar OBP per complir els requisits de la memòria flaix i els microcontroladors és utilitzar la programació d'equips de prova automàtics (ATE) amb l'ajuda d'un accessori de llit de claus. Els dispositius lògics són complexos de programar i no són adequats per a la programació de llit d'ungles ATE.
Una nova tecnologia OBP basada en l'especificació original IEEE per donar suport a les proves mostra un futur prometedor. L'especificació, anomenada IEEE 1149.1, especifica una sèrie de protocols d'exploració de límits que s'han utilitzat en molts mètodes de programació PIC.
Si els fabricants de productes electrònics volen utilitzar mètodes de programació IEEE 1149.1, confien en les eines de protecció de la propietat intel·lectual proporcionades per diversos fabricants de semiconductors. Però la programació amb les seves eines és molt lenta. A més, a causa del seu instint per protegir la propietat intel·lectual, cada eina es limita al dispositiu utilitzat per un sol usuari. Aquest és un inconvenient important si els dispositius PIC d'una placa de circuit són utilitzats per diversos usuaris.
En resum, l'ús de mètodes OBP pot eliminar el fenomen de manipulació i programació manual de dispositius en proves, així com la producció de fabricació lenta. Tanmateix, el temps necessari per a la programació també pot ser lent.
Programació ATE Pin-on-disk
L'equip ATE es va utilitzar originalment per realitzar proves en circuit de conjunts de PCB per detectar defectes com ara rastres oberts i curts, components que falten i components desalineats que es produeixen durant el procés de fabricació. Els accessoris pin-on-disk són terminals de prova de molla configurats per matriu que formen una interfície mecànica i elèctrica entre la PCB i els circuits de conducció del senyal de l'equip de prova ATE.
Una vegada que la PCB estigui connectada de manera segura a l'aparell pin-on-disk, el circuit de conducció del senyal de l'equip de prova ATE enviarà senyals de programació al PIC del dispositiu objectiu a través de la fixació pin-on-disk i la PCB. A més de provar defectes mecànics, els equips ATE també es poden utilitzar per programar dispositius PIC. Els procediments de programació i esborrat dels components s'incorporen al procediment de prova de la placa de circuits per programar el dispositiu de destinació.
Programació d'exploració de límits IEEE 1149.1
Per augmentar la densitat i la complexitat dels conjunts de PCB, les proves de plaques de circuit i components s'enfronten a grans dificultats, especialment per a conjunts de PCB amb espai limitat. Per tal de resoldre eficaçment aquest problema, es va crear un protocol de prova d'exploració de límits (IEEE 1149.1).
L'estàndard de prova IEEE 1149.1 pot programar dispositius lògics o dispositius de memòria flash en plaques de circuits muntats mitjançant un dispositiu extern intel·ligent. Aquest dispositiu de programació forma una interfície de connexió amb la placa de circuit mitjançant un port d'accés de prova estàndard (Test Access Port, abreujat com a TAP). Tot això requereix l'ús de dispositius de control de maquinari JTAG, sistemes de programari JTAG, plaques de circuits PCB compatibles amb JTAG i un port d'accés de prova de quatre fils.
El treball d'exploració de límits es pot implementar mitjançant un dispositiu especialitzat de programació de plaques de circuit, o una altra opció és utilitzar algunes eines proporcionades per empreses com els provadors ATE GenRad, Hewlett-Packard i Teradyne als Estats Units, de manera que la programació d'exploració de límits IEEE 1149.1 pugui s'implementarà en equips de prova ATE.
Un dels majors avantatges d'utilitzar l'estàndard IEEE és que pot programar una varietat de components proporcionats per diferents proveïdors a la mateixa PCB. Això pot reduir el temps global de programació i simplificar el procés de fabricació.
Equips de programació automatitzada (AP).
La tecnologia PIC continua avançant, de manera que els nous equips i tecnologia de programació automatitzada segueixen el ritme. Per exemple, l'equip de programació automatitzada de pas fi ProMaster 970 de Data I/O pot programar dispositius PIC en formats de paquet avançats, com ara BGA, micro BGA, SOP, VSOP, TSOP, PLCC, SON i CSP. Els encapçalaments duals pick-and-place (PNP) i els endolls opcionals de 8, 10 o 12-pins poden maximitzar l'eficiència de l'equip. L'equip de programació també pot implicar un control de qualitat del dispositiu. Per exemple, els problemes de coplanarietat i els danys dels pins són pràcticament inexistents perquè el sistema de visió làser integrat pot garantir una col·locació molt precisa del dispositiu.
La programació de clúster automatitzada pot ser generalment de 5 a 10 vegades més ràpida que la programació ATE a causa de la varietat d'interfícies de programació i configuracions de dispositius PNP. De nou, aquestes eines de programació estan dissenyades específicament per a la programació, no per provar taulers o funcions, de manera que poden proporcionar una qualitat de programació molt bona.
Els dispositius PIC de pas fi poden ser molt cars, de manera que si es pot reduir la taxa de dany durant el procés de fabricació, millorarà molt el punt d'equilibri del fabricant. Els sistemes de programació automàtica que es poden aplicar a la majoria de components també són molt flexibles i es poden adaptar a les formes avançades de dispositius d'embalatge. La combinació d'alta productivitat, alta qualitat i flexibilitat ha fet que el preu de programació més baix disponible per dispositiu sigui sovint inferior al 20% del preu de programació ATE.