Оптимизация конструкции печатной платы с помощью технологии «пакет на упаковке»

Технология Package on Package (PoP) — это метод вертикальной компоновки интегральных схем, который объединяет дискретные логические элементы и компоненты памяти в корпусах Ball Grid Array (BGA). Эта технология отвечает требованиям электронной промышленности к малому шагу выводов, уменьшенным размерам, высокой скорости обработки сигналов и компактным габаритам в таких продуктах, как смартфоны и цифровые камеры. PoP обеспечивает электрическое соединение между элементами памяти в верхнем корпусе и логическими элементами в нижнем корпусе, что позволяет проводить независимое тестирование и замену этих компонентов. Эти особенности снижают Сборка печатной платы затраты и сложность.

Пакет в пакете (PoP) Структура:

Существует две широко используемые структуры PoP: стандартная структура PoP и структура TMV PoP.

Стандартная структура PoP

В стандартном PoP логические устройства размещаются в нижней части корпуса с пайкой BGA с мелким шагом для размещения большого количества контактов. Верхняя упаковка содержит устройства памяти или многоуровневые блоки памяти. Чтобы компенсировать недостаточное количество контактов в устройствах памяти, на границе двух корпусов можно применить массив полей. Проволочные соединения все чаще заменяются технологией перевернутых чипов в нижней части корпуса, чтобы уменьшить размер корпуса, что приводит к обычному шагу пайки 0.4 мм. Верхний корпус, содержащий микросхемы динамической памяти с произвольным доступом (DRAM) или микросхемы DRAM с флэш-памятью, требует более тонкого шага пайки, сейчас обычно составляющего 0.4 мм.

Структура ТМВ PoP

Сквозные отверстия для пресс-форм (TMV) PoP представляют собой усовершенствование стандартного PoP, широко используемого в портативных электронных устройствах из-за его мелкого шага. Сквозные переходные отверстия в нижнем корпусе и между верхним припоем в нижнем корпусе и припоем в верхнем корпусе обеспечивают электрические соединения между логикой и устройствами памяти. TMV PoP предлагает такие преимущества, как уменьшение размера, толщины и коробления корпуса, одновременно увеличивая плотность межсоединений, производительность и надежность.

Методы сборки SMT PoP

SMT играет решающую роль в сборке компонентов PoP, предлагая два основных метода: PoP с предварительной укладкой и PoP для стекирования на плате. Эти методы различаются подходом к укладке и пайке компонентов PoP на печатную плату.

1. Предварительно собранные PoP: Этот метод включает в себя штабелирование верхней и нижней частей компонентов PoP перед их пайкой на печатной плате. Составленные компоненты сначала спаиваются вместе, образуя единое предварительно составленное устройство. Это предварительно собранное устройство затем прикрепляется к поверхности печатной платы и подвергается пайке оплавлением, чтобы закрепить его на месте. Предварительная сборка PoP упрощает процесс сборки, подготавливая компоненты PoP перед их установкой на печатную плату, что снижает сложность процесса пайки.
2. Встроенный PoP для штабелирования: Напротив, встроенное стековое PoP собирает компоненты PoP непосредственно на печатной плате. Сначала на печатную плату монтируется нижний корпус, затем верхний корпус, который затем окунается во флюс или паяльную пасту перед установкой на нижний корпус. Затем вся стопка подвергается пайке оплавлением для создания окончательной сборки PoP. Преимущество встроенного стекирования PoP заключается в сборке компонентов PoP непосредственно на печатной плате, что обеспечивает более точное выравнивание и контроль во время процесса пайки.

Оба метода имеют свои преимущества и используются с учетом конкретных требований и производственных возможностей. Предварительно сложенные PoP часто предпочтительнее из-за их простоты и эффективности, в то время как PoP для штабелирования на плате обеспечивает больший контроль над процессом сборки и выравниванием компонентов PoP.

Приложения «пакет-на-пакете» (PoP)

Процедура SMT компонентов PoP

1. Печать паяльной пастой на нижней упаковке PoP: Процесс печати паяльной пасты определяется размерами компонентов и площадок. Обычно используются шаблоны трафаретов, вырезанных лазером и гальванопластикой. Выбор паяльной пасты основан на разрешении печати, при этом все чаще используется паяльная паста типа IV.
2. Погружение верхней упаковки PoP: Верхняя часть корпуса окунается либо в паяльную пасту, либо в флюс. Правильное погружение гарантирует нанесение нужного количества паяльной пасты или флюса, не вызывая дефектов пайки.
3. Позиционирование PoP-компонента: Тщательное расположение верхнего пакета имеет решающее значение для обеспечения точной сборки и устойчивости к ударам и вибрации.
4. Пайка оплавлением PoP: Методы бессвинцовой пайки предпочтительны из-за их надежности. Азот с низким содержанием кислорода используется для уменьшения окисления металлов и обеспечения хорошей смачиваемости. Точные температурные кривые пайки оплавлением необходимы для предотвращения деформации компонентов или подложки.
5. Оптический и рентгеновский контроль PoP: Во время сборки и пайки могут возникнуть различные дефекты, в том числе открытая пайка, холодная пайка, перемычка, проникновение сердечника и многое другое. Для обнаружения этих дефектов используются такие методы контроля, как АОИ, эндоскопический контроль и рентгеновский контроль.

Процесс сборки PoP требует точности, внимания к деталям и соблюдения стандартов качества для обеспечения надежной работы электронных устройств. Правильное выполнение этих процедур может привести к созданию высококачественных PoP-сборок с превосходной производительностью и надежностью.

Преимущества упаковки на упаковке (PoP)

Традиционное плоское расположение компонентов на печатной плате коренным образом меняется благодаря технологии Package-on-Package (PoP), которая представляет собой вертикальную структуру штабелирования. Это нововведение значительно улучшает конструкцию печатной платы за счет максимального использования пространства и позволяет интегрировать больше функций на меньшую площадь, обеспечивая тем самым более высокую производительность в комбинациях компонентов.

Экономия пространства и повышенная производительность

Вертикальная укладка компонентов в конфигурации PoP эффективно использует ограниченное пространство, доступное на печатной плате. Это позволяет дизайнерам включать в свои проекты больше функций и возможностей без увеличения общего размера печатной платы. Кроме того, более короткие вертикальные соединения между верхним и нижним корпусами оптимизируют расстояние между компонентами. Такое уменьшение длины трассы приводит к снижению сопротивления в цепи, минимизации выделения тепла и задержки сигнала, а также к улучшению общих электрических характеристик цепи.

Модульная конструкция и легкая модернизация

Одним из ключевых преимуществ технологии PoP является ее модульная конструкция, позволяющая размещать компоненты памяти в отдельных корпусах. Такой модульный подход упрощает модернизацию или замену компонентов памяти без необходимости замены всего микроконтроллера или процессора приложений. Такая гибкость не только упрощает процесс обновления, но также снижает затраты и время простоя, связанное с заменой неисправных компонентов.

Индивидуальное тестирование и повышенная надежность

Разделение компонентов памяти в технологии PoP позволяет индивидуально тестировать различные участки в ходе производственного процесса. Такой уровень детализации тестирования гарантирует, что каждый компонент соответствует требуемым спецификациям, что приводит к повышению общей надежности конечного продукта. Кроме того, возможность тестирования и замены отдельных компонентов увеличивает срок службы и возможность модернизации устройства, еще больше повышая его общую надежность.

Гибкость дизайна и совместимость

Технология PoP предлагает разработчикам большую гибкость в выборе пакетов памяти, которые лучше всего соответствуют их требованиям. Разработчики могут комбинировать различные микроконтроллеры и пакеты памяти, если они совместимы с пакетом ЦП. Такая совместимость обеспечивает широкий спектр вариантов дизайна, позволяя дизайнерам адаптировать свои проекты к конкретным требованиям и оптимизировать производительность.

В целом, технология Package-on-Package (PoP) предлагает ряд преимуществ, включая экономию места, улучшенную производительность, модульную конструкцию, простоту модернизации, индивидуальное тестирование, повышенную надежность, гибкость проектирования и совместимость. Эти преимущества делают PoP привлекательным вариантом для разработчиков, стремящихся максимально повысить функциональность и производительность своих печатных плат.

Если это требование влияет на закупку или выпуск продукции, сравните его с компоненты печатной платы и изготовление печатных плат с высоким током перед отправкой окончательных файлов на проверку.

Заключение

сборка поверхностного монтажа Процесс интеграции компонентов PoP является сложным и требует тщательного учета структуры компонентов, методов пайки и методов контроля. Благодаря развитию технологии PoP производители могут достичь более высокой плотности интеграции, меньших габаритов и повышенной надежности электронных устройств.