Главная > Блог > Новости отрасли > Что такое технология PoP (Package-on-Package) на печатных платах? В данной статье представлен всесторонний анализ технологии PoP (Package on Package) на печатных платах.
PoP — это передовая технология 3D-упаковки, которая позволяет устанавливать и припаивать упакованный чип (обычно память, например, DRAM или Flash) непосредственно поверх другого упакованного чипа (обычно процессора приложений или чипа базовой полосы), образуя вертикальную сборку. Затем эта сборка припаивается к основной печатной плате с помощью шариков припоя (BGA) на нижней стороне нижнего корпуса.
1. Экономия места: Значительное повышение коэффициента использования пространства, ключевая технология для миниатюризации мобильных устройств (телефонов, планшетов).
2. Повышение производительности: Межсоединительные пути между микросхемами верхнего и нижнего слоев чрезвычайно короткие (обычно <1 мм), что снижает задержку сигнала и энергопотребление, а также увеличивает пропускную способность передачи.
3. Гибкость конструкции: позволяет комбинировать процессоры и память от разных производителей, что упрощает итерации продукта и выбор конфигурации.
4. Снижение стоимости: По сравнению с интеграцией двух микросхем в один корпус (например, в некоторых типах SiP), PoP может использовать стандартизированные процессы упаковки и тестирования.
Сложность сборки PoP заключается в завершении пайки оплавлением всех точек соединения за одну операцию: верхнего и нижнего корпусов, а также нижнего корпуса с печатной платой. Это требует точного управления материалами, оборудованием и процессом сборки.
Весь процесс в основном делится на следующие ключевые этапы:
● Нижняя печатная плата: Нанесите припой на основную плату в месте расположения PoP, чтобы припаять шарики припоя BGA к нижнему корпусу.
● Верхний корпус: Припой наносится на контактные площадки на верхней стороне нижнего корпуса. Это ключевой момент в процессе сборки PoP. Существует два основных метода:
* Метод предварительного нанесения паяльной пасты: с помощью микротрафаретов или технологии струйной печати крошечные точки паяльной пасты точно наносятся на верхние контактные площадки нижнего корпуса.
* Метод размещения шариков: крошечные шарики припоя предварительно размещаются на верхних контактных площадках нижнего корпуса. Этот метод обеспечивает хорошую стабильность и в настоящее время является основным, особенно для микросхем с малым шагом выводов.
Это высокоточный двухэтапный процесс установки:
Шаг 1: Установите нижний корпус. Нижний чип (например, процессор) монтируется путем выравнивания его нижних шариков BGA-памяти с паяльной пастой на печатной плате.
Шаг 2: Установка верхнего корпуса. После шага 1, в рамках того же производственного цикла, установите верхний чип (например, память), совместив его нижние припойные шарики или площадки с верхним припоем нижнего корпуса, уже установленного на печатной плате. Это требует чрезвычайно высокой точности и стабильности от оборудования для установки компонентов, обычно использующего двухконсольную или специализированную многофункциональную монтажную головку.
● Смонтированный стек микросхем (верхний слой + нижний слой) и печатная плата поступают в печь для оплавления припоя.
● В печи для оплавления припоем с горячим воздухом или вакуумной печи припой плавится одновременно во всех точках соединения (паяльная паста на печатной плате и припой между верхним и нижним слоями).
● В расплавленном состоянии, благодаря поверхностному натяжению и силе тяжести припоя, образуются паяные соединения, обеспечивающие электрические и механические контакты.
● Это наиболее важный процесс: необходимо точно контролировать температурный профиль, чтобы обеспечить надлежащее состояние каждого паяного соединения и предотвратить повреждение микросхем термическим напряжением.
● Автоматизированный оптический контроль: для проверки соосности компонентов после пайки.
● Рентгеновский контроль: Поскольку паяные соединения находятся под корпусом, для проверки качества паяных соединений BGA и внутренних паяных соединений PoP, таких как перемычки, холодные паяные соединения и пустоты, необходимо применять 2D/3D рентгеновский контроль.
● Электрическое тестирование: Подтверждает правильность работы установленных микросхем.
| Проблемы | Описание | Решение |
| Точность выравнивания | Контактные площадки на верхнем и нижнем корпусах очень малы, как и пространство между ними, что требует чрезвычайно высокой точности выравнивания (обычно ±0,05 мм). | Используйте высокоточное оборудование для установки компонентов и системы визуального контроля, чтобы обеспечить соосность корпусов и однородность припоя. |
| Контроль количества припоя | Количество припоя между корпусами должно быть точно отмерено. Слишком много припоя приводит к образованию перемычек, слишком мало — к холодным паяным соединениям. | Используйте размещение шариков вместо нанесения паяльной пасты; точно контролируйте размер шариков и количество паяльной пасты. |
| Выход годных изделий из припоя | Однопроходная оплавление создает несколько рядов невидимых паяных соединений, что увеличивает риск выхода годных изделий по сравнению с однослойными BGA-чипами. | Оптимизируйте температурные профили оплавления (обычно используя профиль в форме «палатки»), используйте защиту азотом для уменьшения окисления и применяйте вакуумное оплавление для уменьшения образования пустот. |
| Высота стопки | Для соответствия требованиям к тонкости и легкости изделий необходимо строго контролировать общую высоту. | Используйте сверхтонкие корпуса, компаунды для литья с малым радиусом и более мелкие шарики припоя. |
| Тепловые и термические напряжения | Высокая тепловая плотность после укладки, в сочетании с различными коэффициентами теплового расширения разных материалов, может привести к возникновению термических напряжений. | При проектировании печатных плат и корпусов учитывайте рассеивание тепла; используйте компаунд для заполнения зазоров, чтобы повысить механическую прочность и устойчивость к термической усталости. |
Для применений с чрезвычайно высокими требованиями к надежности (например, в автомобильной электронике) после сборки PoP-компонентов между нижним корпусом и печатной платой, а иногда даже между верхним и нижним корпусами, наносится компаунд для заполнения зазоров. Клей проникает в зазоры между шариками припоя за счет капиллярного эффекта, и после отверждения значительно поглощает механические напряжения (такие как удары и изгибы), улучшая срок службы при термической усталости, вызванной температурными циклами.
Вкратце, сборка PoP (PoS) — это одна из передовых технологий современной высокоплотной электронной сборки. Ключевыми элементами успешной сборки PoP являются:
● Материалы: Высокоэффективные шарики припоя, паяльная паста и подложки.
● Оборудование: Высокоточные машины для установки компонентов и управляемые печи для оплавления припоя.
● Контроль процесса: Точное управление всем процессом, от нанесения паяльной пасты/шарикового припоя до монтажа и оплавления.
● Контроль: Мощные возможности неразрушающего контроля, такие как рентгеновское излучение.
По мере увеличения количества входов/выходов на чипе и одновременного уменьшения шага выводов, технология PoP также развивается в направлении более мелкого шага (например, шаг 0,35 мм) и большего количества слоев (например, PoPoP), постоянно стимулируя эволюцию электронных устройств в сторону более компактных, быстрых и мощных конструкций.
Компания Benlida — профессиональный производитель печатных плат, предоставляющий услуги по сборке печатных плат уже 14 лет. Если вы работаете с методом PoP-сборки для ваших печатных плат и сборок печатных плат, обращайтесь в Benlida за советом по организации производства!
Компания Benlida к вашим услугам!
ru
WhatsApp