SMT/PoP/CoC三種自動焊接工藝的流程與實現可能性

傳統SMT焊接工藝

一般我們較常看到的SMT貼片方式都是一個蘿蔔一個坑,就是一塊地只能有一家透天的平房,不過近來電子零件封裝的技術日新月異,再加上尺寸被要求越做越小,所以也常常看到有利用電路載板打上零件後再當成一般SMD零件貼在最後電路板上的設計,如LGA封裝就屬於這類的技術,另外在零件上面再打上另一顆零件也時有所聞,比較常聽到的是BGA零件上頭再打上另一顆BGA,俗稱為這樣的封裝技術為PoP(Package on Package),就類似蓋大樓,一塊地上面可以蓋兩層樓以上。

如果你還不瞭解何謂SMT的話請先參考【何謂SMT(Surface Mount Technology)表面貼焊(裝)技術?】一文?

PoP(Package on Package)焊接工藝

不過現在還有一種新的SMT工藝稱為CoC(Chip on Chip),既然BGA上面可以打上另一顆BGA,那小電容或小電阻這類Small Chip是否也可以使用SMT機器達到自動「疊焊」的工藝目的呢?







BGA要做PoP工藝通常是來自於BGA零件商的需求,所以BGA封裝的正上面會再長出許多焊墊(bump)給另一顆BGA來焊接之用,而且BGA本身就會帶有錫球(solder ball),所以SMT機器不需要做什麼特別的調整就可以把PoP的T/P(Top Package)上BGA打到B/P(Bottom Package)下BGA的上方,而且焊接只要調整好回焊爐溫,其成功率非常高。

可是一般的小電阻/電容/電感(small chip)上面並沒有足夠的焊料可以用來焊接兩顆小零件,所以如何把錫膏印刷在兩顆零件的中間就成了一大難題,不過辦法總是人想出來的,真的非常佩服這些工程師~看看下面這張圖,到目前為止工作熊還沒真正執行過,不過聽已經有人這樣做還成功了,還蠻有趣的~

CoC(Chip on Chip)重疊小電阻/電容/電感焊接

CoC (Chip-On-Chip)的目的

就是做L/C/R零件並聯,一般來說電阻跟電阻疊焊並聯的機會不大,電容與電容疊焊並聯的話可以增加電容值,有些大電容的零件可能太貴或根本買不到,就可以考慮並聯電容。零外RC並聯或LC並聯則有功能上的需求。

CoC這個方法通常是過渡期間的作法,工作熊以前的產品裡比較常用到CoC的機會經常是板子已經設計完成且生產了一大堆庫存,但RD突然發現需要多一顆零件,於是「背娃娃」的情形就出現了,另外也可能是找不到剛好的電容值而使用這種並聯的方式~

CoC (Chip-On-Chip)的實行方法

純粹考慮使用SMT做自動化焊接,不考慮人工手焊,SMT機器有可能需要改機,可以請SMT廠商修改程式來實現,參考上面的圖說,B/C(Bottom Chip)為「下」零件,T/C(Top Chip)為「上」零件,一開始的時候分別在B/C及T/C的焊墊都印上錫膏,將B/C及T/C都給打到電路板上各自的位置,接著是重點,然後用SMT機器的吸嘴把T/C的零件再從電路板上吸取起來並重疊放到B/C的上面,這時候T/C的端點上應該會沾到了一些原本印刷在電路板上的錫膏,就是要用這些錫膏來把B/C與T/C零件焊接在一起,所以重點除了要調整SMT機器的取放程式之外,原本印刷在T/C的錫膏量可能也需要做最佳化調整。

一般來說CoC通常會利用板子上一些non-pop的位置來沾附錫膏,或使用板邊的位置,而不需要額外設計預留的焊墊給第二顆零件來上錫。


延伸閱讀:
回流焊的溫度曲線 Reflow Profile
如何設計加強產品的BGA焊墊強度以防止BGA開裂
把SMD零件改成通孔錫膏(Paste-In-Hole)製程有何差別及影響?




訪客留言內容(Comments)

很新颖的思路,开始超越平面布局,向立体布局拓展了。但是不知道这种新颖的加工模式,和选择更小封装的器件(比如0201,甚至01005)比较,哪种的加工难度更大?哪种的风险更大?哪种的收益更大?

Mr_Reflow;
目前這種CoC的技術看起來不太可能大量產,而比較偏向特殊需求,如高頻的線路或是板子已經Layout好需重工的時候。
這種背娃娃的工藝還是有其一定的風險,可能掉件的問題。

layout好要重工也有一定困難度,自己有過這樣的經驗!驅動IC的限流電阻計算錯誤,一片模組上有96顆需要重工,共十幾萬顆要換,有人提到用背娃娃的方式,原本的位置上再加上一顆電阻去並聯,後來還是放棄了,焊接風險太大。最後還是每一顆都拆除重新更換正確的阻值。

hatak;
可以換上正確的阻值當然最好囉!有時候是因為沒有剛好的,就是得背娃娃!

coc 我們是將兩個厚模電容 先併在一起點紅膠後 再轉側立人工放置 因應電源板有的買不到電容


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