層疊 （PoP） PCB 組裝指南
- 2025-06-19 09:36:00
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層疊封裝 （PoP） 組裝是一種特殊的 PCB 制造方法。它將兩個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體封裝相互堆疊。這節(jié)省了電路板上的空間并提高了電子設(shè)備的性能。
PoP 的兩個(gè)主要部分通常是邏輯芯片和存儲(chǔ)芯片。邏輯芯片可以是微處理器或 SoC。內(nèi)存芯片通常是 DRAM。但是，這可能會(huì)根據(jù)具體用途而改變。
這種堆疊方法有幾個(gè)好處。它減小了尺寸，加快了堆疊部件之間的信號(hào)傳輸，并提高了整體性能。
PoP 組裝通常用于智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備。它在汽車(chē)和 IoT 應(yīng)用中也不斷增長(zhǎng)。在這些領(lǐng)域，緊湊性、速度和效率至關(guān)重要。
詳細(xì)的 PoP 組裝過(guò)程
第 1 步：準(zhǔn)備 PCB
PoP 組裝過(guò)程的第一步是表面處理。這包括清潔 PCB 以去除任何可能干擾焊接過(guò)程的污染物?；覊m、油和其他殘留物等污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)不良，從而導(dǎo)致冷焊點(diǎn)或短路等缺陷。
清潔方法： 最常見(jiàn)的清潔方法是超聲波清潔和使用受控的空氣噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以吹走灰塵。然后，檢查員使用顯微鏡或自動(dòng)化系統(tǒng)檢查 PCB 的清潔度。
焊 料應(yīng)用： 技術(shù)人員使用模板將焊膏涂抹到 PCB 的指定焊盤(pán)上。您必須以正確的量精確涂抹焊膏，以確保最佳焊接效果。焊膏過(guò)多會(huì)導(dǎo)致橋接，而焊膏過(guò)少會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)變?nèi)酢?/span>
第 2 步：底部包裝放置
涂上焊膏后，技術(shù)人員將底部元件放在 PCB 上。這個(gè)組件通常是處理器或邏輯芯片。我們使用高精度的拾取和放置機(jī)器來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)。該機(jī)器使用相機(jī)和視覺(jué)系統(tǒng)將組件對(duì)準(zhǔn)焊盤(pán)。
對(duì)準(zhǔn)：此步驟需要高精度，以確保 IC 與 PCB 焊盤(pán)完美對(duì)準(zhǔn)。未對(duì)準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致電氣連接不當(dāng)，從而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障。
貼裝精度：一些 PoP 設(shè)計(jì)要求元件具有非常細(xì)的間距（引線(xiàn)之間的距離），這提高了貼裝過(guò)程中所需的精度。這里使用的拾取和放置機(jī)器是高度專(zhuān)業(yè)化的，可以將組件對(duì)齊到微米級(jí)的精度。
第 3 步：頂部包裝放置
下一步是將頂部組件（通常是內(nèi)存 IC 或附加外設(shè) IC）放置在底部組件的頂部。這些元件通過(guò)小焊球連接，也稱(chēng)為“球柵陣列”（BGA） 連接。
放置注意事項(xiàng)：在此步驟中，必須與底部組件保持正確對(duì)齊，以確保安全可靠的連接。這是使用第二臺(tái)拾取和放置機(jī)器或允許精確堆垛的雙龍門(mén)系統(tǒng)完成的。
焊球：頂部封裝預(yù)先焊球焊球，焊球在回流焊過(guò)程中會(huì)熔化以進(jìn)行連接。焊球的尺寸因元件間距而異，焊球的尺寸必須均勻，以避免焊接不一致。
第 4 步：回流焊
回流焊是 PoP 組裝過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。底部和頂部 IC 都在烤箱中進(jìn)行回流焊接，并嚴(yán)格控制熱曲線(xiàn)。這可確保焊膏熔化并在組件和 PCB 之間形成牢固、可靠的粘合。
熱曲線(xiàn)：回流爐遵循精確的溫度曲線(xiàn)。該過(guò)程通常包括四個(gè)階段：預(yù)熱、浸泡、回流焊和冷卻。必須仔細(xì)控制溫度，以避免元件過(guò)熱，這可能會(huì)損壞敏感的 IC。
多層：在 PoP 中，回流焊接工藝是獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)閮蓚€(gè)封裝（頂部和底部）同時(shí)回流，這可能具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗枰芾矶询B元件之間的熱量分布。
第 5 步：檢查和測(cè)試
將組件焊接到 PCB 上后，組件將接受檢查。此步驟可確保焊點(diǎn)的質(zhì)量，并驗(yàn)證封裝堆疊中沒(méi)有錯(cuò)位或缺陷。
X 射線(xiàn)檢查：X 射線(xiàn)檢查通常用于檢測(cè)隱藏的缺陷，例如焊點(diǎn)中的空隙，這些缺陷是肉眼看不見(jiàn)的。X 射線(xiàn)檢測(cè)機(jī)能夠檢測(cè)堆疊包裝之間的接縫，而傳統(tǒng)的目視檢查可能無(wú)法做到這一點(diǎn)。
自動(dòng)光學(xué)檢測(cè) （AOI）：AOI 系統(tǒng)使用攝像頭目視檢查 PCB 表面缺陷，例如元件放錯(cuò)位置、引線(xiàn)斷裂或焊接不足。AOI 是 PoP 組裝過(guò)程中必不可少的工具，因?yàn)樗梢钥焖贆z測(cè)可能影響設(shè)備功能的缺陷。
電氣測(cè)試：檢查后，組裝好的 PCB 進(jìn)行電氣測(cè)試，以驗(yàn)證所有組件是否正常工作。這可能涉及使用在線(xiàn)測(cè)試 （ICT） 或功能測(cè)試系統(tǒng)來(lái)模擬設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。
PoP 組裝的好處
1. 空間效率
PoP 組裝使制造商能夠在更小的空間內(nèi)安裝更多組件，這對(duì)于現(xiàn)代電子產(chǎn)品至關(guān)重要。IC 的垂直堆疊優(yōu)化了 PCB 空間，從而可以在不犧牲性能的情況下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化。
2. 改進(jìn)的信號(hào)完整性
通過(guò)縮短組件之間的距離，PoP 技術(shù)提高了信號(hào)完整性，特別是對(duì)于處理器和內(nèi)存之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。縮短的距離最大限度地減少了信號(hào)傳輸?shù)难舆t，這對(duì)于高性能應(yīng)用至關(guān)重要。
3. 成本效益
PoP 減少了對(duì)多個(gè)獨(dú)立 PCB 或復(fù)雜互連的需求，從而可以節(jié)省材料和組裝時(shí)間的成本。與傳統(tǒng)的多板組裝相比，組合式回流焊工藝還簡(jiǎn)化了生產(chǎn)。
4. 設(shè)計(jì)靈活性
PoP 提供了設(shè)計(jì)靈活性，因?yàn)橹圃焐炭梢愿鶕?jù)特定需求混合和匹配不同的芯片。這允許根據(jù)每個(gè)產(chǎn)品的獨(dú)特要求進(jìn)行定制配置。
PoP 組裝中的挑戰(zhàn)以及如何克服這些挑戰(zhàn)
熱管理
PoP 設(shè)備由于其緊湊性和堆疊配置而產(chǎn)生更多的熱量。有效的熱管理解決方案（如熱通孔、散熱器和特殊散熱材料）對(duì)于確?？煽康男阅苁潜匾摹?/span>
熱通孔：熱通孔是一個(gè)充滿(mǎn)材料的孔，允許熱量從元件傳導(dǎo)到 PCB 表面，在那里可以消散。
散熱器：在某些情況下，散熱器可能會(huì)添加到堆疊組件的頂部或底部，以改善散熱。
精度和對(duì)準(zhǔn)
堆疊封裝放置過(guò)程中的錯(cuò)位會(huì)導(dǎo)致短路或電氣性能不佳等缺陷。高精度設(shè)備對(duì)于避免這些問(wèn)題至關(guān)重要。
先進(jìn)的拾取和放置機(jī)器
現(xiàn)代貼片機(jī)具有先進(jìn)的視覺(jué)系統(tǒng)和激光對(duì)準(zhǔn)工具。這些功能可確保元件的精確放置。
制造的復(fù)雜性和成本
PoP 工藝需要特殊的設(shè)備、先進(jìn)的焊接方法和仔細(xì)的檢查系統(tǒng)。這些因素會(huì)提高制造成本。但是，性能和節(jié)省空間的好處通常會(huì)抵消這些成本。
為什么 PoP 組裝對(duì)未來(lái)的電子產(chǎn)品至關(guān)重要
隨著電子產(chǎn)品尺寸不斷縮小，同時(shí)性能不斷提高，PoP 組裝已成為現(xiàn)代 PCB 制造不可或缺的技術(shù)。它能夠有效地堆疊組件、提高性能和節(jié)省空間，使其成為智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等緊湊型設(shè)備的理想選擇。
通過(guò)解決熱控制、對(duì)準(zhǔn)精度和制造難度等問(wèn)題，PoP 組裝為創(chuàng)建先進(jìn)的電子產(chǎn)品提供了強(qiáng)大而可靠的解決方案。使用這項(xiàng)技術(shù)的制造商將為不斷增長(zhǎng)的需求做好準(zhǔn)備。需要更小的設(shè)備。人們還希望設(shè)備更快、更高效.
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