Technologia montażu chipów SMT umożliwia zwiększenie niezawodności płyt rozwojowych półprzewodników.

W dziedzinie produkcji elektroniki, płytki rozwojowe półprzewodników służą jako podstawowy nośnik innowacji sprzętowych, a ich niezawodność bezpośrednio określa granice wydajności produktów końcowych. Dzięki głębokiej integracji technologii montażu powierzchniowego (SMT) i procesów montażu płytek drukowanych (PCBA), nowoczesne płytki rozwojowe półprzewodników osiągnęły skokowy postęp w ewolucji od prototypów laboratoryjnych do produktów klasy przemysłowej. 

Po pierwsze, SMT jest kamieniem węgielnym precyzyjnej produkcji. Technologia montażu powierzchniowego SMT wykorzystuje zautomatyzowany sprzęt do precyzyjnego montażu komponentów na poziomie mikronów na podłożach PCB, a jej zalety techniczne bezpośrednio przekładają się na zwiększoną niezawodność płyt rozwojowych: Wysoka precyzja montażu - nowoczesne maszyny do montażu SMT wykorzystują technologię optycznego wyrównywania i kontroli w locie, osiągając dokładność montażu na poziomie ±0,05 mm. Mogą one niezawodnie obsługiwać chipy o rozmiarze 0402 i komponenty o dużej gęstości upakowania, takie jak BGA i QFN. Na przykład w przemysłowych płytach rozwojowych bramek IoT procesy SMT zapewniają milimetrową dokładność umieszczania wieloprotokołowych układów komunikacyjnych i modułów RF, zapobiegając zakłóceniom sygnału; Optymalizacja jakości spawania - proces lutowania rozpływowego precyzyjnie kontroluje krzywą temperatury, tworząc idealną warstwę związku międzymetalicznego z bezołowiowym lutem. Biorąc za przykład płytki rozwojowe elektroniki samochodowej, muszą one przejść test cyklu temperaturowego od -40°C do 125°C. Proces SMT optymalizuje konstrukcję padów w celu wydłużenia trwałości zmęczeniowej połączeń lutowanych do ponad 1000 cykli; Wydajność i spójność produkcji - zautomatyzowane linie produkcyjne osiągają prędkość umieszczania dziesiątek tysięcy sztuk na godzinę. W połączeniu ze sprzętem do kontroli AOI, wady takie jak zimne połączenia lutowane i niewspółosiowość mogą być identyfikowane w czasie rzeczywistym. W produkcji płyt rozwojowych elektroniki użytkowej, linie produkcyjne SMT zwiększyły wskaźnik wydajności pierwszego przejścia do ponad 99,5%.

Po drugie, przetwarzanie PCBA gwarantuje niezawodność od projektu do masowej produkcji. Produkcja PCBA obejmuje między innymi wybór materiałów, kontrolę procesu, testowanie i weryfikację. Systematyczne zarządzanie tymi procesami ma kluczowe znaczenie dla niezawodności płyt rozwojowych: Projekt kompatybilności materiałowej - podłoże wykorzystuje płyty FR-4 o wysokiej Tg, aby wytrzymać wysokie temperatury lutowania rozpływowego, a lut wykorzystuje formułę bezołowiową zgodną z normami RoHS. W płytach rozwojowych urządzeń medycznych wybierane są kondensatory MLCC z certyfikatem AEC-Q200, aby zapewnić, że dryft parametrów pozostanie poniżej 5% w wilgotnym i gorącym środowisku; zapobieganie wadom procesu - proces lutowania: lutowanie rozpływowe chronione azotem zmniejsza utlenianie, a technologia selektywnego natryskiwania jest stosowana w lutowaniu na fali, aby zapobiec mostkowaniu; kontrola czystości: czyszczenie plazmowe usuwa pozostałości topnika, a zanieczyszczenie jonami jest kontrolowane do ≤1.5 μg/cm²; Zarządzanie naprężeniami: dzięki zastosowaniu kleju wypełniającego i wzmocnionej konstrukcji żeber, płyta rozwojowa osiąga odporność na wibracje powyżej 5G; Testy środowiskowe systemu testowania niezawodności: starzenie w wysokiej temperaturze i testy szoku termicznego weryfikują stabilność termiczną; Testy mechaniczne: losowe testy wibracji symulują wpływ transportu; Testy elektryczne: Testowanie online ICT obejmuje 100% sieci obwodów. 

Po trzecie, zastosowania przemysłowe i ich scenariusze innowacji oparte na niezawodności. Automatyka przemysłowa - w płytkach rozwojowych PLC technologia SMT integruje wielokanałowe układy akwizycji sygnałów analogowych z izolowanymi modułami zasilania. Dzięki zastosowaniu trójwarstwowej farby i technologii powlekania konforemnego, płyty mogą działać stabilnie przez ponad pięć lat w korozyjnym środowisku zakładów chemicznych; Elektronika samochodowa - płyta rozwojowa kontrolera domeny autonomicznej jazdy wykorzystuje montowane w technologii SMT układy radarowe 77 GHz na falach milimetrowych. Dzięki projektowi rozpraszania ciepła bloku miedzianego w przetwarzaniu PCBA, temperatura złącza chipa została zmniejszona o 20°C, spełniając normę AEC-Q100 Grade-2; Sprzęt medyczny - płyta rozwojowa przenośnego urządzenia ultradźwiękowego integruje montowane SMT układy ADC i niskoszumowe LDO. Dzięki projektowi ekranowania elektromagnetycznego w przetwarzaniu PCBA, stosunek sygnału do szumu obrazu poprawia się o 15 dB, spełniając standardy EMC klasy medycznej; Edge AI computing - płyta rozwojowa AI inference, technologia SMT umożliwia upakowanie pamięci HBM i układów GPU 2,5D. W połączeniu z projektowaniem otworów odprowadzających ciepło podczas przetwarzania PCBA, pozwala to osiągnąć gęstość mocy obliczeniowej na poziomie 40 TOPS/W.

Po czwarte, przyszły kierunek ewolucji technologii seksualnej. Przed tą ewolucją stoją pewne wyzwania dla branży SMT. Technologia mikromontażu: wykorzystanie spawania laserowego i technologii flip chip w celu uzyskania niezawodnych połączeń między komponentami o rozstawie 0,3 mm; Inteligentne wykrywanie: Sprzęt AOI w połączeniu z technologią wizyjną AI może identyfikować wady połączeń lutowanych o wielkości zaledwie 0,01 mm w czasie rzeczywistym; Zrównoważona produkcja: opracowanie bezołowiowych, bezhalogenowych lutów i biodegradowalnych podłoży w celu spełnienia wymagań RoHS 3.0. 

Podsumowując, wspólna innowacja technologii montażu chipów SMT i przetwarzania PCBA zmienia granice niezawodności półprzewodnikowych płyt rozwojowych. Od parków przemysłowych po inteligentne samochody, od diagnostyki medycznej po przetwarzanie brzegowe, wysoce niezawodne półprzewodnikowe płyty rozwojowe stały się podstawą cyfrowej transformacji w różnych branżach.