Visão geral da máquina de montagem de chips

Para conquistar um lugar na acirrada competição de mercado de hoje, os fabricantes de produtos eletrônicos devem encontrar constantemente uma maneira de reduzir os custos dos produtos e o tempo de introdução dos produtos, ao mesmo tempo em que melhoram continuamente a qualidade dos novos produtos. Além de melhorar os processos e procedimentos de produção, os fabricantes de produtos eletrônicos também devem incentivar os fabricantes de dispositivos semicondutores a incorporar mais funções em circuitos integrados programáveis ​​(PICs) miniaturizados. Portanto, para o design e fabricação de produtos eletrônicos de alta qualidade, um caminho de tamanho menor, funções mais fortes e preços mais baixos nos é claramente apresentado. Neste contexto, os circuitos integrados programáveis ​​atuais possuem muitos pinos, funções fortes e formas de montagem inovadoras. No entanto, os fabricantes de produtos eletrônicos que desejam utilizar os dispositivos PIC mais recentes devem superar alguns problemas encontrados durante a programação. Simplificando, para programar dispositivos PCI com sucesso, você precisa aprender alguns métodos novos. Fu Haoyun fornece suporte técnico para máquinas de colocação JUKI do continente.
Histórico da indústria
Para dispositivos PIC, o empacotamento DIP, PLCC ou SOIC era geralmente usado no passado. No entanto, com a crescente demanda por produtos compactos e de alto desempenho, são necessários dispositivos PIC mais avançados. Dispositivos de memória flash estão disponíveis em pacotes SOP, TSOP, VSOP, BGA e micro-BGA. Microcontroladores de alto desempenho, CPLDs e FPGAs estão disponíveis em pacotes QFP, BGA e micro-BGA com contagens de pinos variando de 44 a mais de 800.
Devido à alta contagem de pinos e ao formato pequeno, a maioria desses componentes está disponível apenas em pacotes de passo fino. Componentes de passo fino possuem pinos muito frágeis com espaçamento de apenas 0,508 mm (20 mils) ou quase nenhuma folga. Isto levou ao uso de dispositivos PIC para enfrentar este desafio. Dispositivos PIC com alta densidade e alto desempenho são caros e exigem equipamentos de programação de alta qualidade e excelente controle de processo para minimizar o desperdício de componentes.
É praticamente certo que componentes de pitch fino encontrarão ameaças de coplanaridade e outras formas de danos aos pinos durante a programação manual. Se os pinos estiverem danificados, poderá causar problemas na confiabilidade das juntas de solda, o que aumentará o índice de defeitos no processo de fabricação. Da mesma forma, os componentes de alta densidade levarão mais tempo para serem programados, o que reduzirá a eficiência da produção.
Programação na placa de circuito
Os usuários de dispositivos PIC avançados enfrentam uma escolha difícil: arriscar problemas de qualidade e usar programação manual? Ou encontrar um método de programação alternativo que elimine o método de toque manual?
Para conseguir este último, os fabricantes começaram inicialmente a utilizar a programação integrada (OBP). OBP é um método simples que programa o PIC depois de montado em uma placa de circuito impresso (PCB). Geralmente, o teste ou teste funcional é realizado na placa de circuito. Memória flash, memória somente leitura programável apagável eletricamente (EEprom), dispositivos CPLD baseados em EEprom, dispositivos FPGA baseados em EEprom e microcontroladores com memória flash integrada ou EEprom são todos programados no formato OBP.
O método mais comum para implementar OBP para atender aos requisitos de memória flash e microcontroladores é usar a programação de equipamento de teste automático (ATE) com a ajuda de um dispositivo de fixação de pregos. Os dispositivos lógicos são complexos de programar e não são adequados para a programação ATE.
Uma nova tecnologia OBP baseada na especificação original do IEEE para apoiar testes mostra um futuro promissor. A especificação, chamada IEEE 1149.1, especifica uma série de protocolos de varredura de limite que têm sido usados ​​em muitos métodos de programação PIC.
Se os fabricantes de produtos eletrônicos quiserem usar métodos de programação IEEE 1149.1, eles contam com ferramentas de proteção de propriedade intelectual fornecidas por vários fabricantes de semicondutores. Mas programar com suas ferramentas é muito lento. Além disso, devido ao seu instinto de proteger a propriedade intelectual, cada ferramenta é limitada ao dispositivo utilizado por um único usuário. Esta é uma grande desvantagem se os dispositivos PIC em uma placa de circuito forem usados ​​por vários usuários.
Em resumo, o uso de métodos OBP pode eliminar o fenômeno do manuseio manual de dispositivos e da programação em testes, bem como a produção lenta. Contudo, o tempo necessário para a programação também pode ser lento.
Programação Pin-on-disk ATE
O equipamento ATE foi originalmente usado para realizar testes em circuito de conjuntos de PCB para detectar defeitos como traços abertos e curtos, componentes ausentes e componentes desalinhados que ocorrem durante o processo de fabricação. Os acessórios de pino no disco são terminais de teste carregados por mola e configurados em conjunto que formam uma interface mecânica e elétrica entre a PCB e o circuito de acionamento de sinal do equipamento de teste ATE.
Depois que o PCB estiver conectado com segurança ao acessório pino no disco, o circuito de acionamento de sinal do equipamento de teste ATE enviará sinais de programação para o PIC do dispositivo alvo através do acessório pino no disco e do PCB. Além de testar defeitos mecânicos, o equipamento ATE também pode ser usado para programar dispositivos PIC. Os procedimentos de programação e apagamento de componentes estão incorporados no procedimento de teste da placa de circuito para programar o dispositivo alvo.
Programação de varredura de limite IEEE 1149.1
Para aumentar a densidade e complexidade dos conjuntos de PCB, o teste de placas de circuito e componentes enfrenta grandes dificuldades, especialmente para conjuntos de PCB com espaço limitado. Para resolver este problema de forma eficaz, surgiu um protocolo de teste de varredura de limite (IEEE 1149.1).
O padrão de teste IEEE 1149.1 pode programar dispositivos lógicos ou dispositivos de memória flash em placas de circuito montadas por meio de um dispositivo externo inteligente. Este dispositivo de programação forma uma interface de conexão com a placa de circuito através de uma porta de acesso de teste padrão (Test Access Port, abreviada como TAP). Tudo isso requer o uso de dispositivos de controle de hardware JTAG, sistemas de software JTAG, placas de circuito PCB compatíveis com JTAG e uma porta de acesso de teste de quatro fios.
O trabalho de varredura de limite pode ser implementado usando um dispositivo de programação de placa de circuito dedicado especializado, ou outra opção é usar algumas ferramentas fornecidas por empresas como testadores GenRad, Hewlett-Packard e Teradyne ATE nos Estados Unidos, para que a programação de varredura de limite IEEE 1149.1 possa ser implementado em equipamentos de teste ATE.
Uma das maiores vantagens de usar o padrão IEEE é que ele pode programar uma variedade de componentes fornecidos por diferentes fornecedores na mesma PCB. Isso pode reduzir o tempo geral de programação e simplificar o processo de fabricação.
Equipamento de programação automatizada (AP)
A tecnologia PIC continua a avançar, portanto novos equipamentos e tecnologias de programação automatizada acompanham o ritmo. Por exemplo, o equipamento automatizado de programação de pitch fino ProMaster 970 da Data I/O pode programar dispositivos PIC em formatos de pacote avançados, incluindo BGA, micro BGA, SOP, VSOP, TSOP, PLCC, SON e CSP. Cabeçalhos duplos pick-and-place (PNP) e soquetes opcionais de 8, 10 ou 12-pinos podem maximizar a eficiência do equipamento. O equipamento de programação também pode envolver ainda o controle de qualidade do dispositivo. Por exemplo, problemas de coplanaridade e danos aos pinos são praticamente inexistentes porque o sistema integrado de visão a laser pode garantir um posicionamento muito preciso do dispositivo.
A programação automatizada de cluster geralmente pode ser 5 a 10 vezes mais rápida que a programação ATE devido à variedade de interfaces de programação e configurações de dispositivos PNP. Novamente, essas ferramentas de programação são projetadas especificamente para programação, não para testar placas ou funções, portanto podem fornecer uma qualidade de programação muito boa.
Dispositivos PIC de passo fino podem ser muito caros, portanto, se a taxa de danos durante o processo de fabricação puder ser reduzida, isso melhorará muito o ponto de equilíbrio do fabricante. Os sistemas de programação automática que podem ser aplicados à maioria dos componentes também são muito flexíveis e podem ser adaptados a formas avançadas de dispositivos de embalagem. A combinação de alta produtividade, alta qualidade e flexibilidade resultou no menor preço de programação disponível por dispositivo, muitas vezes inferior a 20% do preço de programação ATE.