Übersicht über die Chipmontagemaschine

Um sich im heutigen harten Wettbewerb auf dem Markt einen Platz zu sichern, müssen Hersteller elektronischer Produkte ständig einen Weg finden, die Produktkosten und die Produkteinführungszeit zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität neuer Produkte kontinuierlich zu verbessern. Neben der Verbesserung von Produktionsprozessen und -verfahren müssen Hersteller elektronischer Produkte auch Hersteller von Halbleitergeräten dazu ermutigen, mehr Funktionen in miniaturisierte programmierbare integrierte Schaltkreise (PICs) zu integrieren. Für die Entwicklung und Herstellung hochwertiger elektronischer Produkte ist uns daher klar der Weg kleinerer Größe, stärkerer Funktionen und niedrigerer Preise aufgezeigt. In diesem Zusammenhang verfügen die heutigen programmierbaren integrierten Schaltkreise über viele Pins, starke Funktionen und innovative Montageformen. Allerdings müssen Hersteller elektronischer Produkte, die die neuesten PIC-Geräte verwenden möchten, einige Probleme überwinden, die bei der Programmierung auftreten. Einfach ausgedrückt: Um PCI-Geräte erfolgreich zu programmieren, müssen Sie einige neue Methoden erlernen. Fu Haoyun bietet technischen Support für JUKI-Bestückungsmaschinen auf dem Festland.
Branchenhintergrund
Für PIC-Geräte wurden in der Vergangenheit im Allgemeinen DIP-, PLCC- oder SOIC-Gehäuse verwendet. Mit der steigenden Nachfrage nach kompakten und leistungsstarken Produkten werden jedoch fortschrittlichere PIC-Geräte benötigt. Flash-Speichergeräte sind in SOP-, TSOP-, VSOP-, BGA- und Micro-BGA-Gehäusen erhältlich. Hochleistungs-Mikrocontroller, CPLDs und FPGAs sind in QFP-, BGA- und Micro-BGA-Gehäusen mit Pinzahlen von 44 bis über 800 erhältlich.
Aufgrund der hohen Pinzahl und des kleinen Formfaktors sind die meisten dieser Komponenten nur in Fine-Pitch-Gehäusen erhältlich. Fine-Pitch-Komponenten haben sehr zerbrechliche Stifte mit einem Abstand von nur 0,508 mm (20 mil) oder fast keinem Spiel. Dies hat zur Verwendung von PIC-Geräten geführt, um dieser Herausforderung zu begegnen. PIC-Geräte mit hoher Dichte und hoher Leistung sind teuer und erfordern hochwertige Programmiergeräte und eine hervorragende Prozesskontrolle, um den Komponentenausschuss zu minimieren.
Fine-Pitch-Komponenten sind bei der manuellen Programmierung nahezu sicher mit Gefahren durch Koplanarität und anderen Formen von Pin-Schäden konfrontiert. Wenn die Stifte beschädigt sind, kann es zu Problemen mit der Zuverlässigkeit der Lötverbindungen kommen, was die Fehlerquote im Herstellungsprozess erhöht. Ebenso dauert die Programmierung von Komponenten mit hoher Dichte tatsächlich länger, was die Produktionseffizienz verringert.
Programmierung auf der Platine
Benutzer fortschrittlicher PIC-Geräte stehen vor einer schwierigen Entscheidung: Qualitätsprobleme riskieren und manuelle Programmierung verwenden? Oder eine alternative Programmiermethode finden, die die manuelle Touch-Methode überflüssig macht?
Um Letzteres zu erreichen, begannen die Hersteller zunächst mit der On-Board-Programmierung (OBP). OBP ist eine einfache Methode, die den PIC programmiert, nachdem er auf einer Leiterplatte (PCB) montiert wurde. Im Allgemeinen werden Tests bzw. Funktionstests an der Leiterplatte durchgeführt. Flash-Speicher, elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEprom), EEprom-basierte CPLD-Geräte, EEprom-basierte FPGA-Geräte und Mikrocontroller mit integriertem Flash-Speicher oder EEprom sind alle in OBP-Form programmiert.
Die gebräuchlichste Methode zur Implementierung von OBP zur Erfüllung der Anforderungen von Flash-Speichern und Mikrocontrollern ist die Verwendung automatischer Testgeräteprogrammierung (ATE) mithilfe einer Nagelbettvorrichtung. Logikgeräte sind komplex zu programmieren und eignen sich nicht für die ATE-Programmierung.
Eine neue OBP-Technologie zur Unterstützung von Tests, die auf der ursprünglichen IEEE-Spezifikation basiert, weist eine vielversprechende Zukunft auf. Die Spezifikation mit dem Namen IEEE 1149.1 spezifiziert eine Reihe von Boundary-Scan-Protokollen, die in vielen PIC-Programmiermethoden verwendet wurden.
Wenn Hersteller elektronischer Produkte IEEE 1149.1-Programmiermethoden verwenden möchten, verlassen sie sich auf Tools zum Schutz geistigen Eigentums, die von verschiedenen Halbleiterherstellern bereitgestellt werden. Aber das Programmieren mit ihren Tools ist sehr langsam. Aufgrund ihres Instinkts, geistiges Eigentum zu schützen, ist jedes Tool auf das von einem einzelnen Benutzer verwendete Gerät beschränkt. Dies ist ein großer Nachteil, wenn die PIC-Geräte auf einer Leiterplatte von mehreren Benutzern verwendet werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz von OBP-Methoden das Phänomen der manuellen Gerätehandhabung und -programmierung beim Testen sowie eine langsame Fertigungsproduktion beseitigen kann. Allerdings kann der Zeitaufwand für die Programmierung auch langsam sein.
ATE Pin-on-Disk-Programmierung
ATE-Geräte wurden ursprünglich zur Durchführung von In-Circuit-Tests von Leiterplattenbaugruppen verwendet, um Fehler wie offene und kurze Leiterbahnen, fehlende Komponenten und falsch ausgerichtete Komponenten zu erkennen, die während des Herstellungsprozesses auftreten. Bei Pin-on-Disk-Vorrichtungen handelt es sich um Array-konfigurierte, federbelastete Prüfklemmen, die eine mechanische und elektrische Schnittstelle zwischen der Leiterplatte und den Signalantriebsschaltkreisen des ATE-Prüfgeräts bilden.
Sobald die Leiterplatte sicher mit der Pin-on-Disk-Halterung verbunden ist, sendet die Signaltreiberschaltung des ATE-Testgeräts Programmiersignale über die Pin-on-Disk-Halterung und die PCB an den PIC des Zielgeräts. Neben der Prüfung auf mechanische Defekte können ATE-Geräte auch zur Programmierung von PIC-Geräten eingesetzt werden. Die Programmier- und Löschverfahren für Komponenten sind in das Leiterplattentestverfahren eingebettet, um das Zielgerät zu programmieren.
IEEE 1149.1 Boundary Scan-Programmierung
Um die Dichte und Komplexität von Leiterplattenbaugruppen zu erhöhen, stößt die Prüfung von Leiterplatten und Bauteilen auf große Schwierigkeiten, insbesondere bei Leiterplattenbaugruppen mit begrenztem Platzangebot. Um dieses Problem effektiv zu lösen, wurde ein Boundary-Scan-Testprotokoll (IEEE 1149.1) entwickelt.
Der Teststandard IEEE 1149.1 kann über ein intelligentes externes Gerät Logikgeräte oder Flash-Speichergeräte auf bestückten Leiterplatten programmieren. Dieses Programmiergerät bildet über einen Standard-Testzugangsport (Test Access Port, abgekürzt TAP) eine Verbindungsschnittstelle mit der Leiterplatte. All dies erfordert den Einsatz von JTAG-Hardwaresteuergeräten, JTAG-Softwaresystemen, JTAG-kompatiblen Leiterplatten und einem vieradrigen Testzugangsport.
Boundary-Scan-Arbeiten können mit einem speziellen, dedizierten Leiterplatten-Programmiergerät implementiert werden. Eine andere Option besteht darin, einige Tools zu verwenden, die von Unternehmen wie GenRad, Hewlett-Packard und Teradyne ATE-Testern in den Vereinigten Staaten bereitgestellt werden, sodass die Boundary-Scan-Programmierung nach IEEE 1149.1 möglich ist auf ATE-Testgeräten implementiert werden.
Einer der größten Vorteile der Verwendung des IEEE-Standards besteht darin, dass er eine Vielzahl von Komponenten verschiedener Lieferanten auf derselben Leiterplatte programmieren kann. Dies kann die Gesamtprogrammierungszeit reduzieren und den Herstellungsprozess vereinfachen.
Automatisierte Programmiergeräte (AP).
Die PIC-Technologie schreitet weiter voran, sodass neue automatisierte Programmiergeräte und -technologien mithalten können. Beispielsweise können die automatisierten Fine-Pitch-Programmiergeräte ProMaster 970 von Data I/O PIC-Geräte in erweiterten Gehäuseformaten programmieren, darunter BGA, Micro-BGA, SOP, VSOP, TSOP, PLCC, SON und CSP. Zwei Pick-and-Place-Stiftleisten (PNP) und optionale 8-, 10- oder 12--polige Buchsen können die Effizienz der Geräte maximieren. Die Programmierausrüstung kann darüber hinaus auch eine Qualitätskontrolle des Geräts umfassen. Koplanaritätsprobleme und Pin-Beschädigungen treten beispielsweise praktisch nicht auf, da das integrierte Laser-Vision-System eine sehr genaue Geräteplatzierung gewährleisten kann.
Die automatisierte Cluster-Programmierung kann aufgrund der Vielfalt an Programmierschnittstellen und PNP-Gerätekonfigurationen im Allgemeinen fünf- bis zehnmal schneller sein als die ATE-Programmierung. Auch diese Programmiertools sind speziell für die Programmierung konzipiert und nicht für den Test von Platinen oder Funktionen, sodass sie eine sehr gute Programmierqualität bieten können.
Fine-Pitch-PIC-Geräte können sehr teuer sein. Wenn also die Schadensrate während des Herstellungsprozesses reduziert werden kann, wird dies die Gewinnschwelle des Herstellers erheblich verbessern. Automatische Programmiersysteme, die auf die meisten Komponenten angewendet werden können, sind außerdem sehr flexibel und können an fortschrittliche Verpackungsgeräteformen angepasst werden. Die Kombination aus hoher Produktivität, hoher Qualität und Flexibilität hat dazu geführt, dass der niedrigste verfügbare Programmierpreis pro Gerät oft weniger als 20 % des ATE-Programmierpreises beträgt.