I. POZIOMY I TECHNOLOGIE MONTAŻU
1. Jaki jest cel i zadania montażu elektronicznego?
Dziedzina wiedzy związana z czynnościami polegająca na połączeniu w jeden element, podzespół lub zespół elektroniczny wielu oddzielnych struktur, zespołów, modułów itp. Czynności te prowadzą do zbudowania funkcjonalnego urządzenia elektronicznego.Czynności te mają zapewnić połączenia mechaniczne, elektryczne i umożliwić wydajne odprowadzenie ciepła.
2. Na czym polega technologia SOP (ang. System onPackage) czyli upakowanie elementów na poziomie podłoża montażowego?
Jest to szereg czynności, które prowadzą do: umieszczenie elementów elektronicznych układów scalonych oraz przyrządów elektronicznych w obszarze podłoża montażowego. Technologia wykorzystywana np. w telefonach komórkowych.
3. Jakie są podstawowe zalety i cechy upakowania na poziomie wspólnego podłoża?
-duża elastyczność projektowania
-możliwość stosowania technologii heterogenicznych
-zapewnienie dużego uzysku, obniżenia kosztów wykonania oraz skrócenia czasu wyprowadzania produktu do sprzedaży,
-duża niezawodność (jednakowe CTE struktury i podłoża)
-możliwość wykonania w podłożu wbudowanych elementów czynnych i biernych
-wykonanie połączeń między układami a podłożem (mała podziałka wyprowadzeń)
4. Jakie podstawowe poziomy montażu wyróżnia się w konstruowaniu urządzeń elektronicznych?
5.Czego dotyczy pierwszy poziom montażuelektronicznego? jakie technologie montażu znajdują tu główne zastosowanie?
6.Czego dotyczy drugi poziom montażu elektronicznego?jakie technologie montażu znajdują tu główne zastosowanie?
7. Czego dotyczy trzeci poziom montażu elektronicznego?jakie technologie montażu znajdują tu główne zastosowanie?
- zerowy poziom:występuje w fabryce; nie interesuje nas (może dotyczyć montażu elementów składowych mikrosystemów znajdujących się na powierzchni płytkipółprzewodnikowej)
-pierwszy poziom:wykonywanie połączeń elektrycznych, mechanicznych i cieplnych wewnątrz układów scalonych (mikroukładów, mikrosystemów) oraz obejmuje problemy związane z zamontowaniem struktury półprzewodnikowej w obudowie. Do łączenia pól kontaktowych struktury z końcówkami zewnętrznymi układu scalonego dokonuje się:
+technologią montażu drutowego (wirebonding)
+technologią flip chip - montaż struktur półprzewodnikowych wierzchnią stroną, (zaopatrzoną w pola kontaktowe) skierowaną do podłoża (strukturę flip chip nazywa się strukturą z wyprowadzeniami sferycznymi )
-drugi poziom:montaż nieobudowanych i obudowanych układów scalonych, podzespołów biernych i mikrosystemów na płytkach obwodów drukowanych. Stosowane technologie montażu:
+montaż drutowy (dla struktur nieobudowanych)
+mikro montaż automatyczny z udziałem taśmy TAB (tapeautomatedbonding, dla str. nieob.)
+montaż flip chip (dla str. nieob.)
+lutowanie (montaż przewlekany THT, dla str. obud.)
+klejenie (montaż powierzchniowy SMT, dla str. obud.)
-trzeci poziom:montaż pcb, gotowych mikrosystemów i innych podzespołów na poziomie bloku (kompletnego urządzenia elektronicznego). Na tym poziomie stosowany jest montaż mechaniczny płytek drukowanych i stosowane są połączenia rozłączne.
-czwarty poziom:elektryczne połączenia i mechaniczne złożenie bloków w duży system elektroniczny. Podstawą jest montaż mechaniczny a sygnały elektryczne i zasilanie przesyłane jest wiązkami kablowymi. Przeważają połączenia rozłączne (np. złączki stosowane w zasilaczach komputerowych ATX 20 lub 24 pin, MOLEX etc.)
8. Na czym polega mikromontaż automatyczny z udziałem taśmy TAB (ang. TapeAutomatedBonding)
Automatyczny montaż z wykorzystaniem metalizowanej taśmy. (I) Tworzy się metalowe kontakty podwyższone (bump) na wyprowadzeniach struktury, które łączy się z metalową koocówką taśmy poprzez zgrzewanie. (II) Kolejnym etapie zabezpiecza (encapsulation) się powierzchnię struktury wrazz przyłączami.
9.Na czym polega technologia montażu przewlekanego (ang. through hole technology, THT)
Montaż przewlekany (ang. Through-Hole Technology, THT) – sposób montowania podzespołów elektronicznych na płytce obwodu drukowanego (ang. PrintedCircuit Board, PCB). Elementy elektroniczne przystosowane do montażu przewlekanego mają wyprowadzenia w postaci drutów, które w trakcie montażu przewlekane są przez otwory w płytkach i lutowane do ścieżek przewodzących po przeciwnej stronie płytki niż montowany element. Montaż przewlekany przeprowadzany jest ręcznie lub automatycznie.
10.Na czym polega technologia montażu powierzchniowego (ang. surfacemounttechnology, SMT)
Montaż powierzchniowy (ang. Surface Mount Technology, SMT) – sposób montowania podzespołów elektronicznych na płytce obwodu drukowanego. Montaż powierzchniowy zazwyczaj przeprowadzany jest automatycznie.Elementy elektroniczne przeznaczone do montażu powierzchniowego (ang. SMD, SurfaceMountedDevices) charakteryzują się niewielkimi wymiarami, maja płaską obudowę i końcówki lutownicze w formie kołnierzy obejmujących końce obudowy. Ze względu na niewielkie fizyczne rozmiary elementów końcówki lutownicze są duże w porównaniu do rozmiaru obudowy.
11.Dlaczego, analizując nowoczesne technologie montażu często używa się określenia luka technologiczna
Jest to związane z postępem w miniaturyzacji czyli głównym trendem rozwojowym elektroniki (wzrost skali integracji układów scalonych, liczby wejśd/wyjśd szybkości pracy, gęstości mocy). Niestety standardowe techniki montażu elektronicznego nie nadążają – występuje luka technologiczna. Aby ją zlikwidować wprowadza się nowe technologie takie jak:
-montaż przestrzenny - montaż elementów elektr. na powierzchni i wewnątrz wielowarstwowych PCB, wielowarstwowe układy scalone
-hetero system (e-Grain) - trójwymiarowe funkcjonalne bloki gdzie na powierzchniach bocznych znajdują się elementy elektroniczne
-miniaturyzacja podziałki połączeń (μm; nm) – b. cienkie połączenia przy pomocy polimeru przewodzącego lub metalu (cylindryczne struktury)
-reaktywne wiązania – połączenia elektryczne wykonywane bez dostarczania energii zewnętrznej (wykorzystanie związków reaktywnych, który przy reagowaniu ze sobą powodują powstanie reakcji egzotermicznej)
12.Co należy rozumieć poprzez określenie montaż przestrzenny(Patrz pytanie 11)
II. MONTAŻ DRUTOWY 13.W jakich przypadkach (do czego) stosowany jest montaż drutowy-w pierwszym poziomie montażu do łączenia struktur półprzewodnikowych do kontaktów obudowy -w drugim poziomie montażu do montażu struktur nieobudowanych (COB) do kontaktów płytki PCB (obrazek)
14.Jakie techniki stosowane są w montażu drutowym?MONTAŻ DRUTOWY - połączenie dwóch powierzchni (punktów kontaktowych) drutem w technologiizgrzewania. Technologie stosowane w montażu drutowym: -ZGRZEWANIE TERMOKOMPRESYJNE (thermocompressionbonding) -ZGRZEWANIE ULTRADŹWIĘKOWE (ultrasonicbonding)
-ZGRZEWANIE TERMO-ULTRADŹWIĘKOWE (thermosonicbonding)15.Na czym polega zgrzewanie termokompresyjne(ang.thermocompressionbonding)
Zgrzewanie termokompresyjne polega na kontakcie dwóch metalicznych powierzchni (drut i metaliczna powierzchnia wyprowadzenia) poddanych działaniu ciepła i nacisku w kontrolowanym czasie. TEMP. 300-400oC, CZAS – UŁAMEK SEKUNDY CIŚNIENIE – powoduje plastyczne płynięcie materiałów (wzrost rzeczywistej powierzchni styku)
TEMPERATURA – powoduje dyfuzyjne wnikanie materiałów jednego do drugiego
16.Na czym polega zgrzewanie ultradźwiękowe
Jest to sposób wykonywania połączeń wykorzystujący energię drgań ultradźwiękowych. Energia ta jest przenoszona na łączone ze sobą powierzchnie powodując ich poruszanie się i wzajemne tarcie. Powoduje to lokalny wzrost temperatury i zwiększenie amplitudy drgań sieci krystalicznych. Zwiększa się energia kinetyczna atomów powierzchniowych oraz dochodzi do wzajemnej dyfuzji atomów. Na granicy łączonych materiałów powstają wzajemne kryształy tworząc trwałe połączenie. Zwykle łączy się w ten sposób drut aluminiowy do podłoża Al. Lub Au.
Zachodzi w niskiej temperaturze i przy udziale ultradźwięków (od 20 do 300 kHz – ...
tomcze14