OEM需要认真考虑PCB微电子组装产品最关键的领域——微电子PCB制造。

 

为什么PCB制造对于实现微电子组装如此重要？

因为微电子组装中的PCB更特殊，包括将裸芯片放置在电路板上所需的高精度，以及连接芯片前后电路板的高清洁度。

实际上，PCB制造是整个微电子组装过程成功的基础，至关重要。对于刚进入这个领域的企业来说，生产微电子组装用PCB的制造工厂至少应获得ISO9001认证，才能具备生产高质量PCB的基础设施。如果制造商还拥有ISO13485、AS9100等其他认证和某些军用/航空认证，那就更好了。

除了这些认证之外，还要求在三大领域中表现出色：电路板和基板的共面性、制程流程控制以及验证。简单来说，共平面性是指PCB或载板表面100％均匀。图片中出现的表面涂层，可以确定哪种涂层对于微电子组装而言是完全均匀的。候选涂层包括有铅或无铅喷锡（HASL）、Entek也称为有机可焊性保护层（OSP）、浸银、化镍沉金（ENIG）和化学镍/化学钯/浸金（ENEPIG）。

有铅或无铅喷锡（HASL）工艺因其最不均匀的表面涂层而被立即排除在外。Entek或OSP存在腐蚀和不适用于微电子组装两个主要问题，并且不具备剥离强度，无法固定金属线键合盘。同样，浸银工艺也容易腐蚀。

化镍沉金（ENIG）和化学镍/化学钯/浸金（ENEPIG）是可接受的两种表面涂层，其中ENEPIG绝对是适用于微电子组装的最佳表面涂层 。OEM可以使用ENIG，但是理想情况下，与ENIG相比，ENEPIG更好，因为金-金接触点的共面性更好。此外，金线和金表面涂层之间也具有极佳的导电性，其传热速度快，附着力强。

其次是制造流程和效率控制，以及对微电子组装的影响。PCB布局或IC设计工程师会通过列出的适当公差为焊盘创建必要的规范，以生产说明的形式列出，这些说明定义了制造电路板的最佳方法。

以制造公差为例，图1显示了2个到3个焊盘的不一致，其尺寸应该相等，但图纸上却不同，如图所示，3号焊盘仅为0.060 mm，而2号焊盘为0.069 mm，焊盘尺寸相差超过了12％。

图1 ：焊盘问题

出现这种情况是因为PCB布局工程师没有指定常规制造所需的准确公差。常规SMT制造公差要求为±1密耳，这通常是非常严格的公差范围。绝对最大值为标准±3密耳。

在微电子产品中，公差以微米而不是密耳为单位，密耳是SMT制造的标准。在微电子组装中，1密耳至2密耳的公差可能太大，无法最佳地完成键合。这也意味着要避免阻焊层侵占键合焊盘，这是绝对禁止的。 激光直接成像技术（LDI）是一种用于确保阻焊层与焊盘适当对准的方法。这种方法可以适用于芯片连接和金属线键合。

同样，基准标记对于SMT和微电子组装都是至关重要的。对于定义PCB SMT组装组成部分的元器件放置的数据点位置至关重要。对于微电子产品，裸芯片应该有基准标记，因为它们可使程序员或制程工程师完成芯片连接编程。该编程基于OEM客户提供的键合焊盘图。

贴装操作的精度是定义制程控制的另一方面，需要明确贴放裸芯片的特定区域。例如，裸芯片可能有镜头、传感器或相机功能，因此不能随意拾取；如果在镜头或传感器区域内进行操作，则即使使用高度精密的工具，拾放操作也可能损坏裸芯片。在这种情况下，必须在组装说明和注释中明确界定裸芯片上那些特别敏感的区域，以免损坏。

此外，在制造流程和控制区域，电子制造服务（EMS）供应商必须对来料的制造质量进行控制检查。这很重要，因为质量控制检查可以立即区分出PCB的优劣，需要检查是否存在包括焊盘尺寸、阻焊层、共面性和污染等缺陷和问题。

最后，在完成微电子组装（包括芯片连接和引线键合）之后，对其进行验证，这是确保准确完成组装的关键步骤。利用Keyence数字显微镜等高度先进和精密的工具对于芯片连接和金属线键合应用的精密测量、检验和验证是非常理想的。这些验证功能对于检测整个制造过程中的缺陷都是必需的，而采用常规检验工具是检测不到这类缺陷的。

因此，从事PCB微电子产品的EMS供应商必须在其组装生产线上配备相应的验证工具，高质量的验证工具和严格的检查方法可提升微电子组装的整体能力。

Zulki Khan 是NexLogic Technologies Inc. 公司的总裁兼创始人。

更多内容可点击在线阅读，本文发表于《PCB007中国线上杂志》7月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。

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