Ahora que las abreviaturas como SMT ( tecnología de montaje superficial ) y LF (sin plomo ) están tan bien establecidas en nuestro vocabulario , pronto será el momento de reemplazarlos con un par de otras nuevas: en 3-D de la Asamblea ( 3DA ?) y la soldadura Libre (SF ) . Los dos están inextricablemente vinculados y, juntos, se va a transformar la infraestructura de la industria de fabricación electrónica.
Soldadura libre y 3 - D será :
- Reduzca los costos de mano de obra ;
- Aumentar la productividad de fabricación;
- Restaurar y ampliar la confiabilidad del equipo , y
- Reducen enormemente el consumo de energía y las emisiones de carbono .
Pero , sobre todo, contribuirá a llenar el funcionamiento del circuito y las lagunas de densidad necesarias para ampliar la Ley de Moore , como la litografía en el silicio se quede sin vapor. Vamos a necesitar ese puente , mientras que todos los laboratorios de I + D de búsqueda para el reemplazo del silicio .
ensamblaje sin soldadura y 3 - D ofrecerá Latina una de oro, una vez en una oportunidad única para recuperar su mojo fabricación de productos electrónicos . Por favor , América , no perder esta oportunidad de dar volteretas el resto del mundo!
Es hora de utilizar 3- D en Arquitectura Asamblea electrónico
En primer lugar, quiero señalar "Will 3D ICs Reemplace los PCB ?"Escrita por Happy Holden. El artículo apareció en el 1 de noviembre de 2007 en CircuiTree. El notable artículo fue clarividente , pero mistitled ligeramente. Tomé una enorme libertad y re- tituló "¿Cómo en 3-D Asamblea de cortocircuito IDH ". Eso requiere una explicación de que, a su vez, requiere un corto trayecto hacia abajo envases electrónica / carril de la memoria de reunión ...
Una historia corta de embalaje y montaje electrónico
Los años 1980 fueron los años de gloria para la fabricación de electrónica estadounidense , aún cuando el proceso de deslocalización se alzaba en el fondo ( ver una de mis columnas anteriores "Desde Hong Kong, de 1963, a Del Mar, 2010: Una Inversión de deslocalización ?"). Impulsada por una mayor densidad de circuitos integrados se refleja en los paquetes IC, fabricación de circuitos impresos descubrió la tercera dimensión en su aplicación inicial de circuito multicapa.
En el plano de montaje, tecnología de montaje superficial elevaron la densidad de subsistema de nivel. Pero , a finales de la década de 1980 , la brecha entre < 100 nanómetros en función de las dimensiones de silicio y más de 6 millones (150 micrómetros) sobre los PCB - tres órdenes de magnitud de diferencia - crecía incluso más grande. Que presentaron varios retenes al progreso hacia las metas de los equipos electrónicos de mayor rendimiento con mayor funcionalidad.
En electrónica de consumo portátil, "más pequeño , más ligero , más delgado ", fue el imperativo del mercado . Así , a finales de la década de 1980 , y el comienzo de la década de 1990 , todos los sabios de paquetes de productos electrónicos descubierto una nueva religión. Su epifanía se llamaba " módulos multi - chip ", desnudo, sin envasar que mueren a bordo. Bueno, para acortar una larga historia , no fue así. MCM no se convirtió en la corriente principal. El problema de la " buena conocida morir " fue un impedimento importante. Sin embargo, dos acontecimientos conexos en los años 90 se agarraba la acción densificación - matriz paquetes IC ( BGA ) con tapa interconexiones de chip y de la Iniciativa
La BGA- IDH conexión
matrices de rejilla de bolas ( BGA ) fueron el paquete de matriz inicial para los CI , evolucionando desde el paquete de plomo periférica , aumentando los pines por pulgada cuadrada , el ancho de la conectividad. Para interponer morir al PCB groseras dimensiones que requiere un transformador dimensión - un "sustrato ". interconexiones de alta densidad ( IDH ) han nacido - dimensión poco pulgada cuadrada PCB multicapa con menos de 75 micrones y las líneas de los espacios y vías similares de tamaño . vías de Ciegos y enterrado aumento de la conectividad . Lo mismo hizo " la acumulación de "capas dieléctricas colocado por el depósito en lugar de por laminación dieléctrico, denso patterned por la tecnología semi - aditivo.
Todos estos avances se define que el desarrollo de nuevas gran interconexión , IDH. Es , a su vez , hizo posible a todos los productos portátiles de consumo , a partir de MP3 y cámaras de video para teléfonos inteligentes. Al igual que el IC sustratos que engendró la Iniciativa, toda la fabricación y toda la infraestructura de apoyo se encuentran en Asia .
U. S. Perfil de fabricación no favorable a la Iniciativa
IDH , tal como se define , no ha encontrado un hogar en Estados Unidos. Una de las razones radica en su perfil de fabricación. Infraestructura de red , servidores y equipos de almacenamiento de memoria , como ahora en práctica, requieren tablas grandes y largas colas de la señal. De alta velocidad de la señal de la integridad espaciamientos línea de más de 75 micrómetros , a diferencia de CI BGA sustratos y productos electrónicos portátiles de consumo .
Las interconexiones en 3- D va a cambiar esa imagen con menor acceso a los componentes en 3-D , el aumento de la conectividad y la diafonía reducida.
Ahora, de vuelta al presente ...
Antes de describir el contenido del artículo de Holden en el montaje en 3-D , he aquí algunas palabras sobre el autor . Él es ahora director de tecnología de Foxconn , líder mundial en la vertical -estructuradas , con sede en Taiwan EMS proveedor , que se espera hacer $ 75 mil millones en ventas en el montaje y fabricación de este año. Fue un jugador clave en las operaciones en cautividad de Hewlett Packard de PCB en la década de 1980 y luego se trasladó en el diseño , incluyendo una temporada en Mentor. Su valiosa Manual IDH está disponible gratuitamente aquí. Para más antecedentes , lea "Feliz Holden se retira de Mentor , el logro de Taiwan. "
Su artículo sobre el 2007 muchos frentes de reunión 3- D es más apremiante debido a su importante papel como un misionero de la Iniciativa.
El siguiente cuadro, extraído de su artículo, demuestra la superioridad en 3-D mejor que las palabras . El " OCCAM "está proxy para el 3- D .
Tabla 1: OCCAM , un ejemplar de la asamblea en 3-D , ofrece cinco a siete veces la densidad del IDH en la mitad del costo . ( Imbera , con Nokia. )
Su artículo se compara la creciente , las nuevas variedades de aplicación 3-D. Holden fue " tomado por sorpresa "en 2007 a su rápido crecimiento . El proceso ha continuado. componentes TSVs e incrustados son los dos frentes principales, se van a fusionar en 3-D se desarrolla.
componentes integrados se pueden distribuir de película fina o discretos. Eliminan inductancia auto plomo, ahorrar espacio, permitirá en 3-D interconexiones y eliminar las conexiones de soldadura de plomo.
Soldadura Electrónica (Pasta )- Libre
El 8 de abril de 2010, por iniciativa de Phil Marcoux , un grupo se reunió en el IPC APEX Expo celebrada en Las Vegas , Nevada, para discutir la soldadura libre de montaje . Soldadura libre de montaje es posible mediante 3-D . chapado de cobre sustituye reflowed pasta de soldar . Los beneficios se resumen a continuación .
Impactos Ambientales y Económicos
Total de soldadura por refusión de Energía 2010 aproximación (basada en la penetración de mercado de pasta de soldadura SAC de aproximadamente 62 %):
SAC pasta de soldar : 6,24 mil millones megajulios
SnPb pasta de soldar : 3,07
Total 9310 millones megajulios
las emisiones de CO2 :
SAC pasta de soldadura : 401 millones de kilos
SnPb 201
Total 602 millones de kilos
En agosto de 2005 , la Universidad de Tennessee presentó su informe final , " Soldadura en Electrónica : Un Ciclo de Vida ", un estudio comparativo de los impactos de la soldadura, el cual declaró: "En un análisis global de la cuna a la tumba , el sistema de soldadura incluye cinco etapas del ciclo vital : (1) la extracción de materias primas / adquisición , (2) productos de tratamiento (3) fabricación del producto; (4) el uso del producto o la aplicación; y (5) la disposición final / EOL ".
El estudio proporcionó métrica para el uso de energía y kg de CO2 por cada 1.000 cc de pasta de soldadura , utilizados para obtener los totales mencionados .
John Burke, uno de los fundadores del Grupo SMART y columnista EMS007 , al comentar el estudio , dijo: "Los europeos deberían haber realizado este estudio antes de forzar la soldadura sin plomo en el mundo. Si se hubieran realizado el análisis, el impacto medioambiental negativo de sin plomo habría sido evidente . "
Fiabilidad de los equipos electrónicos
Paul Reid , experto en seguridad y columnista , comenta: " la soldadura sin plomo reduce la fiabilidad del 50%, nada más sacarlo de la caja ".
Error de la soldadura sin plomo que aportan mecanismos incluyen :
Mala adherencia de soldadura requiere más activos , los flujos corrosivos ;
El alto contenido de estaño conduce a la disolución de cobre en las almohadillas ;
la migración Kirkendall Efecto del cobre da lugar a vacíos ;
260 ° C la temperatura necesaria para la plena componentes reflujo estrés y tablas , y
Estaño bigotes.
En comparación con chapado en cobre a través de las interconexiones de todas las conexiones soldadas han fiabilidad y desventajas de rendimiento.
El punto es que todas las interconexiones de soldadura son fuentes potenciales de fracaso final . Por el contrario, chapado en cobre a través de conexiones con los conductores de su composición sean intrínsecamente homogéneo y fiable , teniendo en cuenta emparejado CTE de sustratos y clientes potenciales.
Referencias
1. Las juntas de soldadura en Electrónica : Diseño para la confiabilidad, Werner Engelmaier , Engelmaier Asociados .
2. Bumpless capa de Acumulación de envases, Intel BBUL investigación.
Para comunicarte con Harvey Miller , haga clic en aquí.
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