SMT话题聚焦
09.04.2025
人工智能 (AI) 技术的快速发展持续推升对高性能处理器的需求,同时也对电子制造提出了更高的要求。作为全球半导体与电子制造软硬件解决方案的领导者,ASMPT凭借创新贴装技术积极应对这些挑战。该技术既能处理超微型元件,亦可实现大型重型AI芯片的精密贴装,展现出卓越的工艺精度。依托自动化测量技术、智能图像处理系统以及自适应贴装机构,SIPLACE贴装平台实现了无缺陷的贴装流程——即便面对数千触点按复杂图案排列的精密元件也是如此。
处理器堪称服务器主板的“心脏”与“大脑”,其物理尺寸与运算性能同步激增。过去三年,由于AI技术的迅猛发展及其带来的海量数据处理需求,计算性能需求呈指数级攀升,进而促使处理器尺寸以前所未有的速度扩张。
“现代电子产品对贴装技术提出极高的要求,”ASMPT SMT解决方案部研发副总裁Thomas Bliem阐释道,“搭载球栅阵列的大型AI芯片与高度微型化标准元件,必须在极限空间内实现极高的贴装精度。这些特性迥异的元件需在同一产线完成处理,并需无限趋近每百万机会零缺陷(DPMO)的理想目标。这正是ASMPT作为技术先驱的核心竞争力所在。我们的前沿设备助力电子制造商从容应对未来挑战。”
极狭空间内极小元件贴装
现代0201m元件的宽度小于人类发丝,且需以极小间距进行贴装。因此,元件外壳无法在回流焊过程中自动拉正,即使发生微米级偏移也会导致短路,致使整个产品报废。SIPLACE贴片机采用创新解决方案:首先对每个元件进行单独测量,随后通过贴装头旋转机构补偿取件偏移(各机构均可独立旋转)。元件拾取后被移送至元件相机的过程中,贴装头会主动旋转调整元件角度(例如90°旋转)。完成光学测量后,仅需进行极小角度的修正(通常小于1°)。SIPLACE贴片机这一独特工作机制不仅能实现业界顶尖贴装精度,更支持比如35°等任何非标准角度贴装。
大型重型BGA芯片处理
现代AI应用需要庞大的算力,直接驱动处理器向更大尺寸与更高复杂度演进。当前主流处理器采用系统级封装(SiP)元件构建,其内部包含裸芯片与无源标准表面贴装(SMT)元件。部分处理器尺寸已达80×80毫米,重量超100克;预计不久的将来其外形规格将达到150×150毫米,重量增至300克。由于SiP的设计特性,这些处理器的重心常偏离几何中心。因此,SIPLACE贴片机必须通过精确定义的旋转运动,测定这些重型球栅阵列(BGA)的转动惯量。该技术可确保元件在最大加速度运动时,完全消除惯性引起的干扰。
即将出现:10,000-20,000触点处理器
现代AI处理器所需的触点数量正快速接近数万量级,由于这些触点在连接表面呈不规则分布,若采用人工方式标注其坐标位置,将产生难以承受的时间成本。SIPLACE贴片机借助元件相机自动捕获触点坐标分布,或通过标准化接口直接导入制造商提供的几何数据——该功能同步集成于SIPLACE影像示教站。针对BGA元件的安全拾取,ASMPT提供多种规格的定制吸嘴解决方案。
元件光学检测
使用元件相机对大型BGA进行光学检测,是确保贴装工艺成功的关键步骤。检测系统需要验证:基准引脚(如Pin1)的正确位置、所有锡球的存在性以及高精度共面性测试。只有当所有锡球精确处于同一平面时,才能与厚度仅100微米的锡膏层实现可靠接触。由于元件相机精度无法满足该测量要求,SIPLACE贴片机采用共面性检测模块,通过向连接面投射激光束,在元件与激光束相对移动扫描过程中,运用特殊算法生成精确的三维高度轮廓。
PCB检测
SIPLACE贴片机通过独立的高分辨率PCB图像处理系统(PCB相机)对电路板贴装位置实施检测。该系统核心功能包括,间隔元件检测:识别确保回流焊工艺稳定性的必需元件,防止大型BGA热致扭曲变形引发的桥接短路;异物检测:扫描贴装区域内的外来异物。
AI元件的高成本容错机制
仅当所有测量系统均确认无误、所有锡球均位于同一平面上、任何Z轴偏差均在公差范围内且电路板上的目标区域满足所有要求时,BGA才会以最大精度和预设的贴装压力进行贴装。该精密控制流程对高端AI处理器尤为重要,因其单颗芯片成本极为高昂。
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