Convegno Annuale AEIT 2015

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1 Convegno Annuale AEIT 2015 Trend assemblaggio PCBA Napoli Antonello Ciappesoni Elemaster Tecnologie Elettroniche SpA

2 Agenda Introduzione Elemaster SpA Richieste mercato Driver di evoluzione tradizionali Soluzioni di prodotto Nuovi requisiti e soluzioni

3 Elemaster Spa Ems presente in EU / US / China / India Focus su segmenti high mix low volume > 1000 dipendenti > 180 M 2,5%Vending Machines 2,5% Motor Sport 5% Energy 5% Avionics & Space Telecom 5% Professional Appliance 5% Railways & Transports 25% Medical & Healthcare20% 10% Building Automation Industrial Automation 10% Instrumentation 10%

4 Richieste Mercato Industrial / Medical Dispositivi portatili Dispositivi interconnessi ( Bluetooth / Internet / GPS) Dispositivi biomedicali portatili Energy Conversione statica energia Sistemi gestione batterie (BMS) Metering Automotive Lighting Sensori Veicoli ibridi

5 Vincoli sul prodotto Riduzione spazi e aree disponibili x PCBA tradizionali Elevata affidabilità e resistenza a vibrazioni / urti Integrazione di moduli SiP (e.g. RF) Funzionamento in condizioni ambientali avverse Elevate potenze Tolleranze meccaniche montaggio componenti Differenti CTE

6 Soluzioni progettuali adottate Aumento densità componenti Utilizzo circuiti rigido flessibili / flessibili Utilizzo di grandi masse termiche / substrati metallici Interconnessione con moduli ibridi Montaggio componenti «meccanici» Incapsulamento / protezione da agenti atmosferici

7 Aumento densità componenti Package on Package Flip Chip Chip on Board wire Trade Off Volumi applicazione Costi Disponibilità equipment

8 Circuiti Rigido Flessibili «3D assembly» Eliminazione cavi / connettori interconnesione PCBA Riduzione complessità e masse Migliore perfomance elettrica Rigid Flex 24 layers Fori 0.1 mm 0.025mm Hybrid Heavy Copper Flex 6 layers 10 Spessori 0,1mm 0,05 mm Fori 0,1mm

9 Applicazioni di potenza Direct Thermal Exchange (DTE) Al vs. Cu substrates ( 125 vs. 375 W/m K) Soluzione tipica x montaggio Led

10 Heavy Copper Planar transformers On board heat sink ( extreme copper su un lato) > 6oz/ft2 20oz/ft2 ( 0,2 gr /cm2) 16 layers Fori 0.2mm Plating vs. Etching

11 Nuovi requisiti tecnologici Miniaturizzazione aree deposizione Deposizione di pasta - colla Aumento throughput Aumento risoluzione Riduzione false failure Introduzione soluzioni tipiche film sottile Piazzamento componenti non «tradizionali» Aumento throughput Aumento capacità termica x nuovi substrati Tracciabilità completa Saldatura sotto vuoto

12 Processo di serigrafia Realizzazione lamine a spessore differenziato e con apertura ridotte (4mils) Ispezione in closed loop Deposizione selettiva Compensazione problemi di coplanarità Utilizzo di materiali alternativi a tradizionali paste saldanti Supporti x Flex & Rigid Flex

13 Montaggio componenti Soluzione integrate Gantry Rotating Turret Sistemi modulari Ispezione in closed loop per chip size components Verifica della coplanarità pre-montaggio Algoritmi per ispezione componente e allineamento (e.g. LED) Montaggio di moduli pre-assemblati (e.g. Ibridi) Deposizione selettiva colla su componente Montaggio diretto die on board

14 Chip On Board Process (main steps) Pick silver epoxy drop Pick die Place epoxy drop Place die Wiring

15 Saldatura reflow con vuoto tappo Zona fase vapore Trasporto Raffreddamento PCA Elementi riscaldanti Liquido in ebollizione (mezzo primario) Fonte: SMT Thermal Discoveries Process steps: - pre- riscaldo fusione -vuoto riduzionevoid - raffreddamento solidificazione Voids causano resistenza termica: maggior criticità flussi calore riduzione vita utile

16 Processo di Saldatura Vapor Phase Reflow Vacuum Soldering ( in line) Fonte: Vacuum reflow: A simple approach for void reduction by means of an inline reflow system

17 Processi di ispezione e controllo Tracciabilità prodotti in macchina Tracciabilità completa profili rifusione Ispezione 3D in closed loop Verifica prestazione /selezione LED : misura RGB & HSL