BGA Ic Reballing Machine

Csúcskategóriás és teljesen automata BGA-átdolgozó gép, amelyet a vállalati társaságoknál használnak

Beleértve, de nem kizárólagosan az alábbi chipeket:

A BGA négy alaptípusát szerkezeti jellemzőik és egyéb szempontok alapján írjuk le.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) A PBGA, közismert nevén OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), a BGA-csomagok leggyakoribb típusa (lásd az 1. ábrát). A PBGA hordozója egy elterjedt nyomtatott kártyahordozó, például FR-4, BT gyanta stb. A szilícium lapka a hordozó felső felületéhez huzalkötéssel kapcsolódik, majd műanyaggal és forraszanyaggal van öntve. eutektikus összetételű golyósor (37Pb/63Sn) csatlakozik a hordozó alsó felületéhez. A forrasztógolyósor teljesen vagy részben elosztható a készülék alsó felületén (lásd 2. ábra). A szokásos forrasztógolyó mérete körülbelül 0,75–0,89 mm, a forrasztógolyó osztásköze pedig 10 mm, 1,27 mm és 1,5 mm.

2. ábra

A PBGA-k összeszerelhetők a meglévő felületre szerelhető berendezésekkel és eljárásokkal. Először az eutektikus komponensű forrasztópasztát nyomtatják a megfelelő NYÁK lapokra stencilnyomtatási módszerrel, majd a PBGA forrasztógolyókat a forrasztópasztába nyomják és újrafolyasztják. Ez egy eutektikus forrasztóanyag, így a visszafolyatás során a forrasztógolyó és a forrasztópaszta eutektikus. Az eszköz súlya és a felületi feszültség hatására a forrasztógolyó összeesik, hogy csökkenjen a rés a készülék alja és a NYÁK között, a forrasztási kötés a megszilárdulás után ellipszoid. Napjainkban a PBGA169~313-at tömegesen gyártják, és a nagyobb vállalatok folyamatosan fejlesztik a magasabb I/O-számú PBGA-termékeket. Az I/O-szám várhatóan eléri a 600-1000-et az elmúlt két évben.

A PBGA csomag fő előnyei:

① A PBGA a meglévő összeszerelési technológiával és alapanyagokkal gyártható, és a teljes csomag költsége viszonylag alacsony. ② A QFP eszközökhöz képest kevésbé érzékeny a mechanikai sérülésekre. ③ Tömeges elektronikai összeszerelésre alkalmazható. A PBGA technológia fő kihívásai a csomag egysíkúságának biztosítása, a nedvességfelvétel csökkentése és a "popcorn" jelenség megelőzése, valamint a növekvő szilícium szerszámméret okozta megbízhatósági problémák megoldása, nagyobb I/O-számú csomagok esetén a PBGA technológia nehezebb lesz. Mivel a hordozóhoz felhasznált anyag a nyomtatott tábla szubsztrátja, ezért a szerelvényben lévő PCB és PBGA hordozók hőtágulási együtthatója (TCE) közel azonos, így az újrafolyós forrasztási folyamat során szinte nincs feszültség a lemezen. forrasztási kötések, és a forrasztási kötések megbízhatósága Az ütés is kisebb. A PBGA-alkalmazások problémája ma az, hogy hogyan lehet továbbra is csökkenteni a PBGA-csomagolás költségeit, hogy a PBGA még mindig pénzt takaríthasson meg, mint a QFP alacsonyabb I/O-szám esetén.

1.2 CBGA (kerámia golyós rács tömb)

A CBGA-t SBC-nek (Solder Ball Carrier) is szokták emlegetni, és ez a BGA-csomag második típusa (lásd a 3. ábrát). A CBGA szilícium ostyája a többrétegű kerámia hordozó felső felületéhez csatlakozik. A szilícium lapka és a többrétegű kerámia hordozó közötti kapcsolat kétféle lehet. Az első az, hogy a szilícium lapka áramköri rétege felfelé néz, és a csatlakozást fémhuzal nyomáshegesztéssel valósítják meg. A másik, hogy a szilícium lapka áramköri rétege lefelé néz, a szilícium lapka és a hordozó közötti kapcsolat pedig flip-chip szerkezettel valósul meg. A szilícium lapka csatlakoztatása után a szilícium ostyát töltőanyaggal, például epoxigyantával kapszulázzák a megbízhatóság javítása és a szükséges mechanikai védelem biztosítása érdekében. A kerámia tartó alsó felületére 90Pb/10Sn forrasztógolyósor van csatlakoztatva. A forrasztógolyósor elosztása lehet teljesen vagy részben elosztott. A forrasztógolyók mérete általában körülbelül 0,89 mm, a távolság pedig cégenként változik. Gyakori az 1,0 mm-es és az 1,27 mm-es. A PBGA-eszközök a meglévő összeszerelési berendezésekkel és folyamatokkal is összeszerelhetők, de a teljes összeszerelési folyamat eltér a PBGA-étól a PBGA-tól eltérő forrasztógolyó-alkatrészek miatt. A PBGA összeszerelésben használt eutektikus forrasztópaszta visszafolyási hőmérséklete 183 fok, míg a CBGA forrasztógolyók olvadási hőmérséklete körülbelül 300 fok. A legtöbb meglévő felületre szerelhető újrafolyó eljárás 220 fokban történik. Ezen a visszafolyási hőmérsékleten csak a forrasztás olvad meg. paszta, de a forrasztógolyók nem olvadnak meg. Ezért a jó forrasztási kötések kialakítása érdekében a párnákon nagyobb mennyiségű forrasztópaszta hiányzik, mint a PBGA-é. Forrasztott kötések. A visszafolyás után az eutektikus forrasztóanyag tartalmazza a forrasztógolyókat, hogy forrasztási kötéseket képezzenek, a forrasztógolyók pedig merev támaszként működnek, így a készülék alja és a PCB közötti rés általában nagyobb, mint a PBGA-é. A CBGA forrasztási kötéseit két különböző Pb/Sn összetételű forrasztóanyag alkotja, de az eutektikus forrasztóanyag és a forrasztógolyók közötti interfész valójában nem egyértelmű. Általában a forrasztási kötések metallográfiai elemzése látható a felületi területen. Egy átmeneti régió képződik 90Pb/10Sn-től 37Pb/63Sn-ig. Egyes termékek CBGA-csomagolású, 196-tól 625-ig terjedő I/O-számú eszközöket vettek át, de a CBGA alkalmazása még nem terjedt el, és a magasabb I/O-számú CBGA-csomagok fejlesztése is stagnált, elsősorban a CBGA összeállítás. A NYÁK és a többrétegű kerámiahordozó közötti hőtágulási együttható (TCE) eltérése olyan probléma, amely a nagyobb csomagolású CBGA forrasztási kötések meghibásodását okozza a termikus ciklus során. Számos megbízhatósági vizsgálat megerősítette, hogy a 32 mm × 32 mm-nél kisebb csomagolású CBGA-k megfelelnek az ipari szabvány hőciklus-tesztelőírásainak. A CBGA I/O-inak száma 625-nél kevesebb. A 32 mm × 32 mm-nél nagyobb méretű kerámiacsomagoknál más típusú BGA-kat is figyelembe kell venni.

3. ábra

A CBGA csomagolás fő előnyei: (1) Kiváló elektromos és termikus tulajdonságokkal rendelkezik. (2) Jó tömítőképességgel rendelkezik. (3) A QFP eszközökhöz képest a CBGA-k kevésbé érzékenyek a mechanikai sérülésekre. (4) Alkalmas 250-nél nagyobb I/O-számú elektronikai összeszerelési alkalmazásokhoz. Ezen túlmenően, mivel a CBGA szilícium lapka és a többrétegű kerámia közötti kapcsolat flip-chippel csatlakoztatható, nagyobb csatlakozási sűrűséget érhet el mint a huzalkötés csatlakozása. Sok esetben, különösen a magas I/O-számmal rendelkező alkalmazásokban, az ASIC-k szilíciumméretét korlátozza a huzalkötő párnák mérete. A méret tovább csökkenthető a funkcionalitás feláldozása nélkül, ezáltal csökkentve a költségeket. A CBGA technológia fejlesztése nem túl nehéz, és fő kihívása a CBGA széles körben történő alkalmazása az elektronikai összeszerelő ipar különböző területein. Először is garantálni kell a CBGA-csomag megbízhatóságát a tömeggyártású ipari környezetben. Másodszor, a CBGA-csomag költségének összehasonlíthatónak kell lennie a többi BGA-csomaggal. A CBGA-csomagolás összetettsége és viszonylag magas költsége miatt a CBGA a nagy teljesítményű és magas I/O-számigényű elektronikai termékekre korlátozódik. Emellett a CBGA-csomagok más típusú BGA-csomagoknál nagyobb súlya miatt alkalmazásuk a hordozható elektronikai termékekben is korlátozott.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) A CCGA, más néven SCC (Solder Column Carrier), a CBGA egy másik formája, ha a kerámia test mérete meghaladja a 32 mm × 32 mm-t (lásd a 4. ábrát). A kerámia hordozó alsó felülete nem forrasztógolyókhoz, hanem 90Pb/10Sn forrasztóoszlopokhoz kapcsolódik. A forrasztóoszlop tömb teljesen vagy részben elosztott lehet. A közös forrasztóoszlop átmérője körülbelül 0,5 mm, magassága pedig körülbelül 2,21 mm. Az oszlopsorok közötti tipikus távolság 1,27 mm. A CCGA-nak két formája létezik, az egyik az, hogy a forrasztóoszlopot és a kerámia alját eutektikus forrasz köti össze, a másik pedig öntött típusú fix szerkezet. A CCGA forrasztóoszlopa ellenáll a NYÁK és a kerámiahordozó TCE hőtágulási együtthatójának eltéréséből adódó igénybevételnek. Számos megbízhatósági teszt megerősítette, hogy a 44 mm × 44 mm-nél kisebb csomagolású CCGA megfelel az ipari szabvány hőciklus-tesztelőírásainak. A CCGA és a CBGA előnyei és hátrányai nagyon hasonlóak, az egyetlen nyilvánvaló különbség az, hogy a CCGA forrasztóoszlopai jobban ki vannak téve a mechanikai sérüléseknek az összeszerelés során, mint a CBGA forrasztógolyói. Egyes elektronikai termékek elkezdték használni a CCGA-csomagokat, de a 626 és 1225 közötti I/O-számú CCGA-csomagokat még nem gyártották tömegesen, a 2000-nél nagyobb I/O-számú CCGA-csomagok pedig még fejlesztés alatt állnak.

4. ábra

1,4 TBGA (Tape Ball Grid Array)

A TBGA, más néven ATAB (Araay Tape Automated Bonding), a BGA viszonylag új csomagtípusa (lásd a 6. ábrát). A TBGA hordozója egy réz/poliimid/réz kettős fémrétegű szalag. A hordozó felső felülete rézhuzalokkal van elosztva a jelátvitelhez, a másik oldala pedig talajrétegként szolgál. A szilícium lapka és a hordozó közötti kapcsolat flip-chip technológiával valósítható meg. A szilícium lapka és a hordozó közötti kapcsolat befejezése után a szilícium ostyát a mechanikai sérülések elkerülése érdekében kapszulázzák. A hordozón lévő átmenetek a két felület összekapcsolásában és a jelátvitel megvalósításában játszanak szerepet, a forrasztógolyók pedig a huzalkötéshez hasonló mikrohegesztési eljárással kapcsolódnak az átmenőbetétekhez, így forrasztógolyósort alkotnak. A hordozó felső felületére egy megerősítő réteg van ragasztva, hogy merevséget biztosítson a csomagnak és biztosítsa a csomag egysíkúságát. A hűtőborda általában a flip chip hátoldalához van csatlakoztatva hővezető ragasztóval, hogy jó hőkarakterisztikát biztosítson a csomagnak. A TBGA forrasztógolyó összetétele 90Pb/10Sn, a forrasztógolyó átmérője körülbelül 0,65 mm, a tipikus forrasztógolyósor osztásköze pedig 1,0 mm, 1,27 mm és 1,5 mm. mm. A TBGA és a PCB közötti szerelvény 63Sn/37Pb eutektikus forrasztóanyag. A TBGA-k a meglévő felületre szerelhető berendezésekkel és folyamatokkal is összeszerelhetők, a CBGA-khoz hasonló összeszerelési módszerekkel. Napjainkban az általánosan használt TBGA-csomag I/O-inak száma kevesebb, mint 448. Olyan termékek kerültek piacra, mint a TBGA736, és néhány nagy külföldi cég fejleszt TBGA-kat 1000-nél nagyobb I/O-k számával. A TBGA csomagok a következők: ① Könnyebb és kisebb, mint a legtöbb más BGA csomagtípus (különösen a nagyobb I/O-számmal rendelkező csomag). ②Jobb elektromos tulajdonságokkal rendelkezik, mint a QFP és PBGA csomagok. ③ Alkalmas tömeges elektronikai összeszerelésre. Ezenkívül ez a csomag nagy sűrűségű flip-chip formát használ a szilícium chip és a hordozó közötti kapcsolat megvalósításához, így a TBGA-nak számos előnye van, például alacsony jelzaj, mivel a nyomtatott kártya TCE hőtágulási együtthatója és a A TBGA csomagban lévő erősítőréteg alapvetően illeszkedik egymáshoz. Ezért az összeszerelés után a TBGA forrasztókötések megbízhatóságára gyakorolt ​​hatás nem nagy. A TBGA csomagolással kapcsolatos fő probléma a nedvességfelvétel hatása a csomagolásra. A TBGA-alkalmazások problémája az, hogy hogyan foglalják el helyét az elektronikus összeszerelés területén. Egyrészt a TBGA megbízhatóságát tömeggyártási környezetben kell bizonyítani, másrészt a TBGA csomagolás költségének összevethetőnek kell lennie a PBGA csomagoláséval. A TBGA-k összetettsége és viszonylag magas csomagolási költsége miatt a TBGA-kat főként nagy teljesítményű, nagy I/O-számú elektronikai termékekben használják. 2 Flip Chip: Más felületre szerelhető eszközökkel ellentétben a flip chipnek nincs csomagja, és az összekötő tömb a szilícium chip felületén van elosztva, helyettesítve a huzalkötési formát, és a szilícium chip közvetlenül a PCB-re van rögzítve. fordított módon. A flip chipnek már nem kell kivezetnie az I/O terminálokat a szilícium chipből a környezetbe, az összeköttetés hossza jelentősen lerövidül, az RC késleltetés csökken, és az elektromos teljesítmény hatékonyan javul. A flip-chip csatlakozásoknak három fő típusa van: C4, DC4 ésFCAA.