BGA Reflow gép

DH-A2 automata BGA átdolgozó gép különféle chipek javításához

1. C4 (Controlled Collapse Chip Connection Controlled Collapse Chip Connection)

A C4 az ultrafinom hangmagasságú BGA-hoz hasonló forma (lásd az 1. ábrát). A szilícium ostyához csatlakoztatott forrasztógolyósor általános osztásköze 0.203-0,254 mm, a forrasztógolyó átmérője 0.102-0,127 mm, és a forrasztógolyó összetétele 97Pb/3Sn. Ezek a forrasztógolyók teljesen vagy részben eloszthatók a szilícium ostyán. Mivel a kerámiák ellenállnak a magasabb visszafolyási hőmérsékleteknek, a kerámiát a C4 csatlakozások hordozójaként használják. Általában Au vagy Sn bevonatú csatlakozóbetéteket helyeznek el előre a kerámiák felületén, majd flip-chip csatlakozásokat végeznek C4 formában. A C4 csatlakozás nem használható, és a meglévő összeszerelő berendezés és folyamat használható az összeszereléshez, mert a 97Pb/3Sn forrasztógolyó olvadási hőmérséklete 320 fok, és a C4 csatlakozást használó összekötő szerkezetben nincs más összetételű forrasztóanyag. . A C4 csatlakozásnál a forrasztópaszta szivárgása helyett magas hőmérsékletű nyomtatási folyasztószert használnak. Először a magas hőmérsékletű fluxust nyomtatják a hordozó párnáira vagy a szilícium ostya forrasztógolyóira, majd a forrasztógolyókat a szilícium ostyán és A megfelelő párnákat a hordozón pontosan igazítják, és megfelelő tapadást biztosítanak a folyasztószert, hogy megtartsa a relatív pozíciót az újrafolyós forrasztás befejezéséig. A C4 csatlakozáshoz használt visszafolyási hőmérséklet 360 fok. Ezen a hőmérsékleten a forrasztógolyók megolvadnak, és a szilíciumlapka „felfüggesztett” állapotban van. A forrasztóanyag felületi feszültsége miatt a szilícium lapka automatikusan korrigálja a forrasztógolyó és a betét egymáshoz viszonyított helyzetét, és végül a forrasztóanyag összeesik. egy bizonyos magasságig, hogy csatlakozási pontot képezzenek. A C4 csatlakozási módot főleg CBGA és CCGA csomagokban használják. Ezenkívül egyes gyártók ezt a technológiát a kerámia többlapkás modul (MCM-C) alkalmazásokban is használják. A C4-es csatlakozást használó I/O-k száma ma kevesebb, mint 1500, és egyes vállalatok 3000 feletti I/O-k fejlesztésére számítanak. A C4-kapcsolat előnyei a következők: (1) Kiváló elektromos és termikus tulajdonságokkal rendelkezik. (2) Közepes labdapálya esetén az I/O-szám nagyon magas lehet. (3) A párna mérete nem korlátozza. (4) Alkalmas lehet tömeggyártásra. (5) A méret és a súly jelentősen csökkenthető. Ráadásul a C4 kapcsolatnak csak egy interconnect interfésze van a szilícium lapka és a hordozó között, amely a legrövidebb és legkevesebb interferencia jelátviteli utat tudja biztosítani, az interfészek csökkentett száma pedig egyszerűbbé és megbízhatóbbá teszi a szerkezetet. A C4 csatlakozással kapcsolatban még mindig sok technikai kihívás van, és még mindig nehéz ténylegesen alkalmazni az elektronikai termékekre. A C4 csatlakozások csak kerámia hordozókra alkalmazhatók, és széles körben használják a nagy teljesítményű, nagy I/O-számú termékekben, mint például a CBGA, CCGA és MCM-C.

1.ábra

2 DCA (Direct Chip Attach)

A C4-hez hasonlóan a DCA is egy rendkívül finom hangosztású kapcsolat (lásd a 2. ábrát). A DCA szilícium ostyája és a C4 csatlakozásban lévő szilícium lapka szerkezete azonos. A kettő közötti különbség a hordozó megválasztásában rejlik. A DCA-ban használt hordozó egy tipikus nyomtatási anyag. A DCA forrasztógömb összetétele 97Pb/3Sn, a csatlakozófelületen lévő forrasztóanyag pedig eutektikus forrasztás (37Pb/63Sn). A DCA esetében, mivel a távolság csak 0.203-0,254 mm, az eutektikus forrasztóanyag meglehetősen nehezen szivárog a csatlakozóbetétekre, ezért forrasztópaszta nyomtatás helyett ólom-ón forrasztóanyagot vonnak be az összeszerelés előtt a csatlakozóbetétek tetejét. A párnán lévő forrasztóanyag mennyisége nagyon szigorú, általában forraszthatóbb, mint más ultrafinom osztású alkatrészek. A 0.051-0,102 mm vastagságú forrasztóanyag a csatlakozóbetéten általában enyhén kupola alakú, mivel előre bevont. A tapasz előtt vízszintesíteni kell, különben befolyásolja a forrasztógolyó és a betét megbízható illeszkedését.

2. ábra

Ez a fajta csatlakozás a meglévő felületre szerelhető berendezésekkel és eljárásokkal valósítható meg. Először a folyasztószert nyomtatással adagolják a szilícium ostyákra, majd az ostyákat felszerelik és végül újrafolyasztják. A DCA összeszerelésben használt visszafolyási hőmérséklet körülbelül 220 fok, ami alacsonyabb, mint a forrasztógolyók olvadáspontja, de magasabb, mint az eutektikus forrasz olvadáspontja a csatlakozóbetéteken. A szilícium chipen lévő forrasztógolyók merev támaszként működnek. A golyó és a betét között forrasztási csatlakozás jön létre. A két különböző Pb/Sn összetétellel kialakított forraszkötésnél a forrasztási kötésben a két forrasztóanyag közötti interfész valójában nem szembetűnő, hanem egy sima átmeneti tartomány képződik 97Pb/3Sn-ről 37Pb/63Sn-re. A forrasztógolyók merev alátámasztása miatt a forrasztógolyók nem "esnek össze" a DCA-szerelvényben, hanem önkorrekciós tulajdonságokkal is rendelkeznek. A DCA alkalmazása megkezdődött, az I/O-k száma főként 350 alatt van, és egyes vállalatok több mint 500 I/O kifejlesztését tervezik. Ennek a technológiai fejlesztésnek a lendülete nem a nagyobb I/O szám, hanem elsősorban a méret-, súly- és költségcsökkentés. A DCA jellemzői nagyon hasonlóak a C4-hez. Mivel a DCA felhasználhatja a meglévő felületi szerelési technológiát a PCB-vel való kapcsolat megvalósítására, számos alkalmazás használhatja ezt a technológiát, különösen a hordozható elektronikai termékek alkalmazásakor. A DCA technológia előnyeit azonban nem lehet túlbecsülni. A DCA technológia fejlesztése során még mindig sok technikai kihívás áll előttünk. Nem sok összeszerelő használja ezt a technológiát a tényleges gyártás során, és mindannyian próbálják javítani a technológiai szintet a DCA alkalmazásának bővítése érdekében. Mivel a DCA-kapcsolat átviszi a nagy sűrűséggel kapcsolatos bonyolultságokat a PCB-re, megnehezíti a PCB-gyártást. Emellett kevés gyártó szakosodott forrasztógolyós szilíciumlapkák gyártására. Még mindig sok olyan probléma van, amelyre érdemes odafigyelni, és csak ezek megoldásával lehet előmozdítani a DCA technológia fejlődését.

3. FCAA (Flip Chip Adhesive Attachment) Az FCAA csatlakozásnak számos formája létezik, és ez még a fejlesztés korai szakaszában van. A szilícium lapka és a hordozó közötti kapcsolat nem forrasztást, hanem ragasztót használ. A szilícium chip alján forrasztógolyók vagy szerkezetek, például forrasztódudorok lehetnek. Az FCAA-ban használt ragasztók lehetnek izotróp és anizotróp típusúak, az aktuális alkalmazás csatlakozási körülményeitől függően. Ezen kívül a hordozók választéka általában kerámiát, nyomtatott lap anyagokat és rugalmas áramköri lapokat tartalmaz. Ez a technológia még nem kiforrott, és itt nem részletezik tovább.