Màquina de reflux BGA

Màquina automàtica de retreball BGA DH-A2 per a la reparació de diverses fitxes

1. C4 (Connexió de xip de col·lapse controlat Connexió de xip de col·lapse controlat)

C4 és una forma similar a la BGA de pas ultrafin (vegeu la figura 1). El pas general de la matriu de boles de soldadura connectada a l'hòstia de silici és 0.203-0,254 mm, el diàmetre de la bola de soldadura és 0.102-0,127 mm i la composició de la bola de soldadura és 97Pb/3Sn. Aquestes boles de soldadura es poden distribuir totalment o parcialment a la hòstia de silici. Com que la ceràmica pot suportar temperatures de refluig més altes, la ceràmica s'utilitza com a substrat per a les connexions C4. Normalment, els coixinets de connexió xapats en Au o Sn es distribueixen prèviament a la superfície de la ceràmica i, a continuació, es realitzen connexions de xip giratori en forma de C4. La connexió C4 no es pot utilitzar, i l'equip i el procés de muntatge existents es poden utilitzar per al muntatge perquè la temperatura de fusió de la bola de soldadura 97Pb/3Sn és de 320 graus i no hi ha cap altra composició de soldadura a l'estructura d'interconnexió mitjançant la connexió C4. . A la connexió C4, en comptes de les fuites de pasta de soldadura, s'utilitza flux d'impressió a alta temperatura. En primer lloc, el flux d'alta temperatura s'imprimeix als coixinets del substrat o les boles de soldadura de l'hòstia de silici i, a continuació, les boles de soldadura a l'hòstia de silici i els coixinets corresponents al substrat s'alineen amb precisió i proporciona una adhesió suficient per el flux per mantenir la posició relativa fins que s'hagi completat la soldadura per reflux. La temperatura de refluig utilitzada per a la connexió C4 és de 360 ​​graus. A aquesta temperatura, les boles de soldadura es fonen i la hòstia de silici es troba en un estat "suspès". A causa de la tensió superficial de la soldadura, l'hòstia de silici corregirà automàticament la posició relativa de la bola de soldadura i el coixinet i, finalment, la soldadura es col·lapsarà. a una certa alçada per formar un punt de connexió. El mètode de connexió C4 s'utilitza principalment en paquets CBGA i CCGA. A més, alguns fabricants també utilitzen aquesta tecnologia en aplicacions de mòduls multixip ceràmics (MCM-C). El nombre d'E/S que utilitzen connexions C4 avui és inferior a 1500, i algunes empreses esperen desenvolupar E/S superiors a 3000. Els avantatges de la connexió C4 són: (1) Té excel·lents propietats elèctriques i tèrmiques. (2) En el cas d'un pas mitjà de pilota, el recompte d'E/S pot ser molt alt. (3) No limitat per la mida del coixinet. (4) Pot ser adequat per a la producció en massa. (5) La mida i el pes es poden reduir molt. A més, la connexió C4 només té una interfície d'interconnexió entre la hòstia de silici i el substrat, que pot proporcionar el camí de transmissió del senyal més curt i menys interferències, i el nombre reduït d'interfícies fa que l'estructura sigui més senzilla i fiable. Encara hi ha molts reptes tècnics en la connexió C4, i encara és difícil aplicar-lo realment als productes electrònics. Les connexions C4 només es poden aplicar a substrats ceràmics i s'utilitzaran àmpliament en productes d'alt rendiment i d'alt recompte d'E/S, com ara CBGA, CCGA i MCM-C.

figura 1

2 DCA (enllaç directe de xip)

De manera similar a C4, DCA és una connexió de pas ultra fi (vegeu la figura 2). La hòstia de silici de DCA i la hòstia de silici a la connexió C4 tenen la mateixa estructura. La diferència entre els dos rau en l'elecció del substrat. El substrat utilitzat en DCA és un material d'impressió típic. La composició de la bola de soldadura de DCA és de 97Pb/3Sn i la soldadura del coixinet de connexió és soldadura eutèctica (37Pb/63Sn). Per a DCA, atès que l'espai és només de 0.203-0.254 mm, és bastant difícil que la soldadura eutèctica s'escapi als coixinets de connexió, de manera que en comptes d'imprimir pasta de soldadura, la soldadura de plom-estany està coberta. la part superior dels coixinets de connexió abans del muntatge. El volum de soldadura al coixinet és molt estricte, normalment més soldadura que altres components de pas ultra fi. La soldadura amb un gruix de 0.051-0.102 mm al coixinet de connexió generalment té una mica de forma de cúpula perquè està xapada prèviament. S'ha d'anivellar abans del pegat, en cas contrari afectarà l'alineació fiable de la bola de soldadura i el coixinet.

Figura 2

Aquest tipus de connexió es pot aconseguir amb equips i processos de muntatge en superfície existents. En primer lloc, es distribueix el flux sobre les hòsties de silici mitjançant la impressió, després es munten les hòsties i finalment es reflueixen. La temperatura de refluig utilitzada en el muntatge DCA és d'uns 220 graus, que és inferior al punt de fusió de les boles de soldadura, però superior al punt de fusió de la soldadura eutèctica als coixinets de connexió. Les boles de soldadura del xip de silici actuen com a suports rígids. Es forma una connexió de soldadura entre la bola i el coixinet. Per a la junta de soldadura formada amb dues composicions diferents de Pb/Sn, la interfície entre les dues soldadures no és realment òbvia a la junta de soldadura, però es forma una regió de transició suau de 97Pb/3Sn a 37Pb/63Sn. A causa del suport rígid de les boles de soldadura, les boles de soldadura no es "enfonsen" al conjunt DCA, sinó que també tenen propietats autocorrectòries. S'ha començat a aplicar DCA, el nombre d'E/S és principalment inferior a 350 i algunes empreses tenen previst desenvolupar més de 500 E/S. L'impuls d'aquest desenvolupament tecnològic no és un major recompte d'E/S, sinó principalment reduccions de mida, pes i cost. Les característiques de DCA són molt semblants a C4. Com que DCA pot utilitzar la tecnologia de muntatge superficial existent per realitzar la connexió amb el PCB, hi ha moltes aplicacions que poden utilitzar aquesta tecnologia, especialment en l'aplicació de productes electrònics portàtils. Tanmateix, els avantatges de la tecnologia DCA no es poden exagerar. Encara hi ha molts reptes tècnics en el desenvolupament de la tecnologia DCA. No hi ha molts assembladors que utilitzen aquesta tecnologia en la producció real, i tots estan intentant millorar el nivell de tecnologia per ampliar l'aplicació de DCA. Com que la connexió DCA transfereix aquestes complexitats relacionades amb l'alta densitat al PCB, augmenta la dificultat de fabricació de PCB. A més, hi ha pocs fabricants especialitzats en la producció d'hòsties de silici amb boles de soldadura. Encara hi ha molts problemes als quals val la pena prestar atenció, i només quan es resolguin aquests problemes es pot promoure el desenvolupament de la tecnologia DCA.

3. FCAA (Flip Chip Adhesive Attachment) Hi ha moltes formes de connexió FCAA, i encara es troba en una fase inicial de desenvolupament. La connexió entre la hòstia de silici i el substrat no utilitza soldadura, sinó cola. La part inferior del xip de silici en aquesta connexió pot tenir boles de soldadura o estructures com ara cops de soldadura. Els adhesius utilitzats a FCAA inclouen tipus isotròpics i anisotròpics, depenent de les condicions de connexió de l'aplicació real. A més, la selecció de substrats sol incloure ceràmica, materials de plaques impreses i plaques de circuit flexibles. Aquesta tecnologia encara no està madura i no es desenvoluparà més aquí.