BGA Reflow Machine

Automatický BGA rework stroj DH-A2 pro různé opravy třísek

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

C4 je forma podobná ultrajemnému pitch BGA (viz obrázek 1). Obecná rozteč pole pájecí kuličky připojené ke křemíkové destičce je 0.203-0.254 mm, průměr kuličky pájky je 0.102-0 0,127 mm a složení pájecí kuličky je 97Pb/3Sn. Tyto kuličky pájky mohou být zcela nebo částečně rozmístěny na křemíkové destičce. Protože keramika snese vyšší teploty přetavení, používá se keramika jako substrát pro spoje C4. Obvykle se na povrchu keramiky předem rozmístí Au nebo Sn pokovené spojovací podložky a následně se provedou flip-chip spojení ve formě C4. Spojení C4 nelze použít a pro montáž lze použít stávající montážní zařízení a proces, protože teplota tavení koule pájky 97Pb/3Sn je 320 stupňů a v propojovací struktuře není žádné jiné složení pájky pomocí připojení C4 . V zapojení C4 je místo úniku pájecí pasty použito tiskové vysokoteplotní tavidlo. Nejprve se vysokoteplotní tavidlo natiskne na podložky substrátu nebo pájecí kuličky křemíkové destičky a poté se kuličky pájky na křemíkové destičce a Odpovídající destičky na substrátu přesně zarovnají a zajistí dostatečnou přilnavost. tavidlo pro udržení relativní polohy, dokud není dokončeno pájení přetavením. Teplota zpětného toku použitá pro připojení C4 je 360 ​​stupňů. Při této teplotě se kuličky pájky roztaví a křemíkový plátek je v „zavěšeném“ stavu. V důsledku povrchového napětí pájky bude křemíkový plátek automaticky korigovat vzájemnou polohu pájecí kuličky a plošky a nakonec se pájka zbortí. do určité výšky, aby se vytvořil spojovací bod. Způsob připojení C4 se používá hlavně v pouzdrech CBGA a CCGA. Někteří výrobci navíc tuto technologii používají také v aplikacích s keramickým vícečipovým modulem (MCM-C). Počet I/O využívajících připojení C4 je dnes méně než 1500 a některé společnosti očekávají, že vyvinou I/O více než 3000. Výhody připojení C4 jsou: (1) Má vynikající elektrické a tepelné vlastnosti. (2) V případě střední výšky míče může být počet I/O velmi vysoký. (3) Není omezeno velikostí podložky. (4) Může být vhodný pro hromadnou výrobu. (5) Velikost a hmotnost lze výrazně snížit. Spojení C4 má navíc pouze jedno propojovací rozhraní mezi křemíkovým plátkem a substrátem, které může poskytnout nejkratší a nejméně rušivou přenosovou cestu signálu, a snížený počet rozhraní činí strukturu jednodušší a spolehlivější. V propojení C4 je stále mnoho technických problémů a je stále obtížné je skutečně aplikovat na elektronické produkty. Připojení C4 lze aplikovat pouze na keramické substráty a budou široce používány ve vysoce výkonných produktech s vysokým počtem I/O, jako jsou CBGA, CCGA a MCM-C.

Obrázek 1

2 DCA (přímé připojení čipu)

Podobně jako u C4 je DCA spojením s ultrajemnou roztečí (viz obrázek 2). Křemíkový plátek DCA a křemíkový plátek v zapojení C4 mají stejnou strukturu. Rozdíl mezi nimi spočívá ve výběru substrátu. Substrát používaný v DCA je typický tiskový materiál. Složení pájecí kuličky DCA je 97Pb/3Sn a pájka na spojovací podložce je eutektická pájka (37Pb/63Sn). U DCA, protože rozteč je pouze 0.203-0 0,254 mm, je docela obtížné, aby eutektická pájka unikla na připojovací plošky, takže místo tisku pájecí pastou se nanáší olověná pájka horní části spojovacích podložek před montáží. Objem pájky na podložce je velmi přísný, obvykle pájí více než jiné komponenty s ultrajemnou roztečí. Pájka o tloušťce 0.{14}}.102 mm na spojovací podložce má obecně mírně kopulovitý tvar, protože je předem pokovená. Před záplatou se musí vyrovnat, jinak to ovlivní spolehlivé vyrovnání pájecí kuličky a podložky.

Obrázek 2

Tohoto typu spojení lze dosáhnout se stávajícími zařízeními a procesy pro povrchovou montáž. Nejprve se tavidlo nanese na křemíkové destičky tiskem, potom se destičky namontují a nakonec přetaví. Teplota přetavení použitá v sestavě DCA je asi 220 stupňů, což je nižší než bod tání kuliček pájky, ale vyšší než bod tání eutektické pájky na spojovacích podložkách. Pájecí kuličky na křemíkovém čipu fungují jako pevné podpěry. Mezi kuličkou a podložkou je vytvořen pájený spoj. Pro pájený spoj vytvořený se dvěma různými složeními Pb/Sn není rozhraní mezi dvěma pájkami v pájeném spoji ve skutečnosti zřejmé, ale je vytvořena hladká přechodová oblast z 97Pb/3Sn do 37Pb/63Sn. Díky tuhé podpoře pájecích kuliček se pájecí kuličky v sestavě DCA "nebortí", ale mají také samoopravné vlastnosti. Začalo se uplatňovat DCA, počet I/O je převážně pod 350 a některé společnosti plánují vyvinout více než 500 I/O. Impulsem pro vývoj této technologie není vyšší počet I/O, ale především snížení velikosti, hmotnosti a nákladů. Charakteristiky DCA jsou velmi podobné C4. Vzhledem k tomu, že DCA může využít stávající technologii povrchové montáže k realizaci spojení s PCB, existuje mnoho aplikací, které mohou tuto technologii využít, zejména při aplikaci přenosných elektronických produktů. Výhody technologie DCA však nelze přeceňovat. Ve vývoji technologie DCA stále existuje mnoho technických problémů. Není mnoho montážníků, kteří tuto technologii používají ve skutečné výrobě, a všichni se snaží zlepšit technologickou úroveň, aby rozšířili aplikaci DCA. Vzhledem k tomu, že spojení DCA přenáší tyto složitosti související s vysokou hustotou na PCB, zvyšuje to obtížnost výroby PCB. Kromě toho existuje jen málo výrobců specializovaných na výrobu křemíkových destiček s pájecími kuličkami. Stále existuje mnoho problémů, kterým stojí za to věnovat pozornost, a teprve až budou tyto problémy vyřešeny, lze prosazovat vývoj technologie DCA.

3. FCAA (Flip Chip Adhesive Attachment) Existuje mnoho forem spojení FCAA a je stále v rané fázi vývoje. Spojení mezi křemíkovým plátkem a substrátem nepoužívá pájku, ale lepidlo. Spodní část křemíkového čipu v tomto spojení může mít pájecí kuličky nebo struktury, jako jsou pájecí hrbolky. Lepidla používaná v FCAA zahrnují izotropní a anizotropní typy, v závislosti na podmínkách spojení ve skutečné aplikaci. Kromě toho výběr substrátů obvykle zahrnuje keramiku, materiály tištěných desek a flexibilní desky plošných spojů. Tato technologie ještě není zralá a nebude zde dále rozpracována.