BGA Reflow Machine

Mașină automată de prelucrare BGA DH-A2 pentru repararea diferitelor cipuri

1. C4 (Conexiune controlată colaps chip Conexiune controlată collapse chip)

C4 este o formă similară cu pitch ultrafin BGA (vezi Figura 1). Pasul general al matricei de bile de lipit conectat la placheta de siliciu este de 0.203-0,254 mm, diametrul bilei de lipit este de 0.102-0,127 mm și compoziția bilei de lipit este de 97Pb/3Sn. Aceste bile de lipit pot fi distribuite complet sau parțial pe placa de siliciu. Deoarece ceramica poate rezista la temperaturi mai mari de reflow, ceramica este folosită ca substrat pentru conexiunile C4. De obicei, plăcuțele de conectare placate cu Au sau Sn sunt pre-distribuite pe suprafața ceramicii, iar apoi se realizează conexiuni flip-chip sub formă de C4. Conexiunea C4 nu poate fi utilizată, iar echipamentele și procesul de asamblare existente pot fi utilizate pentru asamblare, deoarece temperatura de topire a bilei de lipit 97Pb/3Sn este de 320 de grade și nu există altă compoziție de lipit în structura de interconectare folosind conexiunea C4. . În conexiunea C4, în loc de scurgerea pastei de lipit, se utilizează fluxul de imprimare la temperatură înaltă. În primul rând, fluxul la temperatură înaltă este imprimat pe plăcuțele substratului sau pe bilele de lipit ale plachetei de siliciu, apoi bilele de lipit de pe placa de siliciu și Tampoanele corespunzătoare de pe substrat sunt aliniate precis și o aderență suficientă este asigurată de fluxul să mențină poziția relativă până la finalizarea lipirii prin reflow. Temperatura de reflux utilizată pentru conexiunea C4 este de 360 ​​de grade. La această temperatură, bilele de lipit sunt topite, iar placheta de siliciu este în stare „suspendată”. Datorită tensiunii superficiale a lipitului, napolitana de siliciu va corecta automat poziția relativă a bilei de lipit și a tamponului, iar în cele din urmă lipirea se va prăbuși. la o anumită înălțime pentru a forma un punct de legătură. Metoda de conectare C4 este utilizată în principal în pachetele CBGA și CCGA. În plus, unii producători folosesc această tehnologie și în aplicații cu module ceramice multi-cip (MCM-C). Numărul de I/E care utilizează conexiuni C4 astăzi este mai mic de 1500, iar unele companii se așteaptă să dezvolte I/O-uri peste 3000. Avantajele conexiunii C4 sunt: ​​(1) Are proprietăți electrice și termice excelente. (2) În cazul pasului mediu al mingii, numărul I/O poate fi foarte mare. (3) Nu este limitat de dimensiunea tamponului. (4) Poate fi potrivit pentru producția de masă. (5) Mărimea și greutatea pot fi reduse foarte mult. În plus, conexiunea C4 are o singură interfață de interconectare între placa de siliciu și substrat, care poate oferi cea mai scurtă și cea mai mică cale de transmisie a semnalului de interferență, iar numărul redus de interfețe face structura mai simplă și mai fiabilă. Există încă multe provocări tehnice în conexiunea C4 și este încă dificil să o aplicați efectiv produselor electronice. Conexiunile C4 pot fi aplicate numai pe substraturi ceramice și vor fi utilizate pe scară largă în produse de înaltă performanță, cu număr mare de I/O, cum ar fi CBGA, CCGA și MCM-C.

figura 1

2 DCA (Direct Chip Attach)

Similar cu C4, DCA este o conexiune cu pas ultra-fin (vezi Figura 2). Placa de siliciu a DCA și placa de siliciu din conexiunea C4 au aceeași structură. Diferența dintre cele două constă în alegerea substratului. Substratul utilizat în DCA este un material de imprimare tipic. Compoziția bilei de lipit a DCA este de 97Pb/3Sn, iar lipirea de pe placa de conectare este lipire eutectică (37Pb/63Sn). Pentru DCA, deoarece distanța este de numai 0.203-0.254 mm, este destul de dificil ca lipirea eutectică să se scurgă pe plăcuțele de conectare, așa că în loc de imprimarea cu pastă de lipit, lipirea cu plumb-staniu este placată pe partea superioară a plăcuțelor de conectare înainte de asamblare. Volumul de lipit de pe pad este foarte strict, de obicei mai mult de lipit decât alte componente cu pas ultra-fin. Lipirea cu o grosime de 0.051-0.102 mm pe placa de conectare are, în general, o formă ușor de cupolă, deoarece este placată în prealabil. Trebuie să fie nivelat înainte de plasture, altfel va afecta alinierea fiabilă a bilei de lipit și a tamponului.

Figura 2

Acest tip de conexiune poate fi realizat cu echipamente și procese existente de montare pe suprafață. Mai întâi, fluxul este distribuit pe plachetele de siliciu prin imprimare, apoi plachetele sunt montate și în cele din urmă refluxate. Temperatura de reflux utilizată în asamblarea DCA este de aproximativ 220 de grade, care este mai mică decât punctul de topire al bilelor de lipit, dar mai mare decât punctul de topire al lipitului eutectic de pe plăcuțele de conectare. Bilele de lipit de pe cipul de siliciu acționează ca suporturi rigide. Între bilă și tampon se formează o conexiune de îmbinare de lipit. Pentru îmbinarea de lipit formată cu două compoziții diferite de Pb/Sn, interfața dintre cele două lipiri nu este de fapt evidentă în îmbinarea de lipit, dar se formează o regiune de tranziție lină de la 97Pb/3Sn la 37Pb/63Sn. Datorita suportului rigid al bilelor de lipit, bilele de lipit nu se "prabunesc" in ansamblul DCA, dar au si proprietati de autocorectie. DCA a început să fie aplicat, numărul de I/O este în principal sub 350, iar unele companii plănuiesc să dezvolte mai mult de 500 de I/O. Impulsul pentru dezvoltarea acestei tehnologii nu este un număr mai mare de I/O, ci în primul rând reduceri de dimensiune, greutate și cost. Caracteristicile DCA sunt foarte asemănătoare cu C4. Deoarece DCA poate folosi tehnologia existentă de montare pe suprafață pentru a realiza conexiunea cu PCB, există multe aplicații care pot folosi această tehnologie, în special în aplicarea produselor electronice portabile. Cu toate acestea, avantajele tehnologiei DCA nu pot fi supraevaluate. Există încă multe provocări tehnice în dezvoltarea tehnologiei DCA. Nu există mulți asamblatori care folosesc această tehnologie în producția efectivă și toți încearcă să îmbunătățească nivelul de tehnologie pentru a extinde aplicarea DCA. Deoarece conexiunea DCA transferă acele complexități legate de densitate mare către PCB, crește dificultatea fabricării PCB-ului. În plus, există puțini producători specializați în producția de plachete de siliciu cu bile de lipit. Există încă multe probleme cărora merită să le acordăm atenție și doar atunci când aceste probleme sunt rezolvate poate fi promovată dezvoltarea tehnologiei DCA.

3. FCAA (Flip Chip Adhesive Attachment) Există multe forme de conexiune FCAA și este încă în stadiu incipient de dezvoltare. Conexiunea dintre placa de siliciu și substrat nu folosește lipire, ci lipici. Partea inferioară a cipului de siliciu în această conexiune poate avea bile de lipit sau structuri, cum ar fi denivelările de lipit. Adezivii utilizați în FCAA includ tipuri izotrope și anizotrope, în funcție de condițiile de conectare din aplicația reală. În plus, selecția de substraturi include de obicei ceramică, materiale pentru plăci imprimate și plăci de circuite flexibile. Această tehnologie nu este încă matură și nu va fi elaborată în continuare aici.