BGA Ic ümberpallimismasin

Kõrgetasemeline ja täisautomaatne BGA ümbertöötlemismasin, mida kasutatakse nende korporatiivsete ettevõtete jaoks

Sealhulgas, kuid mitte ainult, järgmised kiibid:

BGA nelja põhitüüpi kirjeldatakse nende struktuuriomaduste ja muude aspektide alusel.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, üldtuntud kui OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), on kõige levinum BGA-paketi tüüp (vt joonis 1). PBGA kandja on tavaline trükiplaadi põhimik, nagu FR-4, BT vaik jne. Räniplaat ühendatakse kanduri ülemise pinnaga traatsidemega ning seejärel vormitakse plastiku ja joodisega. eutektilise koostisega (37Pb/63Sn) kuuli massiiv on ühendatud kanduri alumise pinnaga. Jootekuuli massiivi võib täielikult või osaliselt jaotada seadme alumisel pinnal (vt joonis 2). Tavaline jootekuuli suurus on umbes 0,75 kuni 0,89 mm ja jootekuuli samm on 10mm, 1,27 mm ja 1,5 mm.

Joonis 2

PBGA-sid saab kokku panna olemasolevate pindpaigaldusseadmete ja protsessidega. Esmalt prinditakse eutektilise komponendi jootepasta vastavatele PCB-padjadele šabloontrükkimise meetodil ning seejärel pressitakse PBGA jootekuulid jootepastasse ja valatakse uuesti kokku. Tegemist on eutektilise joodisega, seega on tagasivooluprotsessi ajal jootekuul ja jootepasta eutektilised. Seadme raskuse ja pindpinevuse mõju tõttu vajub jootekuul kokku, et vähendada seadme põhja ja PCB vahet ning jootekoht on pärast tahkumist ellipsoidne. Tänapäeval on PBGA169~313 toodetud masstoodanguna ja suuremad ettevõtted arendavad pidevalt välja suurema sisend- ja väljundarvuga PBGA-tooteid. Eeldatakse, et I/O arv jõuab viimase kahe aasta jooksul 600–1000-ni.

PBGA paketi peamised eelised:

① PBGA-d saab valmistada olemasoleva montaažitehnoloogia ja toorainete abil ning kogu paketi maksumus on suhteliselt madal. ② Võrreldes QFP seadmetega on see vähem vastuvõtlik mehaanilistele kahjustustele. ③ Kohaldatav mass-elektroonika koostu jaoks. PBGA-tehnoloogia peamised väljakutsed on tagada pakendi tasapinnalisus, vähendada niiskuse imendumist ja vältida "popkorni" nähtust ning lahendada ränivormi suuruse suurenemisest põhjustatud töökindlusprobleemid, suurema I/O-arvuga pakettide puhul on PBGA-tehnoloogia keerulisem. Kuna kandja materjaliks on trükkplaadi substraat, on koostu PCB- ja PBGA-kandjate soojuspaisumise koefitsient (TCE) peaaegu sama, nii et reflow-jootmise protsessis ei teki plaadile peaaegu mingit pinget. jooteühendused ja jooteühenduste töökindlus Mõju on ka väiksem. Probleem, millega PBGA rakendused täna kokku puutuvad, seisneb selles, kuidas jätkata PBGA pakendamise kulude vähendamist, et PBGA saaks väiksema I/O arvu korral ikkagi raha säästa kui QFP.

1.2 CBGA (keraamiline kuulvõre)

CBGA-d nimetatakse tavaliselt ka SBC-ks (Solder Ball Carrier) ja see on teist tüüpi BGA-pakett (vt joonis 3). CBGA räniplaat on ühendatud mitmekihilise keraamilise kandja ülemise pinnaga. Ühendus ränivahvli ja mitmekihilise keraamilise kandja vahel võib olla kahel kujul. Esimene on see, et ränivahvli vooluringi kiht on suunatud ülespoole ja ühendus on teostatud metalltraadi survekeevitusega. Teine on see, et räniplaadi vooluringi kiht on suunatud allapoole ning ühendus räniplaadi ja kandja vahel on teostatud flip-chip-struktuuri abil. Pärast räniplaadi ühendamise lõpetamist kapseldatakse ränivahv täiteainega, näiteks epoksüvaiguga, et parandada töökindlust ja tagada vajalik mehaaniline kaitse. Keraamilise kanduri alumisele pinnale on ühendatud 90Pb/10Sn jootekuuli massiiv. Jootekuuli massiivi jaotus võib olla täielikult või osaliselt jaotatud. Jootekuulikeste suurus on tavaliselt umbes 0,89 mm ja nende vahekaugus on ettevõtteti erinev. Üldine 1,0 mm ja 1,27 mm. PBGA-seadmeid saab kokku panna ka olemasolevate montaažiseadmete ja -protsessidega, kuid kogu monteerimisprotsess erineb PBGA omast tänu erinevatele PBGA jootekuuli komponentidele. PBGA koostamisel kasutatava eutektilise jootepasta tagasivoolutemperatuur on 183 kraadi, CBGA jootekuulikeste sulamistemperatuur on aga umbes 300 kraadi. Suurem osa olemasolevatest pinnale paigaldatavatest reflow protsessidest toimub ümbervoolamisel 220 kraadi juures. Sellel tagasivoolutemperatuuril sulab ainult joote. kleebi, kuid jootekuulid ei sula. Seetõttu on heade jooteühenduste moodustamiseks patjadele vahele jääv jootepasta kogus suurem kui PBGA oma. Jooteühendused. Pärast tagasivoolamist sisaldab eutektiline joodis jootekuule, et moodustada jooteühendusi, ja jootekuulid toimivad jäiga toena, nii et seadme põhja ja PCB vaheline vahe on tavaliselt suurem kui PBGA-l. CBGA jooteühendused on moodustatud kahest erinevast Pb / Sn koostisega joodist, kuid eutektilise joote ja jootekuulikeste vaheline liides pole tegelikult ilmne. Tavaliselt on jooteühenduste metallograafilist analüüsi näha liidese piirkonnas. Moodustub üleminekupiirkond 90Pb/10Sn-st 37Pb/63Sn-ni. Mõned tooted on kasutusele võtnud CBGA-ga pakitud seadmed, mille sisendite arv on 196–625, kuid CBGA rakendamine pole veel laialt levinud ning ka suurema sisend- ja väljundarvuga CBGA-pakettide väljatöötamine on soiku jäänud, seda peamiselt seadmete olemasolu tõttu. CBGA kokkupanek. Termilise paisumisteguri (TCE) mittevastavus PCB ja mitmekihilise keraamilise kandja vahel on probleem, mis põhjustab suurema pakendisuurusega CBGA jooteühenduste tõrke termotsükli ajal. Paljude töökindlustestide abil on kinnitatud, et CBGA-d, mille pakendi suurus on väiksem kui 32 mm × 32 mm, vastavad tööstusharu standardsetele termotsükli testimisnõuetele. CBGA sisendite/väljundite arv on piiratud alla 625. Keraamiliste pakendite puhul, mille suurus on üle 32 mm × 32 mm, tuleb kaaluda muud tüüpi BGA-sid.

Joonis 3

CBGA pakendi peamised eelised on järgmised: (1) Sellel on suurepärased elektrilised ja termilised omadused. (2) Sellel on hea tihendusvõime. (3) Võrreldes QFP-seadmetega on CBGA-d mehaaniliste kahjustuste suhtes vähem vastuvõtlikud. (4) Sobib elektrooniliste montaažirakenduste jaoks, mille I/O arv on suurem kui 250. Lisaks, kuna CBGA räniplaadi ja mitmekihilise keraamika vahelist ühendust saab ühendada klappkiibiga, võib see saavutada suurema ühendustiheduse kui juhtmeühendus. Paljudel juhtudel, eriti suure I/O arvuga rakendustes, piirab ASIC-de räni suurust traadi sidumispatjade suurus. Suurust saab veelgi vähendada ilma funktsionaalsust ohverdamata, vähendades seeläbi kulusid. CBGA tehnoloogia arendamine ei ole väga keeruline ja selle peamiseks väljakutseks on CBGA laialdane kasutamine elektroonikakoostetööstuse erinevates valdkondades. Esiteks peab olema tagatud CBGA paketi töökindlus masstootmise tööstuskeskkonnas. Teiseks peab CBGA paketi maksumus olema võrreldav teiste BGA pakettidega. CBGA pakendamise keerukuse ja suhteliselt kõrge hinna tõttu on CBGA piiratud suure jõudlusega ja kõrgete sisend- ja väljundite arvu nõudega elektroonikatoodetega. Lisaks on CBGA-pakettide suurema kaalu tõttu kui muud tüüpi BGA-pakettidel nende kasutamine kaasaskantavates elektroonikatoodetes piiratud.

1.3 CCGA (keraamilise samba ruudustiku massiiv) CCGA, tuntud ka kui SCC (Solder Column Carrier), on CBGA teine ​​vorm, kui keraamilise korpuse suurus on suurem kui 32 mm × 32 mm (vt joonis 4). Keraamilise kanduri alumine pind ei ole ühendatud jootekuulikestega, vaid 90Pb/10Sn jootepiilariga. Jootepostide massiivi saab täielikult või osaliselt hajutada. Tavalise joodisamba läbimõõt on umbes 0,5 mm ja kõrgus umbes 2,21 mm. Tüüpiline sammaste massiivide vaheline kaugus on 1,27 mm. CCGA-l on kaks vormi, üks on see, et jootekolonn ja keraamika põhi on ühendatud eutektilise joodisega ning teine ​​on valatud tüüpi fikseeritud struktuur. CCGA jootekolonn talub pinget, mis on põhjustatud PCB ja keraamilise kandja soojuspaisumisteguri TCE mittevastavusest. Suur hulk töökindluskatseid on kinnitanud, et CCGA, mille pakendi suurus on väiksem kui 44 mm × 44 mm, vastab tööstusharu standardsetele termotsükli testimisnõuetele. CCGA ja CBGA eelised ja puudused on väga sarnased, ainus ilmne erinevus on see, et CCGA jootepiilarid on kokkupanekul vastuvõtlikumad mehaanilistele vigastustele kui CBGA jootekuulid. Mõned elektroonikatooted on hakanud kasutama CCGA pakette, kuid CCGA pakette I/O numbritega vahemikus 626–1225 pole veel masstootmises ning CCGA pakette, mille I/O numbrid on suuremad kui 2000, on alles väljatöötamisel.

Joonis 4

1,4 TBGA (lindi kuulvõre massiiv)

TBGA, tuntud ka kui ATAB (Araay Tape Automated Bonding), on suhteliselt uus BGA pakenditüüp (vt joonis 6). TBGA kandjaks on vask/polüimiid/vask kahekordse metallikihiga lint. Kanduri ülemine pind jaotatakse signaali edastamiseks vaskjuhtmetega ja teist poolt kasutatakse maanduskihina. Ränivahvli ja kanduri vahelise ühenduse saab realiseerida flip-chip tehnoloogia abil. Pärast seda, kui ränivahvli ja kanduri vaheline ühendus on lõpule viidud, kapseldatakse räniplaat mehaaniliste kahjustuste vältimiseks. Kanduril olevad läbiviigud mängivad kahe pinna ühendamise ja signaali edastamise rolli ning jootekuulid ühendatakse läbiviigupadjadega läbi mikrokeevitusprotsessi, mis sarnaneb traadi ühendamisega, moodustades jootekuuli massiivi. Kanduri pealispinnale on liimitud tugevduskiht, et tagada pakendile jäikus ja tagada pakendi tasapinnalisus. Jahutusradiaator on üldiselt ühendatud klappkiibi tagaküljega soojust juhtiva liimiga, et tagada pakendile head soojusomadused. TBGA jootekuuli koostis on 90Pb/10Sn, jootekuuli läbimõõt on umbes 0,65 mm ja tüüpilised jootekuuli massiivi sammud on 1,0 mm, 1,27 mm ja 1,5 mm. TBGA ja PCB vaheline koost on 63Sn/37Pb eutektiline joodis. TBGA-sid saab kokku panna ka olemasolevate pindpaigaldusseadmete ja protsesside abil, kasutades CBGA-dele sarnaseid kokkupanekumeetodeid. Tänapäeval on tavaliselt kasutatavas TBGA paketis sisendite/väljundite arv alla 448. Müügile on tulnud sellised tooted nagu TBGA736 ja mõned suured välismaised ettevõtted arendavad TBGA-sid, mille sisendite/väljundite arv on üle 1000. TBGA pakett on: ① See on kergem ja väiksem kui enamik teisi BGA paketitüüpe (eriti suurema I/O arvuga pakett). ②Sellel on paremad elektrilised omadused kui QFP- ja PBGA-pakettidel. ③ Sobib mass-elektrooniliseks kokkupanekuks. Lisaks kasutab see pakett ränikiibi ja kandja vahelise ühenduse loomiseks suure tihedusega flip-chip vormi, nii et TBGA-l on palju eeliseid, näiteks madal signaalimüra, kuna trükiplaadi soojuspaisumise koefitsient TCE ja TBGA pakendis olevad tugevduskihid sobivad põhimõtteliselt üksteisega. Seetõttu ei ole mõju TBGA jooteühenduste töökindlusele pärast kokkupanekut suur. TBGA-pakendite peamine probleem on niiskuse imendumise mõju pakendile. Probleem, millega TBGA rakendused kokku puutuvad, seisneb selles, kuidas võtta koht elektroonilise montaaži valdkonnas. Esiteks peab TBGA töökindlus olema tõestatud masstootmiskeskkonnas ja teiseks peab TBGA pakendi maksumus olema võrreldav PBGA pakendiga. TBGA-de keerukuse ja suhteliselt kõrgete pakkimiskulude tõttu kasutatakse TBGA-sid peamiselt suure jõudlusega ja suure I/O-arvuga elektroonikatoodetes. 2 Pöördkiip: erinevalt teistest pindpaigaldusseadmetest ei ole klappkiibil pakendit ja ühendusmassiivid on jaotatud ränikiibi pinnale, asendades traadiga ühendamise ühendusvormi, ja ränikiip on paigaldatud otse PCB-le. ümberpööratud viisil. Klappkiip ei pea enam juhtima sisend- ja väljundklemme ränikiibist ümbritsevasse, ühenduse pikkus on oluliselt lühenenud, RC viivitus väheneb ja elektriline jõudlus on tõhusalt paranenud. Klapp-kiipühendusi on kolme peamist tüüpi: C4, DC4 jaFCAA.