BGA Reflow masin

Automaatne BGA ümbertöötlemismasin DH-A2 erinevate kiipide parandamiseks

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

C4 on vorm, mis sarnaneb ülipeene helikõrguse BGA-ga (vt joonis 1). Räniplaadiga ühendatud jootekuuli massiivi üldine samm on 0.203-0,254 mm, jootekuuli läbimõõt on 0.102-0,127 mm ja jootekuuli koostis on 97Pb/3Sn. Neid jootekuule saab räniplaadil täielikult või osaliselt jaotada. Kuna keraamika talub kõrgemaid tagasivoolutemperatuure, kasutatakse keraamikat C4 ühenduste substraatidena. Tavaliselt jaotatakse keraamika pinnale Au- või Sn-kattega ühenduspadjad ja seejärel tehakse flip-chip ühendused C4 kujul. Ühendust C4 ei saa kasutada ning monteerimiseks saab kasutada olemasolevaid montaažiseadmeid ja -protsessi, kuna 97Pb/3Sn jootekuuli sulamistemperatuur on 320 kraadi ja C4-ühendust kasutavas ühendusstruktuuris ei ole muud joodise koostist. . C4 ühenduses kasutatakse jootepasta lekke asemel kõrge temperatuuriga printimisvoogu. Esiteks trükitakse kõrgtemperatuuriline räbust aluspinna patjadele või ränivahvli jootekuulikestele ning seejärel ränivahvli jootepallid ja vastavad aluspinnal olevad padjad on täpselt joondatud ning piisava nakkuvuse tagab räbusti suhtelise positsiooni säilitamiseks kuni tagasivoolujootmise lõpetamiseni. C4 ühenduse jaoks kasutatav tagasivoolu temperatuur on 360 kraadi. Sellel temperatuuril jootekuulid sulavad ja ränivahv on "suspendeeritud". Jooteaine pindpinevuse tõttu korrigeerib ränivahv automaatselt jootepalli ja padja suhtelist asendit ning lõpuks jookseb joodis kokku. teatud kõrgusele, et moodustada ühenduspunkt. C4 ühendusmeetodit kasutatakse peamiselt CBGA ja CCGA pakettides. Lisaks kasutavad mõned tootjad seda tehnoloogiat ka keraamiliste mitmekiibiliste moodulite (MCM-C) rakendustes. C4-ühendusi kasutavate I/O-de arv on täna alla 1500 ja mõned ettevõtted loodavad välja töötada rohkem kui 3000 sisendit/väljundeid. C4-ühenduse eelised on järgmised: (1) Sellel on suurepärased elektrilised ja soojuslikud omadused. (2) Keskmise pallikõrguse korral võib I/O arv olla väga suur. (3) Ei ole piiratud padja suurusega. (4) See võib sobida masstootmiseks. (5) Suurust ja kaalu saab oluliselt vähendada. Lisaks on C4 ühendusel ainult üks ühendusliides räniplaadi ja põhimiku vahel, mis suudab tagada lühima ja kõige vähem häireid tekitava signaali edastamise tee ning liideste vähenemine muudab struktuuri lihtsamaks ja töökindlamaks. C4-ühenduses on endiselt palju tehnilisi väljakutseid ja seda on endiselt keeruline elektroonikatoodetele rakendada. C4-ühendusi saab kasutada ainult keraamilistel aluspindadel ja neid kasutatakse laialdaselt suure jõudlusega ja suure I/O-arvuga toodetes, nagu CBGA, CCGA ja MCM-C.

Joonis 1

2 DCA (otsene kiibikinnitus)

Sarnaselt C4-ga on DCA ülipeene sammuga ühendus (vt joonis 2). DCA räniplaadil ja C4 ühenduses oleval räniplaadil on sama struktuur. Nende kahe erinevus seisneb substraadi valikus. DCA-s kasutatav substraat on tüüpiline trükimaterjal. DCA jootekuuli koostis on 97Pb/3Sn ja ühendusplaadi joodis on eutektiline joodis (37Pb/63Sn). Kuna DCA puhul on vahekaugus vaid 0.203-0,254 mm, on eutektilisel jootel üsna raske ühenduspatjadele lekkida, nii et jootepasta printimise asemel kaetakse plii-tina joodis. ühenduspatjade ülaosast enne kokkupanekut. Jooteaine maht padjal on väga range, tavaliselt rohkem joodetud kui teised ülipeene sammuga komponendid. Joote, mille paksus on 0.051-0,102 mm ühendusplaadil, on üldiselt kergelt kuplikujuline, kuna see on eelnevalt kaetud. Enne plaastrit tuleb see tasandada, vastasel juhul mõjutab see jootepalli ja padja usaldusväärset joondamist.

Joonis 2

Seda tüüpi ühendust on võimalik saavutada olemasolevate pindpaigaldusseadmete ja protsessidega. Esmalt jagatakse räbusti trükkimise teel räniplaatidele, seejärel monteeritakse vahvlid ja lõpuks valatakse uuesti kokku. DCA koostamisel kasutatav tagasivoolutemperatuur on umbes 220 kraadi, mis on madalam kui jootekuulikeste sulamistemperatuur, kuid kõrgem kui ühenduspatjadel oleva eutektilise joote sulamistemperatuur. Ränikiibil olevad jootekuulid toimivad jäikade tugedena. Kuuli ja padja vahele moodustatakse jooteühendus. Kahe erineva Pb/Sn kompositsiooniga jootekoha puhul ei ole kahe joodise vaheline liides jootekohas tegelikult ilmne, vaid moodustub sujuv üleminekupiirkond 97Pb/3Sn-lt 37Pb/63Sn-le. Tänu jootekuulikeste jäigale toele ei "varise" jootekuulid DCA-sõlmes, vaid neil on ka isekorrigeerivad omadused. DCA-d on hakatud rakendama, sisendite/väljundite arv jääb peamiselt alla 350 ja mõned ettevõtted plaanivad arendada üle 500 sisendi/väljundi. Selle tehnoloogia arendamise tõukejõuks ei ole suurem sisend-/väljundarv, vaid eelkõige suuruse, kaalu ja kulude vähenemine. DCA omadused on väga sarnased C4-ga. Kuna DCA saab PCB-ga ühenduse loomiseks kasutada olemasolevat pindpaigalduse tehnoloogiat, on palju rakendusi, mis võivad seda tehnoloogiat kasutada, eriti kaasaskantavate elektroonikaseadmete puhul. Kuid DCA-tehnoloogia eeliseid ei saa üle hinnata. DCA tehnoloogia arendamisel on endiselt palju tehnilisi väljakutseid. Seda tehnoloogiat tegelikus tootmises ei kasuta kuigi palju kokkupanijaid ja nad kõik püüavad DCA kasutusala laiendamiseks tehnoloogia taset parandada. Kuna DCA-ühendus kannab need suure tihedusega seotud keerukused üle PCB-le, suurendab see PCB-de valmistamise raskusi. Lisaks on vähe jootekuulidega ränivahvlite tootmisele spetsialiseerunud tootjaid. Tähelepanu väärivaid probleeme on veel palju ja alles siis, kui need probleemid on lahendatud, saab DCA tehnoloogia arengut edendada.

3. FCAA (flip Chip Adhesive Attachment) FCAA-ühenduse vorme on palju ja see on alles väljatöötamise alguses. Ränivahvli ja aluspinna vahelisel ühendusel ei kasutata joodist, vaid selle asemel liimi. Sellega seoses võib ränikiibi põhjas olla jootekuule või struktuure, näiteks jootemuhke. FCAA-s kasutatavate liimide hulka kuuluvad isotroopsed ja anisotroopsed liimid, sõltuvalt tegeliku rakenduse ühendustingimustest. Lisaks on substraatide valikus tavaliselt keraamika, trükiplaadimaterjalid ja painduvad trükkplaadid. See tehnoloogia pole veel küps ja seda siin edasi ei arendata.