Машина для реболлинга BGA Ic

Высококачественный и полностью автоматический ремонтный станок BGA, используемый для компаний, занимающихся трансграничными перевозками.

Включая, но не ограничиваясь перечисленными ниже чипами:

Четыре основных типа BGA описаны с точки зрения их структурных характеристик и других аспектов.

1.1 PBGA (решетка из пластиковых шариков) PBGA, широко известная как OMPAC (несущая пластиковая матрица с формованным пластиком), является наиболее распространенным типом корпуса BGA (см. рис. 1). Носитель PBGA представляет собой обычную подложку для печатной платы, такую ​​как FR -4, BT смола и т. д. Кремниевая пластина соединяется с верхней поверхностью носителя с помощью проволочного соединения, а затем формуется пластиком и припоем. шаровая решетка эвтектического состава (37Pb/63Sn) соединена с нижней поверхностью носителя. Массив шариков припоя может быть полностью или частично распределен по нижней поверхности устройства (см. рис. 2). Обычный размер шарика припоя составляет от 0,75 до 0,89 мм, а шаг шарика припоя составляет 1,0 мм, 1,27 мм и 1,5 мм.

фигура 2

PBGA можно собирать с помощью существующего оборудования и процессов для поверхностного монтажа. Сначала методом трафаретной печати на соответствующие площадки печатных плат наносится паяльная паста эвтектического компонента, затем шарики припоя ПБГА вдавливаются в паяльную пасту и оплавляются. Это эвтектический припой, поэтому в процессе оплавления шарик припоя и паяльная паста являются эвтектическими. Из-за веса устройства и эффекта поверхностного натяжения шарик припоя сжимается, чтобы уменьшить зазор между нижней частью устройства и печатной платой, а после затвердевания паяное соединение имеет форму эллипса. Сегодня PBGA169~313 производятся серийно, и крупные компании постоянно разрабатывают продукты PBGA с более высоким числом операций ввода-вывода. Ожидается, что количество операций ввода-вывода за последние два года достигнет 600~1000.

Основные преимущества пакета PBGA:

① PBGA может быть изготовлен с использованием существующей технологии сборки и сырья, а стоимость всего пакета относительно низкая. ② По сравнению с устройствами QFP, он менее подвержен механическим повреждениям. ③Применимо к массовой электронной сборке. Основные задачи технологии PBGA заключаются в том, чтобы обеспечить копланарность корпуса, уменьшить поглощение влаги и предотвратить явление «попкорна», а также решить проблемы надежности, вызванные увеличением размера кристалла кремния. Для корпусов с большим количеством операций ввода-вывода технология PBGA будет более сложной. Поскольку материалом, используемым для носителя, является подложка печатной платы, коэффициент теплового расширения (КТР) носителей печатной платы и PBGA в сборке практически одинаков, поэтому в процессе пайки оплавлением нагрузка на плату практически отсутствует. паяные соединения и надежность паяных соединений Влияние также меньше. Проблема, с которой сегодня сталкиваются приложения PBGA, заключается в том, как продолжать снижать стоимость упаковки PBGA, чтобы PBGA по-прежнему могла экономить деньги, чем QFP, в случае меньшего количества операций ввода-вывода.

1.2 CBGA (массив керамических шариков)

CBGA также часто называют SBC (Solder Ball Carrier) и представляет собой второй тип корпуса BGA (см. рис. 3). Кремниевая пластина CBGA соединена с верхней поверхностью многослойного керамического носителя. Соединение между кремниевой пластиной и многослойным керамическим носителем может быть двух видов. Во-первых, слой цепи кремниевой пластины обращен вверх, а соединение осуществляется с помощью сварки давлением металлической проволоки. Другой заключается в том, что слой схемы кремниевой пластины обращен вниз, а соединение между кремниевой пластиной и носителем реализовано с помощью структуры с перевернутым кристаллом. После завершения соединения кремниевой пластины кремниевую пластину герметизируют наполнителем, например эпоксидной смолой, для повышения надежности и обеспечения необходимой механической защиты. К нижней поверхности керамического носителя присоединена матрица шариков припоя 90Pb/10Sn. Распределение массива шариков припоя может быть полностью или частично распределенным. Размер шариков припоя обычно составляет около 0,89 мм, а расстояние между ними варьируется от компании к компании. Общие 1,0 мм и 1,27 мм. Устройства PBGA также можно собирать с помощью существующего сборочного оборудования и процессов, но весь процесс сборки отличается от процесса сборки PBGA из-за других компонентов шариков припоя из PBGA. Температура оплавления эвтектической припойной пасты, используемой в сборке PBGA, составляет 183 градуса, а температура плавления шариков припоя CBGA составляет около 300 градусов. Большинство существующих процессов оплавления для поверхностного монтажа оплавляются при 220 градусах. При этой температуре плавится только припой. пасты, но шарики припоя не плавятся. Следовательно, для формирования хороших паяных соединений количество паяльной пасты, пропущенной на контактные площадки, должно быть больше, чем количество паяльной пасты PBGA. Паяные соединения. После оплавления эвтектический припой содержит шарики припоя для формирования паяных соединений, а шарики припоя действуют как жесткая опора, поэтому зазор между нижней частью устройства и печатной платой обычно больше, чем у PBGA. Паяные соединения CBGA образованы двумя припоями с разным составом Pb/Sn, но поверхность раздела между эвтектическим припоем и шариками припоя на самом деле не очевидна. Обычно металлографический анализ паяных соединений можно увидеть в области интерфейса. Образуется переходная область от 90Pb/10Sn к 37Pb/63Sn. В некоторых продуктах используются устройства в корпусе CBGA с количеством операций ввода-вывода от 196 до 625, но применение CBGA еще не получило широкого распространения, и разработка пакетов CBGA с большим количеством операций ввода-вывода также застопорилась, в основном из-за существования Сборка КБГА. Несоответствие теплового коэффициента расширения (TCE) между печатной платой и многослойной керамической подложкой является проблемой, которая приводит к выходу из строя паяных соединений CBGA с корпусами больших размеров во время термоциклирования. Благодаря большому количеству тестов на надежность было подтверждено, что CBGA с размером упаковки менее 32 мм × 32 мм могут соответствовать стандартным отраслевым спецификациям испытаний на термический цикл. Количество входов/выходов CBGA ограничено менее чем 625. Для керамических корпусов размером более 32 мм × 32 мм необходимо рассмотреть другие типы BGA.

Рисунок 3

Основные преимущества упаковки CBGA: (1) Она обладает превосходными электрическими и термическими свойствами. (2) Обладает хорошей герметизирующей способностью. (3) По сравнению с устройствами QFP, CBGA менее подвержены механическим повреждениям. (4) Подходит для электронных сборок с числом входов/выходов более 250. Кроме того, поскольку соединение между кремниевой пластиной CBGA и многослойной керамикой может быть выполнено с помощью флип-чипа, достигается более высокая плотность соединения. чем проводное соединение. Во многих случаях, особенно в приложениях с большим количеством операций ввода-вывода, размер микросхем ASIC ограничивается размером контактных площадок. Размер можно дополнительно уменьшить без ущерба для функциональности, тем самым снижая расходы. Разработка технологии CBGA не представляет большой сложности, и ее главная задача состоит в том, чтобы сделать CBGA широко используемой в различных областях электронной сборки. Во-первых, должна быть гарантирована надежность корпуса CBGA в промышленной среде массового производства. Во-вторых, стоимость корпуса CBGA должна быть сопоставима со стоимостью других корпусов BGA. Из-за сложности и относительно высокой стоимости упаковки CBGA, CBGA ограничивается электронными продуктами с высокой производительностью и высокими требованиями к количеству входов/выходов. Кроме того, из-за большего веса корпусов CBGA по сравнению с другими типами корпусов BGA их применение в портативных электронных устройствах также ограничено.

1.3 CCGA (массив керамических колонок) CCGA, также известный как SCC (держатель припойной колонки), представляет собой еще одну форму CBGA, когда размер керамического корпуса превышает 32 мм × 32 мм (см. рис. 4). Нижняя поверхность керамического носителя соединена не с шариками припоя, а со столбиками припоя 90Pb/10Sn. Массив столбиков припоя может быть полностью или частично распределенным. Обычный диаметр столбика припоя составляет около 0,5 мм, а высота — около 2,21 мм. Типичное расстояние между массивами стоек 1,27 мм. Существует две формы CCGA: одна состоит в том, что колонна припоя и дно керамики соединены эвтектическим припоем, а другая представляет собой фиксированную конструкцию литого типа. Колонка припоя CCGA может выдерживать нагрузку, вызванную несоответствием коэффициента теплового расширения TCE печатной платы и керамического носителя. Большое количество тестов на надежность подтвердило, что CCGA с размером корпуса менее 44 мм × 44 мм может соответствовать стандартным отраслевым спецификациям испытаний на термический цикл. Преимущества и недостатки CCGA и CBGA очень похожи, единственное очевидное отличие состоит в том, что столбики припоя CCGA более подвержены механическим повреждениям в процессе сборки, чем шарики припоя CBGA. В некоторых электронных продуктах начали использовать пакеты CCGA, но пакеты CCGA с номерами ввода-вывода от 626 до 1225 еще не производились массово, а пакеты CCGA с номерами ввода-вывода более 2000 все еще находятся в стадии разработки.

Рисунок 4

1.4 TBGA (массив ленточных шариков)

TBGA, также известный как ATAB (Araay Tape Automated Bonding), представляет собой относительно новый тип корпуса BGA (см. рис. 6). Носителем ТБГА является лента с двойным металлическим слоем медь/полимид/медь. Верхняя поверхность носителя разделена медными проводами для передачи сигнала, а другая сторона используется в качестве заземляющего слоя. Соединение между кремниевой пластиной и носителем может быть реализовано по технологии флип-чип. После того, как соединение между кремниевой пластиной и носителем завершено, кремниевая пластина герметизируется для предотвращения механических повреждений. Переходные отверстия на носителе играют роль соединения двух поверхностей и реализации передачи сигнала, а шарики припоя соединяются с контактными площадками с помощью процесса микросварки, аналогичного соединению проводов, для формирования массива шариков припоя. На верхнюю поверхность носителя наклеен армирующий слой, обеспечивающий жесткость упаковки и компланарность упаковки. Радиатор обычно присоединяется к задней стороне флип-чипа с помощью теплопроводящего клея, чтобы обеспечить хорошие тепловые характеристики корпуса. Состав шариков припоя TBGA: 90Pb/10Sn, диаметр шариков припоя составляет около 0,65 мм, а типичный шаг массива шариков припоя составляет 1,0 мм, 1,27 мм и 1,5 мм. мм. Соединение между TBGA и платой осуществляется эвтектическим припоем 63Sn/37Pb. TBGA также могут быть собраны с использованием существующего оборудования для поверхностного монтажа и процессов, использующих методы сборки, аналогичные CBGA. В настоящее время количество входов/выходов в широко используемом пакете TBGA составляет менее 448. Были запущены такие продукты, как TBGA736, а некоторые крупные иностранные компании разрабатывают TBGA с числом входов/выходов более 1000. Преимущества Корпус TBGA: ① Он легче и меньше, чем большинство других типов корпусов BGA (особенно корпус с большим количеством входов/выходов). ② Обладает лучшими электрическими свойствами, чем корпуса QFP и PBGA. ③ Подходит для массовой электронной сборки. Кроме того, в этом корпусе используется форма флип-чипа высокой плотности для реализации соединения между кремниевым чипом и носителем, так что TBGA имеет много преимуществ, таких как низкий уровень шума сигнала, поскольку коэффициент теплового расширения TCE печатной платы и Армирующие слои в пакете TBGA в основном соответствуют друг другу. Поэтому влияние на надежность паяных соединений ТБГА после сборки невелико. Основная проблема, возникающая при упаковке TBGA, заключается в воздействии поглощения влаги на упаковку. Проблема, с которой сталкиваются приложения TBGA, заключается в том, как занять место в области сборки электроники. Во-первых, надежность TBGA должна быть доказана в условиях массового производства, а во-вторых, стоимость упаковки TBGA должна быть сопоставима с упаковкой PBGA. Из-за сложности и относительно высокой стоимости упаковки TBGA, TBGA в основном используются в высокопроизводительных электронных продуктах с большим количеством операций ввода-вывода. 2 Flip Chip: в отличие от других устройств для поверхностного монтажа, флип-чип не имеет корпуса, а массив межсоединений распределен на поверхности кремниевого чипа, заменяя форму соединения проводов, а кремниевый чип монтируется непосредственно на печатной плате в инвертированный способ. Перекидной микросхеме больше не нужно выводить клеммы ввода/вывода из кремниевой микросхемы в окружающую среду, длина соединения значительно сокращается, задержка RC уменьшается, а электрические характеристики значительно улучшаются. Существует три основных типа соединений флип-чипа: C4, DC4 иFCAA.