Машина оплавления BGA

Автоматический ремонтный станок BGA DH-A2 для ремонта различных чипов

1. C4 (Контролируемое соединение чипа схлопывания Контролируемое соединение чипа схлопывания)

C4 — это форма, аналогичная BGA со сверхмелким шагом (см. рис. 1). Общий шаг массива шариков припоя, соединенных с кремниевой пластиной, составляет 0,203-0,254 мм, диаметр шарика припоя составляет 0,102-0,127 мм, и состав шариков припоя 97Pb/3Sn. Эти шарики припоя могут быть полностью или частично распределены по кремниевой пластине. Поскольку керамика может выдерживать более высокие температуры оплавления, керамика используется в качестве подложки для соединений C4. Обычно на поверхности керамики предварительно распределяют контактные площадки с покрытием Au или Sn, а затем выполняют флип-чип соединения в виде С4. Соединение C4 нельзя использовать, и для сборки можно использовать существующее сборочное оборудование и процесс, потому что температура плавления шарика припоя 97Pb/3Sn составляет 320 градусов, а в конструкции межсоединения, использующей соединение C4, нет другого состава припоя. . В соединении С4 вместо утечки паяльной пасты используется печатный высокотемпературный флюс. Сначала высокотемпературный флюс печатается на площадках подложки или шариках припоя кремниевой пластины, а затем шарики припоя на кремниевой пластине и соответствующие площадки на подложке точно выравниваются, и обеспечивается достаточная адгезия флюс для поддержания относительного положения до завершения пайки оплавлением. Температура оплавления, используемая для соединения C4, составляет 360 градусов. При этой температуре шарики припоя расплавляются, а кремниевая пластина находится в «подвешенном» состоянии. Из-за поверхностного натяжения припоя кремниевая пластина автоматически скорректирует относительное положение шарика припоя и контактной площадки, и в конечном итоге припой разрушится. на определенную высоту, чтобы сформировать точку соединения. Метод подключения C4 в основном используется в корпусах CBGA и CCGA. Кроме того, некоторые производители также используют эту технологию в приложениях с керамическими многокристальными модулями (MCM-C). Количество вводов-выводов, использующих соединения C4, сегодня составляет менее 1500, а некоторые компании планируют разработать вводы-выводы, превышающие 3000. Преимущества соединения C4: (1) Отличные электрические и тепловые характеристики. (2) В случае среднего шага мяча количество операций ввода-вывода может быть очень большим. (3) Не ограничивается размером площадки. (4) Подходит для массового производства. (5) Размер и вес могут быть значительно уменьшены. Кроме того, соединение С4 имеет только один межблочный интерфейс между кремниевой пластиной и подложкой, что может обеспечить кратчайший путь передачи сигнала с наименьшими помехами, а уменьшенное количество интерфейсов делает конструкцию более простой и надежной. В соединении C4 по-прежнему много технических проблем, и его все еще трудно применить к электронным продуктам. Соединения C4 можно применять только к керамическим подложкам, и они будут широко использоваться в высокопроизводительных продуктах с большим количеством операций ввода-вывода, таких как CBGA, CCGA и MCM-C.

фигура 1

2 DCA (прямое подключение чипа)

Подобно C4, DCA представляет собой соединение со сверхмалым шагом (см. рис. 2). Кремниевая пластина DCA и кремниевая пластина в соединении C4 имеют одинаковую структуру. Разница между ними заключается в выборе субстрата. Подложка, используемая в DCA, представляет собой типичный печатный материал. Шарик припоя DCA имеет состав 97Pb/3Sn, а припой на контактной площадке представляет собой эвтектический припой (37Pb/63Sn). Для DCA, поскольку расстояние составляет всего 0.203-0.254 мм, протечка эвтектического припоя на контактные площадки довольно затруднена, поэтому вместо печати паяльной пасты на них наносится оловянно-свинцовый припой. верхнюю часть соединительных площадок перед сборкой. Объем припоя на контактной площадке очень строгий, обычно больше припоя, чем в других компонентах с ультрамелким шагом. Припой толщиной 0.051-0.102 мм на контактной площадке обычно имеет слегка куполообразную форму, поскольку он предварительно покрыт. Его необходимо выровнять перед накладкой, иначе это повлияет на надежное совмещение шарика припоя и площадки.

фигура 2

Этот тип соединения может быть достигнут с помощью существующего оборудования и процессов для поверхностного монтажа. Сначала флюс наносится на кремниевые пластины путем печати, затем пластины монтируются и, наконец, оплавляются. Температура оплавления, используемая в сборке DCA, составляет около 220 градусов, что ниже температуры плавления шариков припоя, но выше температуры плавления эвтектического припоя на контактных площадках. Шарики припоя на кремниевой микросхеме действуют как жесткие опоры. Между шариком и контактной площадкой образуется паяное соединение. Для паяного соединения, сформированного из двух различных составов Pb/Sn, граница раздела между двумя припоями фактически не очевидна в паяном соединении, но формируется область плавного перехода от 97Pb/3Sn к 37Pb/63Sn. Благодаря жесткой опоре шариков припоя шарики припоя не «схлопываются» в сборке DCA, а также обладают свойствами самокорректировки. DCA начали применять, количество операций ввода-вывода в основном ниже 350, а некоторые компании планируют разработать более 500 операций ввода-вывода. Стимулом для развития этой технологии является не увеличение количества операций ввода-вывода, а, прежде всего, уменьшение размера, веса и стоимости. Характеристики DCA очень похожи на C4. Поскольку DCA может использовать существующую технологию поверхностного монтажа для реализации соединения с печатной платой, существует множество приложений, в которых эта технология может использоваться, особенно в портативных электронных устройствах. Однако преимущества технологии DCA невозможно переоценить. При разработке технологии DCA по-прежнему существует множество технических проблем. Сборщиков, использующих эту технологию в реальном производстве, не так много, и все они пытаются повысить уровень технологии, чтобы расширить применение DCA. Поскольку соединение DCA переносит эти сложности, связанные с высокой плотностью, на печатную плату, это увеличивает сложность производства печатной платы. Кроме того, мало производителей, специализирующихся на производстве кремниевых пластин с шариками припоя. Есть еще много проблем, на которые стоит обратить внимание, и только когда эти проблемы будут решены, можно будет продвигать развитие технологии DCA.

3. FCAA (клейкое крепление Flip Chip) Существует множество форм соединения FCAA, и оно все еще находится на ранней стадии разработки. Для соединения кремниевой пластины с подложкой используется не припой, а клей. Нижняя часть кремниевого чипа в этом соединении может иметь шарики припоя или структуры, такие как выступы припоя. Клеи, используемые в FCAA, включают изотропные и анизотропные типы, в зависимости от условий соединения в реальном приложении. Кроме того, выбор подложек обычно включает керамику, материалы для печатных плат и гибкие печатные платы. Эта технология еще не разработана и не будет здесь подробно рассматриваться.