BGA Reflow Machine

Automatisk BGA omarbeidingsmaskin DH-A2 for reparasjon av ulike brikker

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

C4 er en form som ligner på ultrafin tonehøyde BGA (se figur 1). Den generelle stigningen til loddekulen som er koblet til silisiumplaten er 0.203-0.254 mm, diameteren på loddekulen er 0.102-0.127 mm, og loddekulesammensetningen er 97Pb/3Sn. Disse loddekulene kan fordeles helt eller delvis på silisiumplaten. Siden keramikk tåler høyere reflow-temperaturer, brukes keramikk som underlag for C4-koblinger. Vanligvis er Au eller Sn-belagte tilkoblingsputer forhåndsfordelt på overflaten av keramikken, og deretter utføres flip-chip tilkoblinger i form av C4. C4-tilkoblingen kan ikke brukes, og det eksisterende monteringsutstyret og prosessen kan brukes til montering fordi smeltetemperaturen til 97Pb/3Sn-loddekulen er 320 grader, og det er ingen annen sammensetning av loddemetall i sammenkoblingsstrukturen som bruker C4-tilkoblingen . I C4-forbindelsen, i stedet for loddepasta-lekkasje, brukes høytemperaturflux for utskrift. Først blir høytemperaturfluksen trykt på putene til underlaget eller loddekulene til silisiumplaten, og deretter loddekulene på silisiumplaten og De tilsvarende putene på underlaget er nøyaktig på linje, og tilstrekkelig vedheft er gitt av fluksen for å opprettholde den relative posisjonen til reflow-loddingen er fullført. Reflowtemperaturen som brukes for C4-tilkoblingen er 360 grader. Ved denne temperaturen smeltes loddekulene og silisiumplaten er i "suspendert" tilstand. På grunn av overflatespenningen til loddetinn, vil silisiumplaten automatisk korrigere den relative posisjonen til loddekulen og puten, og til slutt vil loddetinn kollapse. til en viss høyde for å danne et koblingspunkt. C4-tilkoblingsmetoden brukes hovedsakelig i CBGA- og CCGA-pakker. I tillegg bruker noen produsenter også denne teknologien i keramiske multi-chip modul (MCM-C) applikasjoner. Antall I/O-er som bruker C4-tilkoblinger i dag er mindre enn 1500, og noen selskaper forventer å utvikle I/O-er i overkant av 3000. Fordelene med C4-tilkobling er: (1) Den har utmerkede elektriske og termiske egenskaper. (2) Ved middels ballhøyde kan I/O-antallet være svært høyt. (3) Ikke begrenset av putestørrelse. (4) Det kan være egnet for masseproduksjon. (5) Størrelsen og vekten kan reduseres kraftig. I tillegg har C4-forbindelsen bare ett sammenkoblingsgrensesnitt mellom silisiumplaten og underlaget, som kan gi den korteste og minst interferenssignaloverføringsveien, og det reduserte antallet grensesnitt gjør strukturen enklere og mer pålitelig. Det er fortsatt mange tekniske utfordringer i C4-forbindelsen, og det er fortsatt vanskelig å faktisk bruke det på elektroniske produkter. C4-tilkoblinger kan bare brukes på keramiske underlag, og de vil bli mye brukt i høyytelsesprodukter med høy I/O-telling, som CBGA, CCGA og MCM-C.

Figur 1

2 DCA (Direct Chip Attach)

I likhet med C4 er DCA en ultrafin pitch-forbindelse (se figur 2). Silisiumplaten til DCA og silisiumplaten i C4-forbindelsen har samme struktur. Forskjellen mellom de to ligger i valg av underlag. Substratet som brukes i DCA er et typisk trykkmateriale. Loddekulesammensetningen til DCA er 97Pb/3Sn, og loddetinn på tilkoblingsputen er eutektisk loddemetall (37Pb/63Sn). For DCA, siden avstanden bare er 0.203-0.254 mm, er det ganske vanskelig for eutektisk loddemetall å lekke inn på tilkoblingsputene, så i stedet for loddepasta-utskrift, blir bly-tinn loddetinn belagt på toppen av tilkoblingsputene før montering. Loddevolumet på puten er veldig strengt, vanligvis mer loddetinn enn andre komponenter med ultrafin pitch. Loddemetallet med en tykkelse på 0.051-0.102 mm på tilkoblingsputen er vanligvis litt kuppelformet fordi det er forhåndsbelagt. Det må utjevnes før lappen, ellers vil det påvirke den pålitelige justeringen av loddekulen og puten.

Figur 2

Denne typen tilkobling kan oppnås med eksisterende overflatemonteringsutstyr og prosesser. Først dispenseres fluksen på silisiumskivene ved trykking, deretter monteres skivene og til slutt strømmer de på nytt. Reflowtemperaturen som brukes i DCA-montering er ca. 220 grader, som er lavere enn smeltepunktet til loddekulene, men høyere enn smeltepunktet til det eutektiske loddetinn på tilkoblingsputene. Loddekulene på silisiumbrikken fungerer som stive støtter. En loddeforbindelse er dannet mellom kulen og puten. For loddeskjøten dannet med to forskjellige Pb/Sn-sammensetninger, er grensesnittet mellom de to loddene faktisk ikke åpenbart i loddeforbindelsen, men det dannes et jevnt overgangsområde fra 97Pb/3Sn til 37Pb/63Sn. På grunn av den stive støtten til loddekulene "kollapser" ikke loddekulene i DCA-montasjen, men har også selvkorrigerende egenskaper. DCA har begynt å bli brukt, antallet I/O er hovedsakelig under 350, og noen selskaper planlegger å utvikle mer enn 500 I/O. Drivkraften for denne teknologiutviklingen er ikke høyere I/O-tall, men først og fremst reduksjoner i størrelse, vekt og kostnader. Egenskapene til DCA er veldig like C4. Siden DCA kan bruke den eksisterende overflatemonteringsteknologien for å realisere forbindelsen med PCB, er det mange applikasjoner som kan bruke denne teknologien, spesielt ved bruk av bærbare elektroniske produkter. Men fordelene med DCA-teknologi kan ikke overvurderes. Det er fortsatt mange tekniske utfordringer i utviklingen av DCA-teknologi. Det er ikke mange montører som bruker denne teknologien i faktisk produksjon, og de prøver alle å forbedre teknologinivået for å utvide bruken av DCA. Siden DCA-tilkoblingen overfører de høytetthetsrelaterte kompleksitetene til PCB, øker det vanskeligheten med PCB-produksjon. I tillegg er det få produsenter som spesialiserer seg på produksjon av silisiumskiver med loddekuler. Det er fortsatt mange problemer det er verdt å ta hensyn til, og først når disse problemene er løst kan utviklingen av DCA-teknologi fremmes.

3. FCAA (Flip Chip Adhesive Attachment) Det finnes mange former for FCAA-tilkobling, og den er fortsatt i et tidlig utviklingsstadium. Forbindelsen mellom silisiumplaten og underlaget bruker ikke loddetinn, men lim i stedet. Bunnen av silisiumbrikken kan i denne forbindelse ha loddekuler eller strukturer som loddestøt. Lim som brukes i FCAA inkluderer isotrope og anisotrope typer, avhengig av tilkoblingsforholdene i den faktiske applikasjonen. I tillegg inkluderer utvalget av underlag vanligvis keramikk, trykte platematerialer og fleksible kretskort. Denne teknologien er ennå ikke moden og vil ikke bli nærmere utdypet her.