BGA Ic Reball stroj

Visokokakovostni in popolnoma avtomatski stroj za predelavo BGA, ki se uporablja za tista podjetja, ki se ukvarjajo z mejami

Vključno s spodnjimi čipi, vendar ne omejeno nanje:

Štiri osnovne vrste BGA so opisane glede na njihove strukturne značilnosti in druge vidike.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, splošno znan kot OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), je najpogostejši tip paketa BGA (glejte sliko 1). Nosilec PBGA je običajen substrat za tiskano ploščo, kot je FR-4, BT smola itd. Silicijeva rezina je povezana z zgornjo površino nosilca z žično vezjo in nato oblikovana s plastiko in spajkanjem kroglični niz evtektične sestave (37Pb/63Sn) je povezan s spodnjo površino nosilca. Niz spajkalne kroglice je lahko v celoti ali delno razporejen po spodnji površini naprave (glejte sliko 2). Običajna velikost spajkalne krogle je približno 0.75 do 0.89 mm, korak spajkalne krogle pa je 1.0 mm, 1,27 mm in 1,5 mm.

Slika 2

PBGA je mogoče sestaviti z obstoječo opremo in postopki za površinsko montažo. Najprej se spajkalna pasta evtektične komponente natisne na ustrezne plošče PCB z metodo tiskanja s šablono, nato pa se spajkalne kroglice PBGA vtisnejo v spajkalno pasto in ponovno pretočijo. Je evtektična spajka, zato sta med postopkom reflowa spajkalna kroglica in spajkalna pasta evtektični. Zaradi teže naprave in učinka površinske napetosti se spajkalna kroglica zruši, da zmanjša režo med dnom naprave in PCB, spajkalni spoj pa je po strjevanju elipsoiden. Danes se PBGA169~313 proizvaja množično, velika podjetja pa nenehno razvijajo izdelke PBGA z večjim številom V/I. Pričakuje se, da bo število V/I v zadnjih dveh letih doseglo 600~1000.

Glavne prednosti paketa PBGA:

① PBGA je mogoče izdelati z uporabo obstoječe tehnologije sestavljanja in surovin, stroški celotnega paketa pa so relativno nizki. ② V primerjavi z napravami QFP je manj dovzeten za mehanske poškodbe. ③Uporabno za masovni elektronski sklop. Glavni izzivi tehnologije PBGA so zagotoviti koplanarnost paketa, zmanjšati absorpcijo vlage in preprečiti pojav "pokovke" ter rešiti težave z zanesljivostjo, ki jih povzroča povečanje velikosti silicijeve matrice, pri večjem številu paketov V/I bo tehnologija PBGA težja. Ker je material, uporabljen za nosilec, substrat tiskane plošče, je koeficient toplotne razteznosti (TCE) nosilcev PCB in PBGA v sestavu skoraj enak, tako da med postopkom reflow spajkanja skoraj ni obremenitev na plošči. spajkalni spoji, zanesljivost spajkalnih spojev pa je tudi manjši vpliv. Težava, s katero se danes srečujejo aplikacije PBGA, je, kako še naprej zniževati stroške pakiranja PBGA, tako da lahko PBGA še vedno prihrani denar kot QFP v primeru manjšega števila V/I.

1.2 CBGA (Ceramic Ball Grid Array)

CBGA se običajno imenuje tudi SBC (Solder Ball Carrier) in je druga vrsta paketa BGA (glejte sliko 3). Silicijeva rezina CBGA je povezana z zgornjo površino večslojnega keramičnega nosilca. Povezava med silicijevo rezino in večslojnim keramičnim nosilcem je lahko v dveh oblikah. Prvi je ta, da je vezna plast silicijeve rezine obrnjena navzgor, povezava pa je izvedena s tlačnim varjenjem kovinske žice. Drugi je, da je plast vezja silicijeve rezine obrnjena navzdol, povezava med silicijevo rezino in nosilcem pa je izvedena s strukturo flip-chip. Ko je povezava silicijeve rezine končana, je silicijeva rezina kapsulirana s polnilom, kot je epoksidna smola, da se izboljša zanesljivost in zagotovi potrebna mehanska zaščita. Na spodnjo površino keramičnega nosilca je spojen kroglični niz 90Pb/10Sn. Porazdelitev niza spajkalne kroglice je lahko popolnoma porazdeljena ali delno porazdeljena. Velikost kroglic za spajkanje je običajno približno 0,89 mm, razmik pa se razlikuje od podjetja do podjetja. Pogosti 1,0 mm in 1,27 mm. Naprave PBGA je mogoče sestaviti tudi z obstoječo opremo in postopki za sestavljanje, vendar se celoten postopek sestavljanja razlikuje od postopka PBGA zaradi različnih komponent spajkalne kroglice iz PBGA. Temperatura reflowa evtektične spajkalne paste, ki se uporablja pri sestavljanju PBGA, je 183 stopinj, medtem ko je temperatura taljenja kroglic za spajkanje CBGA približno 300 stopinj. Večina obstoječih površinskih postopkov reflowa se reflowa pri 220 stopinjah. Pri tej temperaturi reflowa se stopi le spajka. paste, vendar spajkalne kroglice niso stopljene. Zato je za oblikovanje dobrih spajkalnih spojev količina spajkalne paste, ki manjka na blazinicah, večja od količine PBGA. Spajkalni spoji. Po reflowu evtektična spajka vsebuje spajkalne kroglice, ki tvorijo spajkalne spoje, spajkalne kroglice pa delujejo kot toga podpora, zato je reža med dnom naprave in PCB običajno večja kot pri PBGA. Spajkalni spoji CBGA so sestavljeni iz dveh spajk z različno sestavo Pb/Sn, vendar vmesnik med evtektično spajko in spajkalnimi kroglicami dejansko ni očiten. Običajno je metalografsko analizo spajkalnih spojev mogoče videti v območju vmesnika. Oblikuje se prehodno območje od 90Pb/10Sn do 37Pb/63Sn. Nekateri izdelki so sprejeli paketne naprave CBGA s številom V/I od 196 do 625, vendar uporaba CBGA še ni razširjena, razvoj paketov CBGA z višjim številom V/I pa je prav tako stagniral, predvsem zaradi obstoja CBGA sklop. Neusklajenost termičnega koeficienta raztezanja (TCE) med tiskanim vezjem in večplastnim keramičnim nosilcem je težava, ki povzroči, da spajkalni spoji CBGA z večjimi velikostmi ohišja ne uspejo med toplotnim ciklom. Z velikim številom testov zanesljivosti je bilo potrjeno, da CBGA z velikostjo ohišja, manjšo od 32 mm × 32 mm, lahko izpolnjujejo industrijske standardne specifikacije preskusa termičnega cikla. Število V/I CBGA je omejeno na manj kot 625. Za keramične pakete z velikostjo večjo od 32 mm × 32 mm je treba upoštevati druge vrste BGA.

Slika 3

Glavne prednosti embalaže CBGA so: (1) Ima odlične električne in toplotne lastnosti. (2) Ima dobro tesnjenje. (3) V primerjavi z napravami QFP so CBGA manj dovzetni za mehanske poškodbe. (4) Primerno za aplikacije elektronskega sestavljanja z V/I številkami, večjimi od 250. Poleg tega, ker je povezavo med silicijevo rezino CBGA in večplastno keramiko mogoče povezati s preklopnim čipom, lahko doseže večjo gostoto medsebojnega povezovanja kot povezava z žično vezjo. V mnogih primerih, zlasti v aplikacijah z velikim številom V/I, je velikost silicija ASIC omejena z velikostjo žičnih povezovalnih ploščic. Velikost je mogoče dodatno zmanjšati brez žrtvovanja funkcionalnosti, s čimer se zmanjšajo stroški. Razvoj tehnologije CBGA ni zelo težaven in njen glavni izziv je, kako narediti CBGA široko uporabno na različnih področjih industrije elektronskih sestavov. Najprej je treba zagotoviti zanesljivost paketa CBGA v industrijskem okolju masovne proizvodnje. Drugič, stroški paketa CBGA morajo biti primerljivi z drugimi paketi BGA. Zaradi zapletenosti in razmeroma visokih stroškov embalaže CBGA je CBGA omejena na elektronske izdelke z visoko zmogljivostjo in zahtevami po visokem številu V/I. Poleg tega je zaradi večje teže paketov CBGA kot drugih vrst paketov BGA omejena tudi njihova uporaba v prenosnih elektronskih izdelkih.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, znan tudi kot SCC (Solder Column Carrier), je druga oblika CBGA, ko je velikost keramičnega telesa večja od 32 mm × 32 mm (glejte sliko 4). Spodnja površina keramičnega nosilca ni povezana s spajkalnimi kroglicami, temveč s stebrički spajkanja 90Pb/10Sn. Niz stebrov za spajkanje je lahko v celoti ali delno porazdeljen. Običajni premer spajkalnega stebra je približno 0,5 mm, višina pa približno 2,21 mm. Običajni razmik med nizi stebrov je 1,27 mm. Obstajata dve obliki CCGA, ena je, da sta spajkalni steber in dno keramike povezana z evtektičnim spajkom, druga pa je fiksna struktura ulitega tipa. Spajkalni steber CCGA lahko prenese obremenitev, ki jo povzroči neusklajenost koeficienta toplotnega raztezanja TCE PCB in keramičnega nosilca. Veliko število testov zanesljivosti je potrdilo, da lahko CCGA z velikostjo paketa, manjšo od 44 mm × 44 mm, izpolnjuje industrijske standardne specifikacije preskusa termičnega cikla. Prednosti in slabosti CCGA in CBGA so zelo podobne, edina očitna razlika je, da so spajkalni stebri CCGA bolj dovzetni za mehanske poškodbe med postopkom sestavljanja kot spajkalne kroglice CBGA. Nekateri elektronski izdelki so začeli uporabljati pakete CCGA, vendar paketi CCGA z V/I številkami med 626 in 1225 še niso bili množično proizvedeni, paketi CCGA z V/I številkami, večjimi od 2000, pa so še v razvoju.

Slika 4

1.4 TBGA (Tape Ball Grid Array)

TBGA, znan tudi kot ATAB (Araay Tape Automated Bonding), je razmeroma nova vrsta paketa BGA (glejte sliko 6). Nosilec TBGA je dvoslojni kovinski trak iz bakra/poliimida/bakra. Zgornja površina nosilca je razdeljena z bakrenimi žicami za prenos signala, druga stran pa se uporablja kot ozemljitvena plast. Povezavo med silicijevo rezino in nosilcem je mogoče izvesti s tehnologijo flip-chip. Ko je povezava med silicijevo rezino in nosilcem končana, se silicijeva rezina inkapsulira, da se prepreči mehanska poškodba. Viasi na nosilcu igrajo vlogo povezovanja obeh površin in realiziranja prenosa signala, spajkalne kroglice pa so povezane s prehodnimi blazinicami s postopkom mikro varjenja, podobnim spajanju žice, da tvorijo niz spajkalnih kroglic. Na zgornjo površino nosilca je prilepljen ojačitveni sloj, ki zagotavlja togost paketa in zagotavlja koplanarnost paketa. Hladilno telo je na splošno povezano s hrbtno stranjo preklopnega čipa s toplotno prevodnim lepilom, da zagotovi dobre toplotne lastnosti paketa. Sestava spajkalne krogle TBGA je 90Pb/10Sn, premer spajkalne krogle je približno 0,65 mm, tipični razmiki spajkalne krogle pa so 1,0 mm, 1,27 mm in 1,5 mm. Sklop med TBGA in PCB je evtektična spajka 63Sn/37Pb. TBGA je mogoče sestaviti tudi z uporabo obstoječe opreme za površinsko montažo in procesov z uporabo podobnih metod sestavljanja kot CBGA. Dandanes je število V/I v običajno uporabljenem paketu TBGA manjše od 448. Izdelki, kot je TBGA736, so bili lansirani, nekatera velika tuja podjetja pa razvijajo TBGA s številom V/I, večjim od 1000. Prednosti Paketi TBGA so: ① Je lažji in manjši od večine drugih vrst paketov BGA (zlasti paket z večjim številom V/I). ②Ima boljše električne lastnosti kot paketi QFP in PBGA. ③ Primerno za množično elektronsko sestavljanje. Poleg tega ta paket uporablja obliko flip-chipa z visoko gostoto za vzpostavitev povezave med silicijevim čipom in nosilcem, tako da ima TBGA številne prednosti, kot je nizek šum signala, ker koeficient toplotne razteznosti TCE tiskane plošče in ojačitveni sloj v paketu TBGA se v bistvu ujemajo. Zato vpliv na zanesljivost spajkalnih spojev TBGA po montaži ni velik. Glavna težava pri embalaži TBGA je vpliv vpijanja vlage na embalažo. Težava, s katero se srečujejo aplikacije TBGA, je, kako zavzeti mesto na področju elektronskega sestavljanja. Prvič, zanesljivost TBGA mora biti dokazana v okolju množične proizvodnje, in drugič, stroški embalaže TBGA morajo biti primerljivi z embalažo PBGA. Zaradi zapletenosti in relativno visokih stroškov pakiranja TBGA se TBGA večinoma uporabljajo v visoko zmogljivih elektronskih izdelkih z velikim številom V/I. 2 Flip Chip: V nasprotju z drugimi napravami za površinsko montažo, flip chip nima embalaže, niz medsebojnih povezav pa je razporejen po površini silicijevega čipa in nadomešča obliko povezave žic, silicijev čip pa je neposredno nameščen na PCB v obrnjen način. Preklopnemu čipu ni več treba izpeljati V/I terminalov iz silicijevega čipa v okolico, dolžina medsebojne povezave je močno skrajšana, zakasnitev RC je zmanjšana in električna zmogljivost je učinkovito izboljšana. Obstajajo tri glavne vrste povezav flip-chip: C4, DC4 inFCAA.