Máquina de reflujo BGA

Máquina automática de retrabajo BGA DH-A2 para la reparación de varios chips

1. C4 (Conexión de chip de colapso controlado Conexión de chip de colapso controlado)

C4 es una forma similar al BGA de paso ultrafino (consulte la Figura 1). El paso general de la matriz de bolas de soldadura conectada a la oblea de silicio es 0.203-0.254 mm, el diámetro de la bola de soldadura es 0.102-0.127 mm, y la composición de la bola de soldadura es 97Pb/3Sn. Estas bolas de soldadura se pueden distribuir total o parcialmente en la oblea de silicio. Dado que la cerámica puede soportar temperaturas de reflujo más altas, la cerámica se utiliza como sustrato para las conexiones C4. Por lo general, las almohadillas de conexión chapadas en Au o Sn se distribuyen previamente en la superficie de la cerámica y luego se realizan conexiones de chip invertido en forma de C4. La conexión C4 no se puede usar, y el equipo y el proceso de ensamblaje existentes se pueden usar para el ensamblaje porque la temperatura de fusión de la bola de soldadura de 97Pb/3Sn es de 320 grados y no hay otra composición de soldadura en la estructura de interconexión que usa la conexión C4. . En la conexión C4, en lugar de fugas de pasta de soldadura, se utiliza fundente de impresión de alta temperatura. Primero, el flujo de alta temperatura se imprime en las almohadillas del sustrato o las bolas de soldadura de la oblea de silicio, y luego las bolas de soldadura en la oblea de silicio y las almohadillas correspondientes en el sustrato se alinean con precisión, y se proporciona suficiente adherencia por el flujo para mantener la posición relativa hasta que se complete la soldadura por reflujo. La temperatura de reflujo utilizada para la conexión C4 es de 360 ​​grados. A esta temperatura, las bolas de soldadura se derriten y la oblea de silicio se encuentra en un estado "suspendido". Debido a la tensión superficial de la soldadura, la oblea de silicio corregirá automáticamente la posición relativa de la bola de soldadura y la almohadilla y, finalmente, la soldadura colapsará. a cierta altura para formar un punto de conexión. El método de conexión C4 se utiliza principalmente en paquetes CBGA y CCGA. Además, algunos fabricantes también utilizan esta tecnología en aplicaciones de módulos cerámicos multichip (MCM-C). El número de E/S que utilizan conexiones C4 en la actualidad es inferior a 1500 y algunas empresas esperan desarrollar E/S superiores a 3000. Las ventajas de la conexión C4 son: (1) Tiene excelentes propiedades eléctricas y térmicas. (2) En el caso de un lanzamiento de bola mediano, el conteo de E/S puede ser muy alto. (3) No limitado por el tamaño de la almohadilla. (4) Puede ser adecuado para la producción en masa. (5) El tamaño y el peso se pueden reducir considerablemente. Además, la conexión C4 tiene solo una interfaz de interconexión entre la oblea de silicio y el sustrato, lo que puede proporcionar la ruta de transmisión de señal de menor interferencia y más corta, y el número reducido de interfaces hace que la estructura sea más simple y confiable. Todavía hay muchos desafíos técnicos en la conexión C4, y todavía es difícil aplicarlo realmente a los productos electrónicos. Las conexiones C4 solo se pueden aplicar a sustratos cerámicos y se usarán ampliamente en productos de alto rendimiento y alto número de E/S, como CBGA, CCGA y MCM-C.

Figura 1

2 DCA (conexión directa de chip)

Similar a C4, DCA es una conexión de paso ultrafino (consulte la Figura 2). La oblea de silicio de DCA y la oblea de silicio en la conexión C4 tienen la misma estructura. La diferencia entre los dos radica en la elección del sustrato. El sustrato utilizado en DCA es un material de impresión típico. La composición de la bola de soldadura de DCA es 97Pb/3Sn, y la soldadura en la almohadilla de conexión es soldadura eutéctica (37Pb/63Sn). Para DCA, dado que el espacio es solo 0.203-0.254 mm, es muy difícil que la soldadura eutéctica se filtre en las almohadillas de conexión, por lo que en lugar de imprimir pasta de soldadura, la soldadura de plomo-estaño se recubre la parte superior de las almohadillas de conexión antes del montaje. El volumen de soldadura en la almohadilla es muy estricto, generalmente más soldadura que otros componentes de paso ultrafino. La soldadura con un grosor de 0.051-0.102 mm en la almohadilla de conexión generalmente tiene una forma ligeramente abovedada porque está prechapada. Debe nivelarse antes del parche, de lo contrario afectará la alineación confiable de la bola de soldadura y la almohadilla.

Figura 2

Este tipo de conexión se puede lograr con equipos y procesos de montaje en superficie existentes. Primero, el fundente se distribuye en las obleas de silicio mediante impresión, luego las obleas se montan y finalmente se vuelven a fluir. La temperatura de reflujo utilizada en el ensamblaje del DCA es de aproximadamente 220 grados, que es inferior al punto de fusión de las bolas de soldadura pero superior al punto de fusión de la soldadura eutéctica en las almohadillas de conexión. Las bolas de soldadura del chip de silicio actúan como soportes rígidos. Se forma una conexión de junta de soldadura entre la bola y la almohadilla. Para la unión de soldadura formada con dos composiciones diferentes de Pb/Sn, la interfaz entre las dos soldaduras no es realmente obvia en la unión de soldadura, pero se forma una región de transición suave de 97Pb/3Sn a 37Pb/63Sn. Debido al soporte rígido de las bolas de soldadura, las bolas de soldadura no se "colapsan" en el conjunto DCA, sino que también tienen propiedades de autocorrección. Se ha comenzado a aplicar DCA, el número de E/S es principalmente inferior a 350 y algunas empresas planean desarrollar más de 500 E/S. El ímpetu para el desarrollo de esta tecnología no es un mayor número de E/S, sino principalmente reducciones en tamaño, peso y costo. Las características de DCA son muy similares a C4. Dado que DCA puede usar la tecnología de montaje en superficie existente para realizar la conexión con la PCB, hay muchas aplicaciones que pueden usar esta tecnología, especialmente en la aplicación de productos electrónicos portátiles. Sin embargo, las ventajas de la tecnología DCA no se pueden exagerar. Todavía hay muchos desafíos técnicos en el desarrollo de la tecnología DCA. No hay muchos ensambladores que usen esta tecnología en la producción real, y todos están tratando de mejorar el nivel de tecnología para expandir la aplicación de DCA. Dado que la conexión DCA transfiere esas complejidades relacionadas con la alta densidad a la PCB, aumenta la dificultad de la fabricación de PCB. Además, hay pocos fabricantes que se especialicen en la producción de obleas de silicio con bolas de soldadura. Todavía hay muchos problemas a los que vale la pena prestar atención, y solo cuando estos problemas se resuelvan se podrá promover el desarrollo de la tecnología DCA.

3. FCAA (Accesorio adhesivo de chip invertido) Hay muchas formas de conexión FCAA, y aún se encuentra en la etapa inicial de desarrollo. La conexión entre la oblea de silicio y el sustrato no utiliza soldadura, sino pegamento. La parte inferior del chip de silicio en esta conexión puede tener bolas de soldadura o estructuras tales como protuberancias de soldadura. Los adhesivos utilizados en FCAA incluyen tipos isotrópicos y anisotrópicos, según las condiciones de conexión en la aplicación real. Además, la selección de sustratos suele incluir cerámica, materiales de placas impresas y placas de circuitos flexibles. Esta tecnología aún no está madura y no se elaborará más aquí.