BGA Ic permušimo mašina

Aukštos klasės ir visiškai automatinė BGA perdirbimo mašina, naudojama toms korespondencijos įmonėms

Įskaitant, bet neapsiribojant, toliau nurodytus lustus:

Keturi pagrindiniai BGA tipai aprašyti atsižvelgiant į jų struktūrines charakteristikas ir kitus aspektus.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, paprastai žinomas kaip OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), yra labiausiai paplitęs BGA paketo tipas (žr. 1 pav.). PBGA laikiklis yra įprastas spausdintinės plokštės substratas, pvz., FR-4, BT derva ir kt. Silicio plokštelė sujungiama su viršutiniu laikiklio paviršiumi viela, tada išliejama plastiku ir lydmetaliu. eutektinės sudėties (37Pb/63Sn) rutulinis masyvas yra prijungtas prie apatinio nešiklio paviršiaus. Litavimo rutulio matrica gali būti visiškai arba iš dalies paskirstyta apatiniame įrenginio paviršiuje (žr. 2 pav.). Įprastas litavimo rutulio dydis yra nuo 0,75 iki 0,89 mm, o litavimo rutulio žingsnis yra 10 mm, 1,27 mm ir 1,5 mm.

2 pav

PBGA galima surinkti naudojant esamą paviršiaus montavimo įrangą ir procesus. Pirma, eutektinio komponento litavimo pasta trafaretiniu spausdinimo būdu atspausdinama ant atitinkamų PCB trinkelių, o tada PBGA litavimo rutuliukai įspaudžiami į litavimo pastą ir iš naujo išliejami. Tai eutektinis lydmetalis, todėl perpylimo proceso metu litavimo rutulys ir litavimo pasta yra eutektiniai. Dėl įrenginio svorio ir paviršiaus įtempimo poveikio litavimo rutulys subyra, kad sumažėtų tarpas tarp įrenginio dugno ir PCB, o litavimo jungtis po sukietėjimo yra elipsoidinė. Šiandien PBGA169 ~ 313 gaminami masiškai, o didžiosios įmonės nuolat kuria PBGA produktus su didesniu I/O skaičiumi. Tikimasi, kad per pastaruosius dvejus metus I/O skaičius pasieks 600–1000.

Pagrindiniai PBGA paketo privalumai:

① PBGA gali būti gaminamas naudojant esamą surinkimo technologiją ir žaliavas, o viso paketo kaina yra palyginti maža. ② Palyginti su QFP įrenginiais, jis yra mažiau jautrus mechaniniams pažeidimams. ③ Taikoma masiniam elektroniniam surinkimui. Pagrindiniai PBGA technologijos iššūkiai yra užtikrinti pakuotės vienodumą, sumažinti drėgmės sugėrimą ir užkirsti kelią „spragėsių“ reiškiniui bei išspręsti patikimumo problemas, kylančias dėl didėjančio silicio štampo dydžio, didesnio I/O paketų skaičiaus PBGA technologija bus sunkesnė. Kadangi laikikliui naudojama medžiaga yra spausdintinės plokštės pagrindas, PCB ir PBGA laikiklių šiluminio plėtimosi koeficientas (TCE) surinkime yra beveik toks pat, todėl litavimo perpylimo proceso metu beveik nėra apkrovų. litavimo jungtys, o litavimo jungčių patikimumas Smūgis taip pat mažesnis. Problema, su kuria šiandien susiduria PBGA programos, yra tai, kaip toliau mažinti PBGA pakuotės kainą, kad PBGA vis tiek galėtų sutaupyti pinigų nei QFP esant mažesniam I/O skaičiui.

1.2 CBGA (keraminių rutulinių tinklelių masyvas)

CBGA taip pat paprastai vadinamas SBC (Solder Ball Carrier) ir yra antrasis BGA paketo tipas (žr. 3 pav.). CBGA silicio plokštelė yra prijungta prie daugiasluoksnio keraminio laikiklio viršutinio paviršiaus. Jungtis tarp silicio plokštelės ir daugiasluoksnio keraminio laikiklio gali būti dviejų formų. Pirmasis yra tas, kad silicio plokštelės grandinės sluoksnis yra nukreiptas į viršų, o sujungimas atliekamas suvirinant metaline viela. Kitas dalykas yra tai, kad silicio plokštelės grandinės sluoksnis yra nukreiptas žemyn, o ryšys tarp silicio plokštelės ir laikiklio yra įgyvendinamas naudojant atverčiamą lusto struktūrą. Užbaigus silicio plokštelės prijungimą, silicio plokštelė yra užpilama užpildu, pvz., epoksidine derva, siekiant pagerinti patikimumą ir užtikrinti reikiamą mechaninę apsaugą. Prie apatinio keraminio laikiklio paviršiaus prijungtas 90Pb/10Sn litavimo rutulio matrica. Litavimo rutulio masyvo paskirstymas gali būti visiškai arba iš dalies paskirstytas. Litavimo rutulių dydis paprastai yra apie 0,89 mm, o atstumas įvairiose įmonėse skiriasi. Dažni 1,0 mm ir 1,27 mm. PBGA įrenginius taip pat galima surinkti naudojant esamą surinkimo įrangą ir procesus, tačiau visas surinkimo procesas skiriasi nuo PBGA dėl skirtingų PBGA litavimo rutulio komponentų. Eutektinės litavimo pastos, naudojamos PBGA surinkime, tekėjimo temperatūra yra 183 laipsniai, o CBGA litavimo rutuliukų lydymosi temperatūra yra apie 300 laipsnių. Dauguma esamų paviršinio montavimo perpylimo procesų yra perpilami 220 laipsnių kampu. Esant tokiai pakartotinio srauto temperatūrai, ištirpsta tik lydmetalis. pastos, bet litavimo rutuliai neištirpsta. Todėl norint suformuoti geras litavimo jungtis, litavimo pastos kiekis, kuris praleidžiamas ant trinkelių, yra didesnis nei PBGA. Litavimo jungtys. Po perpylimo eutektiniame lydmetalyje yra litavimo rutuliai, kad būtų suformuotos litavimo jungtys, o litavimo rutuliai veikia kaip standi atrama, todėl tarpas tarp įrenginio apačios ir PCB paprastai yra didesnis nei PBGA. CBGA litavimo jungtis sudaro du skirtingi Pb / Sn sudėties lydmetaliai, tačiau sąsaja tarp eutektinio lydmetalio ir litavimo rutulių iš tikrųjų nėra akivaizdi. Paprastai litavimo jungčių metalografinė analizė gali būti matoma sąsajos srityje. Pereinamoji sritis susidaro nuo 90Pb/10Sn iki 37Pb/63Sn. Kai kuriuose gaminiuose buvo naudojami CBGA supakuoti įrenginiai, kurių įvesties / išvesties skaičius yra nuo 196 iki 625, tačiau CBGA taikymas dar nėra plačiai paplitęs, o CBGA paketų su didesniu I/O skaičiumi kūrimas taip pat sustojo, daugiausia dėl to, kad egzistuoja CBGA surinkimas. Šiluminio plėtimosi koeficiento (TCE) neatitikimas tarp PCB ir daugiasluoksnio keraminio laikiklio yra problema, dėl kurios CBGA litavimo jungtys su didesnio dydžio pakuotėmis sugenda terminio ciklo metu. Atlikus daugybę patikimumo testų buvo patvirtinta, kad CBGA, kurių pakuotės dydis mažesnis nei 32 mm × 32 mm, gali atitikti pramonės standartines terminio ciklo bandymo specifikacijas. CBGA įėjimų / išėjimų skaičius ribojamas iki mažiau nei 625. Jei keraminės pakuotės yra didesnės nei 32 mm × 32 mm, reikia atsižvelgti į kitus BGA tipus.

3 figūra

Pagrindiniai CBGA pakuotės pranašumai yra šie: (1) Ji turi puikias elektrines ir šilumines savybes. (2) Jis turi geras sandarinimo savybes. (3) Palyginti su QFP įrenginiais, CBGA yra mažiau jautrūs mechaniniams pažeidimams. (4) Tinka elektroninio surinkimo programoms, kurių įvesties / išvesties skaičius yra didesnis nei 250. Be to, kadangi jungtis tarp CBGA silicio plokštelės ir daugiasluoksnės keramikos gali būti sujungta flip-chip, galima pasiekti didesnį sujungimo tankį. nei vielos sujungimo jungtis. Daugeliu atvejų, ypač tais atvejais, kai įvesties / išvesties skaičius yra didelis, ASIC silicio dydį riboja vielos sujungimo pagalvėlių dydis. Dydis gali būti dar labiau sumažintas neprarandant funkcionalumo, taip sumažinant išlaidas. CBGA technologijos kūrimas nėra labai sudėtingas, o pagrindinis jos iššūkis yra tai, kaip CBGA plačiai naudoti įvairiose elektronikos surinkimo pramonės srityse. Pirma, turi būti garantuotas CBGA paketo patikimumas masinės gamybos pramoninėje aplinkoje. Antra, CBGA paketo kaina turi būti panaši į kitų BGA paketų kainą. Dėl CBGA pakuotės sudėtingumo ir santykinai didelių sąnaudų, CBGA apsiriboja elektroniniais produktais, kuriems būdingas didelis našumas ir dideli įvesties ir išvesties skaičiaus reikalavimai. Be to, dėl didesnio CBGA paketų svorio nei kitų tipų BGA pakuotės, jų pritaikymas nešiojamuose elektroniniuose gaminiuose taip pat yra ribotas.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, taip pat žinomas kaip SCC (Solder Column Carrier), yra kita CBGA forma, kai keraminio korpuso dydis yra didesnis nei 32 mm × 32 mm (žr. 4 pav.). Apatinis keraminio laikiklio paviršius prijungtas ne prie litavimo rutulių, o su 90Pb/10Sn litavimo stulpeliais. Litavimo kolonų masyvas gali būti visiškai paskirstytas arba iš dalies paskirstytas. Įprasto litavimo stulpelio skersmuo yra apie 0,5 mm, o aukštis - apie 2,21 mm. Įprastas atstumas tarp stulpų masyvų yra 1,27 mm. Yra dvi CCGA formos, viena yra ta, kad litavimo kolonėlė ir keramikos dugnas yra sujungti eutektiniu lydmetaliu, o kita yra liejimo tipo fiksuota konstrukcija. CCGA litavimo kolonėlė gali atlaikyti įtempį, kurį sukelia PCB ir keraminio nešiklio šiluminio plėtimosi koeficiento TCE neatitikimas. Daugybė patikimumo testų patvirtino, kad CCGA, kurio pakuotės dydis mažesnis nei 44 mm × 44 mm, gali atitikti pramonės standartines terminio ciklo bandymo specifikacijas. CCGA ir CBGA privalumai ir trūkumai yra labai panašūs, vienintelis akivaizdus skirtumas yra tas, kad CCGA litavimo stulpeliai yra labiau jautrūs mechaniniams pažeidimams surinkimo metu nei CBGA litavimo rutuliai. Kai kurie elektroniniai gaminiai pradėjo naudoti CCGA paketus, tačiau CCGA paketai su I/O numeriais nuo 626 iki 1225 dar nebuvo masiškai gaminami, o CCGA paketai, kurių I/O numeriai yra didesni nei 2000, vis dar kuriami.

4 pav

1,4 TBGA (tape Ball Grid Array)

TBGA, dar žinomas kaip ATAB (Araay Tape Automated Bonding), yra palyginti naujas BGA paketo tipas (žr. 6 pav.). TBGA laikiklis yra vario/poliimido/vario dvigubo metalo sluoksnio juosta. Viršutinis nešiklio paviršius yra paskirstytas variniais laidais signalui perduoti, o kita pusė naudojama kaip įžeminimo sluoksnis. Ryšys tarp silicio plokštelės ir laikiklio gali būti įgyvendintas naudojant flip-chip technologiją. Užbaigus silicio plokštelės ir laikiklio sujungimą, silicio plokštelė yra įdėta į kapsulę, kad būtų išvengta mechaninių pažeidimų. Laikiklio angai atlieka dviejų paviršių sujungimo ir signalo perdavimo funkciją, o litavimo rutuliai su perėjimo trinkelėmis sujungiami mikrosuvirinimo būdu, panašaus į vielos sujungimą, kad susidarytų litavimo rutulio matrica. Sutvirtinantis sluoksnis yra priklijuotas prie viršutinio laikiklio paviršiaus, kad būtų užtikrintas pakuotės standumas ir pakuotės vienodumas. Šilumos kriauklė paprastai yra sujungta su apverčiamo lusto užpakaline šilumai laidžiais klijais, kad būtų užtikrintos geros pakuotės šiluminės charakteristikos. TBGA litavimo rutulio sudėtis yra 90Pb/10Sn, litavimo rutulio skersmuo yra apie 0,65 mm, o tipiniai litavimo rutulio matricos žingsniai yra 1,0 mm, 1,27 mm ir 1,5 mm. Agregatas tarp TBGA ir PCB yra 63Sn/37Pb eutektinis lydmetalis. TBGA taip pat galima surinkti naudojant esamą paviršiaus montavimo įrangą ir procesus, naudojant panašius surinkimo metodus kaip CBGA. Šiais laikais dažniausiai naudojamame TBGA pakete įėjimų/išėjimų skaičius yra mažesnis nei 448. Buvo išleisti tokie produktai kaip TBGA736, o kai kurios didelės užsienio kompanijos kuria TBGA, kurių įėjimų/išėjimų skaičius didesnis nei 1000. TBGA paketas yra: ① Jis yra lengvesnis ir mažesnis nei dauguma kitų BGA paketų tipų (ypač paketas su didesniu I/O skaičiumi). ②Jis turi geresnes elektrines savybes nei QFP ir PBGA paketai. ③ Tinka masiniam elektroniniam surinkimui. Be to, šiame pakete naudojama didelio tankio flip-chip forma, skirta sujungti silicio lustą ir nešiklį, todėl TBGA turi daug privalumų, tokių kaip mažas signalo triukšmas, nes spausdintinės plokštės šiluminio plėtimosi koeficientas TCE ir armavimo sluoksnis TBGA pakuotėje iš esmės atitinka vienas kitą. Todėl įtaka TBGA litavimo jungčių patikimumui po surinkimo nėra didelė. Pagrindinė problema, su kuria susiduriama TBGA pakuotėse, yra drėgmės sugėrimo į pakuotę įtaka. Problema, su kuria susiduria TBGA programos, yra ta, kaip užimti vietą elektroninio surinkimo srityje. Pirma, TBGA patikimumas turi būti įrodytas masinės gamybos aplinkoje, antra, TBGA pakuotės kaina turi būti panaši į PBGA pakuotę. Dėl TBGA sudėtingumo ir santykinai didelių pakavimo sąnaudų TBGA dažniausiai naudojamos didelio našumo, didelio I/O skaičiaus elektroniniuose gaminiuose. 2 Atverčiamas lustas: Skirtingai nuo kitų paviršinio montavimo įrenginių, apverčiamas lustas neturi pakuotės, o sujungimo masyvas yra paskirstytas ant silicio lusto paviršiaus, pakeičiant vielos sujungimo formą, o silicio lustas yra tiesiogiai sumontuotas ant PCB. apverstas būdas. Atverčiamam lustui nebereikia išvesti įvesties / išvesties gnybtų iš silicio lusto į aplinką, sutrumpėja sujungimo ilgis, sumažėja RC delsa ir efektyviai pagerinamas elektrinis veikimas. Yra trys pagrindiniai flip-chip jungčių tipai: C4, DC4 irFCAA.