BGA Ic mašina za reballing

Vrhunska i potpuno automatska BGA mašina za preradu koja se koristi za te kompanije koje se bave preradom

Uključujući, ali ne ograničavajući se na ove čipove kao u nastavku:

Četiri osnovna tipa BGA su opisana u smislu njihovih strukturnih karakteristika i drugih aspekata.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, poznatiji kao OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), najčešći je tip BGA paketa (vidi sliku 1). Nosač PBGA je uobičajena štampana podloga, kao što je FR-4, BT smola, itd. Silicijumska pločica je spojena na gornju površinu nosača žičanim spajanjem, a zatim oblikovana plastikom i lemljenjem kuglični niz eutektičkog sastava (37Pb/63Sn) povezan je sa donjom površinom nosača. Niz kuglica za lemljenje može biti u potpunosti ili djelomično raspoređen na donjoj površini uređaja (vidi sliku 2). Uobičajena veličina kuglice za lemljenje je oko 0.75 do 0.89 mm, a korak kuglice za lemljenje je 1.0 mm, 1.27 mm i 1.5 mm.

Slika 2

PBGA se mogu sastaviti sa postojećom opremom i procesima za površinsku montažu. Prvo, pasta za lemljenje eutektičke komponente se štampa na odgovarajućim PCB jastučićima metodom štampanja šablona, ​​a zatim se PBGA kuglice za lemljenje utisnu u pastu za lemljenje i ponovo pretvore. To je eutektički lem, tako da su tokom procesa ponovnog spajanja, kuglica za lemljenje i pasta za lemljenje eutektični. Zbog težine uređaja i efekta površinske napetosti, lopta za lemljenje se sruši kako bi se smanjio razmak između dna uređaja i PCB-a, a spoj za lemljenje je elipsoidan nakon stvrdnjavanja. Danas se PBGA169~313 masovno proizvodi, a velike kompanije konstantno razvijaju PBGA proizvode sa većim I/O brojem. Očekuje se da će I/O broj dostići 600~1000 u posljednje dvije godine.

Glavne prednosti PBGA paketa:

① PBGA se može proizvesti korištenjem postojeće tehnologije montaže i sirovina, a cijena cijelog paketa je relativno niska. ② U poređenju sa QFP uređajima, manje je podložan mehaničkim oštećenjima. ③Primjenjivo na masovne elektronske sklopove. Glavni izazovi PBGA tehnologije su osigurati koplanarnost pakovanja, smanjiti apsorpciju vlage i spriječiti pojavu "kokica" i riješiti probleme pouzdanosti uzrokovane povećanjem veličine silikonske matrice, za veće I/O pakete, PBGA tehnologija će biti teža. Budući da je materijal koji se koristi za nosač supstrat štampane ploče, koeficijent termičke ekspanzije (TCE) PCB i PBGA nosača u sklopu je gotovo isti, tako da tokom procesa lemljenja reflow-om gotovo da nema naprezanja na lemni spojevi i pouzdanost lemnih spojeva Uticaj je također manji. Problem s kojim se PBGA aplikacije susreću danas je kako nastaviti sa smanjivanjem troškova PBGA pakiranja, tako da PBGA i dalje može uštedjeti novac od QFP-a u slučaju manjeg broja I/O.

1.2 CBGA (keramička loptasta mreža)

CBGA se takođe obično naziva SBC (Solder Ball Carrier) i drugi je tip BGA paketa (vidi sliku 3). Silikonska pločica CBGA spojena je na gornju površinu višeslojnog keramičkog nosača. Veza između silikonske pločice i višeslojnog keramičkog nosača može biti u dva oblika. Prvi je da je sloj kola silikonske pločice okrenut prema gore, a veza se ostvaruje zavarivanjem metalne žice pod pritiskom. Drugi je da je sloj kola silikonske pločice okrenut prema dolje, a veza između silikonske pločice i nosača je ostvarena flip-chip strukturom. Nakon što je spajanje silikonske pločice završeno, silikonska pločica se inkapsulira punilom kao što je epoksidna smola kako bi se poboljšala pouzdanost i pružila neophodna mehanička zaštita. Na donjoj površini keramičkog nosača je spojen 90Pb/10Sn niz lemnih kuglica. Raspodjela niza kuglica za lemljenje može biti u potpunosti ili djelimično raspoređena. Veličina kuglica za lemljenje je obično oko 0,89 mm, a razmak varira od kompanije do kompanije. Uobičajeni od 1,0 mm i 1,27 mm. PBGA uređaji se također mogu sastaviti s postojećom opremom i procesima za montažu, ali cijeli proces montaže se razlikuje od PBGA zbog različitih komponenti kuglica za lemljenje iz PBGA. Temperatura povratnog toka eutektičke paste za lemljenje koja se koristi u PBGA montaži je 183 stepena, dok je temperatura topljenja CBGA kuglica za lemljenje oko 300 stepeni. Većina postojećih procesa za površinsku montažu reflow je reflow pod uglom od 220 stepeni. Na ovoj temperaturi povratnog toka, samo se lem topi. paste, ali kuglice za lemljenje nisu otopljene. Stoga, da bi se formirali dobri lemni spojevi, količina paste za lemljenje koja nedostaje na jastučićima je veća od količine PBGA. Lemni spojevi. Nakon reflow, eutektički lem sadrži kuglice za lemljenje koje formiraju lemne spojeve, a kuglice za lemljenje djeluju kao kruti oslonac, tako da je razmak između dna uređaja i PCB-a obično veći nego kod PBGA. Spojevi za lemljenje CBGA su formirani od dva različita lema Pb/Sn sastava, ali granica između eutektičkog lema i kuglica za lemljenje zapravo nije očigledna. Obično se metalografska analiza lemnih spojeva može vidjeti u području sučelja. Formira se prelazna oblast od 90Pb/10Sn do 37Pb/63Sn. Neki proizvodi su usvojili CBGA pakirane uređaje sa I/O brojem od 196 do 625, ali primjena CBGA još uvijek nije široko rasprostranjena, a razvoj CBGA paketa sa većim I/O brojem također je stagnirao, uglavnom zbog postojanja CBGA sklop. Neusklađenost termičkog koeficijenta ekspanzije (TCE) između PCB-a i višeslojnog keramičkog nosača je problem koji uzrokuje kvar CBGA lemnih spojeva sa većim veličinama pakovanja tokom termičkog ciklusa. Kroz veliki broj testova pouzdanosti, potvrđeno je da CBGA s veličinom pakovanja manjom od 32 mm × 32 mm mogu zadovoljiti industrijske standardne specifikacije ispitivanja termičkog ciklusa. Broj I/O CBGA je ograničen na manje od 625. Za keramičke pakete veličine veće od 32mm×32mm, moraju se uzeti u obzir druge vrste BGA.

Slika 3

Glavne prednosti CBGA ambalaže su: (1) Ima odlična električna i termička svojstva. (2) Ima dobre performanse zaptivanja. (3) U poređenju sa QFP uređajima, CBGA su manje podložni mehaničkim oštećenjima. (4) Pogodno za elektronske montažne aplikacije sa I/O brojevima većim od 250. Osim toga, budući da se veza između silikonske pločice CBGA i višeslojne keramike može povezati flip-čipom, može postići veću gustinu međupovezivanja nego žičana veza. U mnogim slučajevima, posebno u aplikacijama s velikim I/O brojem, veličina silikona ASIC-a ograničena je veličinom jastučića za spajanje žice. Veličina se može dodatno smanjiti bez žrtvovanja funkcionalnosti, čime se smanjuju troškovi. Razvoj CBGA tehnologije nije mnogo težak, a njen glavni izazov je kako učiniti da se CBGA široko koristi u različitim oblastima industrije elektronskih sklopova. Prvo, mora se garantovati pouzdanost CBGA paketa u industrijskom okruženju masovne proizvodnje. Drugo, cijena CBGA paketa mora biti uporediva sa drugim BGA paketima. Zbog složenosti i relativno visoke cijene CBGA pakovanja, CBGA je ograničen na elektronske proizvode sa visokim performansama i visokim zahtjevima za I/O brojem. Osim toga, zbog veće težine CBGA paketa od drugih tipova BGA paketa, njihova primjena u prijenosnim elektroničkim proizvodima je također ograničena.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, također poznat kao SCC (Solder Column Carrier), je još jedan oblik CBGA kada je veličina keramičkog tijela veća od 32 mm × 32 mm (vidi sliku 4). Donja površina keramičkog nosača nije povezana sa kuglicama za lemljenje već sa 90Pb/10Sn stubovima za lemljenje. Niz lemljenih stubova može biti u potpunosti ili djelimično raspoređen. Uobičajeni prečnik lemnog stuba je oko 0,5 mm, a visina oko 2,21 mm. Uobičajeni razmak između nizova stubova je 1,27 mm. Postoje dva oblika CCGA, jedan je da su stub za lemljenje i dno keramike povezani eutektičkim lemom, a drugi je fiksna struktura livenog tipa. Lemni stup CCGA može izdržati naprezanje uzrokovano neusklađenošću koeficijenta termičkog širenja TCE PCB-a i keramičkog nosača. Veliki broj testova pouzdanosti potvrdio je da CCGA sa veličinom pakovanja manjom od 44 mm × 44 mm može ispuniti standardne industrijske standardne specifikacije ispitivanja termičkog ciklusa. Prednosti i nedostaci CCGA i CBGA su vrlo slični, jedina očigledna razlika je u tome što su lemni stubovi CCGA podložniji mehaničkim oštećenjima tokom procesa montaže od lemnih kuglica CBGA. Neki elektronski proizvodi su počeli da koriste CCGA pakete, ali CCGA paketi sa I/O brojevima između 626 i 1225 još uvek nisu masovno proizvedeni, a CCGA paketi sa I/O brojevima većim od 2000 su još uvek u razvoju.

Slika 4

1.4 TBGA (Tape Ball Grid Array)

TBGA, takođe poznat kao ATAB (Araay Tape Automated Bonding), je relativno nova vrsta paketa BGA (vidi sliku 6). Nosač TBGA je bakar/poliimid/bakar dvoslojna metalna traka. Gornja površina nosača je raspoređena bakrenim žicama za prijenos signala, a druga strana se koristi kao sloj uzemljenja. Veza između silikonske pločice i nosača može se ostvariti flip-chip tehnologijom. Nakon što je veza između silikonske pločice i nosača završena, silicijumska pločica se inkapsulira kako bi se spriječila mehanička oštećenja. Prelazni spojevi na nosaču igraju ulogu povezivanja dviju površina i realizacije prijenosa signala, a kuglice za lemljenje su povezane sa via jastučićima kroz proces mikro zavarivanja sličan spajanju žice kako bi se formirao niz kuglica za lemljenje. Na gornju površinu nosača je zalijepljen armaturni sloj kako bi se paketu pružila krutost i osigurala koplanarnost paketa. Hladnjak je općenito povezan sa stražnjom stranom flip čipa toplinski provodljivim ljepilom kako bi se pružile dobre toplinske karakteristike pakovanja. Sastav kuglice za lemljenje TBGA je 90Pb/10Sn, prečnik kuglice za lemljenje je oko 0,65 mm, a tipični koraci za lemljenje su 1,0 mm, 1,27 mm i 1,5 mm. Sklop između TBGA i PCB-a je 63Sn/37Pb eutektički lem. TBGA se takođe mogu sastaviti koristeći postojeću opremu za površinsku montažu i procese koristeći slične metode sastavljanja kao CBGA. Danas je broj I/O-ova u najčešće korišćenom TBGA paketu manji od 448. Proizvodi poput TBGA736 su lansirani, a neke velike strane kompanije razvijaju TBGA sa brojem I/O-ova većim od 1000. Prednosti ovog TBGA paketi su: ① Lakši je i manji od većine drugih tipova BGA paketa (posebno paketa sa većim I/O brojem). ②Ima bolja električna svojstva od QFP i PBGA paketa. ③ Pogodno za masovnu elektronsku montažu. Osim toga, ovaj paket koristi flip-chip formu visoke gustoće kako bi ostvario vezu između silikonskog čipa i nosača, tako da TBGA ima mnoge prednosti kao što je nizak šum signala, jer koeficijent termičke ekspanzije TCE štampane ploče i armaturni sloj u TBGA paketu u osnovi se međusobno slažu. Stoga utjecaj na pouzdanost TBGA lemnih spojeva nakon montaže nije velik. Glavni problem na koji se susreće kod TBGA ambalaže je utjecaj apsorpcije vlage na ambalažu. Problem sa kojim se susreću TBGA aplikacije je kako zauzeti mjesto u polju elektronskog sklapanja. Prvo, pouzdanost TBGA mora biti dokazana u okruženju masovne proizvodnje, a drugo, cijena TBGA ambalaže mora biti uporediva sa PBGA ambalažom. Zbog složenosti i relativno visokih troškova pakovanja TBGA, TBGA se uglavnom koriste u elektronskim proizvodima visokih performansi i velikog broja I/O. 2 Preklopni čip: Za razliku od drugih uređaja za površinsku montažu, flip čip nema paket, a niz interkonektora je raspoređen na površini silikonskog čipa, zamjenjujući oblik povezivanja žice, a silikonski čip je direktno montiran na PCB u obrnuti način. Preklopni čip više ne treba da vodi I/O terminale iz silicijumskog čipa u okolinu, dužina interkonekcije je znatno skraćena, RC kašnjenje je smanjeno, a električne performanse su efektivno poboljšane. Postoje tri glavne vrste flip-chip veza: C4, DC4 iFCAA.