BGA Ic stroj za ponovno kuglanje

Vrhunski i potpuno automatski BGA stroj za preradu koji se koristi za poduzeća koja se bave borbom

Uključujući, ali ne ograničavajući se na dolje navedene čipove:

Četiri osnovne vrste BGA su opisane 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 podloga za tiskanu ploču, kao što je FR-4, BT smola, itd. Silicijska pločica povezana je s gornjom površinom nosača žičanim spajanjem, a zatim oblikovana plastikom i lemljenjem na donju plohu nosača spojen je niz kuglica eutektičkog sastava (37Pb/63Sn). Niz lemnih kuglica može se u potpunosti ili djelomično rasporediti na donjoj površini uređaja (vidi sliku 2). Uobičajena veličina kuglice za lemljenje je oko 0.75 do 0.89 mm, a razmak kuglice za lemljenje je 1.0 mm, 1.27 mm i 1.5 mm.

Slika 2

PBGA se mogu sastaviti s postojećom opremom i procesima za površinsku montažu. Najprije se pasta za lemljenje eutektičke komponente tiska na odgovarajuće PCB jastučiće metodom ispisa šablonom, a zatim se kuglice za lemljenje PBGA utiskuju u pastu za lemljenje i reflowiraju. To je eutektički lem, tako da su tijekom procesa reflowa lemna kuglica i lemna pasta eutektični. Zbog težine uređaja i učinka površinske napetosti, lemna kugla se skuplja kako bi se smanjio razmak između dna uređaja i PCB-a, a lemni spoj je elipsoidan nakon skrućivanja. Danas se PBGA169~313 masovno proizvodi, a velike tvrtke neprestano razvijaju PBGA proizvode s većim I/O brojem. Očekuje se da će broj I/O dosegnuti 600~1000 u posljednje dvije godine.

Glavne prednosti PBGA paketa:

① PBGA se može proizvesti pomoću postojeće tehnologije sklapanja i sirovina, a cijena cijelog paketa je relativno niska. ② U usporedbi s QFP uređajima, manje je osjetljiv na mehanička oštećenja. ③Primjenjivo na masovni elektronički sklop. Glavni izazovi PBGA tehnologije su osigurati koplanarnost paketa, smanjiti apsorpciju vlage i spriječiti fenomen "kokica" i riješiti probleme s pouzdanošću uzrokovane povećanjem veličine silikonske matrice, za pakete s većim I/O brojem, PBGA tehnologija bit će teža. Budući da je materijal korišten za nosač supstrat tiskane ploče, koeficijent toplinske ekspanzije (TCE) PCB i PBGA nosača u sklopu je gotovo isti, tako da tijekom procesa lemljenja reflowom nema gotovo nikakvog opterećenja na lemljeni spojevi, a pouzdanost lemljenih spojeva Utjecaj je također manji. Problem s kojim se danas susreću PBGA aplikacije je kako nastaviti smanjivati ​​troškove PBGA pakiranja, tako da PBGA još uvijek može uštedjeti novac od QFP-a u slučaju manjeg broja I/O.

1.2 CBGA (Ceramic Ball Grid Array)

CBGA se također obično naziva SBC (Solder Ball Carrier) i druga je vrsta BGA paketa (vidi sliku 3). Silicijska pločica CBGA spojena je na gornju površinu višeslojnog keramičkog nosača. Veza između silicijske pločice i višeslojnog keramičkog nosača može biti u dva oblika. Prvi je da je sklopni sloj silicijske pločice okrenut prema gore, a veza se ostvaruje zavarivanjem pritiskom metalne žice. Drugi je da je sloj kruga silicijske pločice okrenut prema dolje, a veza između silicijske pločice i nosača ostvarena je flip-chip strukturom. Nakon što je spoj silicijske pločice dovršen, silicijska pločica se inkapsulira s punilom kao što je epoksidna smola kako bi se poboljšala pouzdanost i pružila potrebna mehanička zaštita. Na donju površinu keramičkog nosača spojen je niz lemljenih kuglica 90Pb/10Sn. Raspodjela niza lemnih kuglica može biti potpuno raspodijeljena ili djelomično raspodijeljena. Veličina kuglica za lemljenje obično je oko 0,89 mm, a razmak se razlikuje od tvrtke do tvrtke. Uobičajeno od 1,0 mm i 1,27 mm. PBGA uređaji također se mogu sastaviti s postojećom opremom i procesima za sastavljanje, ali cijeli proces sastavljanja razlikuje se od onog za PBGA zbog različitih komponenti lemne kuglice od PBGA. Temperatura ponovnog točenja eutektičke paste za lemljenje koja se koristi u PBGA sklopu je 183 stupnja, dok je temperatura taljenja CBGA kuglica za lemljenje oko 300 stupnjeva. Većina postojećih postupaka reflowa za površinsku montažu reflow je na 220 stupnjeva. Na ovoj temperaturi reflowa samo se lem topi. paste, ali kuglice lema nisu otopljene. Stoga, kako bi se formirali dobri lemljeni spojevi, količina paste za lemljenje koja nedostaje na jastučićima je veća od količine PBGA. Lemljeni spojevi. Nakon pretapanja, eutektički lem sadrži lemne kuglice za formiranje lemnih spojeva, a lemne kuglice djeluju kao kruti nosač, tako da je razmak između dna uređaja i PCB-a obično veći nego kod PBGA. Lemljeni spojevi CBGA formiraju se od dva lema različitog sastava Pb/Sn, ali sučelje između eutektičkog lema i lemnih kuglica zapravo nije očito. Obično se metalografska analiza lemljenih spojeva može vidjeti u području sučelja. Formira se prijelazno područje od 90Pb/10Sn do 37Pb/63Sn. Neki su proizvodi usvojili CBGA pakirane uređaje s brojem I/O od 196 do 625, ali primjena CBGA još nije široko rasprostranjena, a razvoj CBGA paketa s većim brojem I/O također je stagnirao, uglavnom zbog postojanja CBGA sklop. Neusklađenost toplinskog koeficijenta širenja (TCE) između PCB-a i višeslojnog keramičkog nosača je problem koji uzrokuje kvar CBGA lemljenih spojeva s većim veličinama paketa tijekom toplinskog ciklusa. Kroz veliki broj testova pouzdanosti, potvrđeno je da CBGA s veličinom paketa manjom od 32 mm × 32 mm mogu zadovoljiti industrijske standardne specifikacije ispitivanja toplinskog ciklusa. Broj ulaza/izlaza CBGA ograničen je na manje od 625. Za keramička pakiranja s veličinom većom od 32 mm × 32 mm moraju se razmotriti druge vrste BGA.

Slika 3

Glavne prednosti CBGA pakiranja su: (1) Ima izvrsna električna i toplinska svojstva. (2) Ima dobre performanse brtvljenja. (3) U usporedbi s QFP uređajima, CBGA su manje osjetljivi na mehanička oštećenja. (4) Prikladno za aplikacije elektroničkih sklopova s ​​I/O brojevima većim od 250. Osim toga, budući da se veza između silicijske pločice CBGA i višeslojne keramike može povezati flip-chipom, može se postići veća gustoća međusobnog povezivanja nego spoj za spajanje žice. U mnogim slučajevima, posebno u aplikacijama s velikim brojem I/O, veličina silicija ASIC-ova ograničena je veličinom žica za spajanje žica. Veličina se može dodatno smanjiti bez žrtvovanja funkcionalnosti, čime se smanjuju troškovi. Razvoj CBGA tehnologije nije jako težak, a njen glavni izazov je kako učiniti CBGA široku primjenu u raznim područjima industrije elektroničkih sklopova. Prvo, mora se zajamčiti pouzdanost CBGA paketa u industrijskom okruženju masovne proizvodnje. Drugo, cijena CBGA paketa mora biti usporediva s drugim BGA paketima. Zbog složenosti i relativno visoke cijene CBGA pakiranja, CBGA je ograničen na elektroničke proizvode s visokim performansama i visokim zahtjevima za I/O brojem. Osim toga, zbog veće težine CBGA paketa od ostalih tipova BGA paketa, njihova je primjena u prijenosnim elektroničkim proizvodima također ograničena.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, također poznat kao SCC (Solder Column Carrier), drugi je oblik CBGA kada je veličina keramičkog tijela veća od 32 mm × 32 mm (vidi sliku 4). Donja površina keramičkog nosača nije spojena na lemne kuglice već na 90Pb/10Sn lemljene stupove. Niz lemljenih stupova može biti potpuno ili djelomično raspoređen. Promjer uobičajenog stupa za lemljenje je oko 0,5 mm, a visina je oko 2,21 mm. Uobičajeni razmak između nizova stupova od 1,27 mm. Postoje dva oblika CCGA, jedan je da su stup lemljenja i dno keramike povezani eutektičkim lemom, a drugi je fiksna struktura lijevanog tipa. Stupac za lemljenje CCGA može izdržati naprezanje uzrokovano neusklađenošću koeficijenta toplinske ekspanzije TCE PCB-a i keramičkog nosača. Velik broj testova pouzdanosti potvrdio je da CCGA s veličinom pakiranja manjom od 44 mm × 44 mm može zadovoljiti standardne specifikacije testa toplinskog ciklusa industrije. Prednosti i nedostaci CCGA i CBGA vrlo su slični, jedina očita razlika je da su lemljeni stupovi CCGA osjetljiviji na mehanička oštećenja tijekom procesa sastavljanja od lemljenih kuglica CBGA. Neki elektronički proizvodi počeli su koristiti CCGA pakete, ali CCGA paketi s I/O brojevima između 626 i 1225 još nisu masovno proizvedeni, a CCGA paketi s I/O brojevima većim od 2000 još su u razvoju.

Slika 4

1.4 TBGA (Tape Ball Grid Array)

TBGA, također poznat kao ATAB (Araay Tape Automated Bonding), relativno je nova vrsta paketa BGA (vidi sliku 6). Nosač TBGA je dvoslojna metalna traka od bakra/poliimida/bakra. Gornja površina nosača razvedena je bakrenim žicama za prijenos signala, a druga strana služi kao sloj uzemljenja. Veza između silicijske pločice i nosača može se ostvariti flip-chip tehnologijom. Nakon što je veza između silicijske pločice i nosača završena, silicijska pločica se inkapsulira kako bi se spriječilo mehaničko oštećenje. Otvori na nosaču igraju ulogu povezivanja dviju površina i ostvarivanja prijenosa signala, a kuglice za lemljenje su spojene na jastučiće prolaza kroz proces mikro zavarivanja sličan spajanju žice kako bi se formirao niz kuglica za lemljenje. Sloj za pojačanje zalijepljen je na gornju površinu nosača kako bi osigurao krutost paketa i osigurao komplanarnost paketa. Hladnjak je općenito spojen sa stražnjom stranom preklopnog čipa toplinski provodljivim ljepilom kako bi se paketu pružile dobre toplinske karakteristike. Sastav kuglice za lemljenje TBGA je 90Pb/10Sn, promjer kuglice za lemljenje je oko 0,65 mm, a tipični razmaci niza kuglica 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 također mogu sastaviti korištenjem postojeće opreme za površinsku montažu i procesa koristeći slične metode sastavljanja kao CBGA. Danas je broj I/O u uobičajeno korištenom TBGA paketu manji od 448. Lansirani su proizvodi kao što je TBGA736, a neke velike strane tvrtke razvijaju TBGA s brojem I/O većim od 1000. Prednosti TBGA paketi su: ① Lakši je i manji od većine drugih tipova BGA paketa (posebno paketa s većim I/O brojem). ②Ima bolja električna svojstva od QFP i PBGA paketa. ③ Prikladno za masovnu elektroničku montažu. Osim toga, ovaj paket koristi flip-chip oblik visoke gustoće za ostvarivanje veze između silikonskog čipa i nosača, tako da TBGA ima mnoge prednosti kao što je nizak šum signala, jer koeficijent toplinskog širenja TCE tiskane ploče i sloj za pojačanje u paketu TBGA u osnovi se podudaraju. Stoga utjecaj na pouzdanost TBGA lemljenih spojeva nakon montaže nije velik. Glavni problem s kojim se susreće TBGA ambalaža je utjecaj upijanja vlage na ambalažu. Problem s kojim se susreću TBGA aplikacije je kako zauzeti mjesto u polju elektroničkog sklapanja. Prvo, pouzdanost TBGA mora biti dokazana u okruženju masovne proizvodnje, a drugo, cijena TBGA pakiranja mora biti usporediva s PBGA pakiranjem. Zbog složenosti i relativno visoke cijene pakiranja TBGA, TBGA se uglavnom koriste u elektroničkim proizvodima visokih performansi s velikim I/O brojem. 2 Flip Chip: Za razliku od drugih uređaja za površinsku montažu, flip chip nema pakiranje, a niz za međusobno povezivanje raspoređen je na površini silikonskog čipa, zamjenjujući oblik spajanja žice, a silikonski čip je izravno montiran na PCB u obrnuti način. Preklopni čip više ne treba izvoditi I/O terminale iz silicijskog čipa u okolinu, duljina međusobnog povezivanja je znatno skraćena, RC kašnjenje je smanjeno, a električna izvedba je učinkovito poboljšana. Postoje tri glavne vrste flip-chip veza: C4, DC4 iFCAA.