Máy đánh bóng BGA Ic

Máy làm lại BGA cao cấp và hoàn toàn tự động được sử dụng cho các công ty corss-boarder

Bao gồm nhưng không giới hạn những chip như sau:

Bốn loại BGA cơ bản được mô tả về đặc điểm cấu trúc của chúng và các khía cạnh khác.

1.1 PBGA (Mảng lưới bóng bằng nhựa) PBGA, thường được gọi là OMPAC (Mảng lưới phủ nhựa), là loại phổ biến nhất của gói BGA (xem Hình 1). Chất mang PBGA là chất nền bảng in phổ biến, chẳng hạn như FR -4, nhựa BT, v.v ... Tấm silicon được kết nối với bề mặt trên của chất mang bằng liên kết dây, sau đó được đúc bằng nhựa và hàn mảng bóng của thành phần eutectic (37Pb / 63Sn) được kết nối với bề mặt dưới của sóng mang. Mảng bi hàn có thể được phân bố toàn bộ hoặc một phần trên bề mặt dưới cùng của thiết bị (xem Hình 2). Kích thước viên bi hàn thông thường là khoảng 0. 75 đến 0. 89 mm và chiều dài viên bi hàn là 1. 0 mm, 1,27 mm và 1,5 mm.

Hình 2

PBGA có thể được lắp ráp với các thiết bị và quy trình gắn trên bề mặt hiện có. Đầu tiên, bột hàn thành phần eutectic được in trên các miếng PCB tương ứng bằng phương pháp in stencil, sau đó các viên bi hàn PBGA được ép vào trong chất hàn và được nung lại. Nó là một chất hàn eutectic, vì vậy trong quá trình nung chảy lại, bi hàn và keo hàn là eutectic. Do trọng lượng của thiết bị và tác dụng của sức căng bề mặt, viên bi hàn xẹp xuống để giảm khoảng cách giữa đáy thiết bị và PCB, và mối nối hàn có dạng elip sau khi đông đặc. Ngày nay, PBGA169 ~ 313 đã được sản xuất hàng loạt và các công ty lớn đang không ngừng phát triển các sản phẩm PBGA với số lượng I / O cao hơn. Dự kiến, số lượng I / O sẽ đạt 600 ~ 1000 trong hai năm qua.

Các ưu điểm chính của gói PBGA:

① PBGA có thể được sản xuất bằng công nghệ lắp ráp và nguyên liệu hiện có, và chi phí của toàn bộ gói sản phẩm tương đối thấp. ② So với các thiết bị QFP, nó ít bị hư hỏng cơ học hơn. ③ Áp dụng cho lắp ráp điện tử hàng loạt. Những thách thức chính của công nghệ PBGA là đảm bảo độ đồng đều của gói, giảm độ hút ẩm và ngăn hiện tượng "bỏng ngô" và giải quyết các vấn đề về độ tin cậy do tăng kích thước khuôn silicon, đối với các gói có số lượng I / O cao hơn, công nghệ PBGA sẽ khó khăn hơn. Vì vật liệu được sử dụng cho vật liệu mang là chất nền của bảng in, hệ số giãn nở nhiệt (TCE) của vật mang PCB và PBGA trong lắp ráp gần như giống nhau, vì vậy trong quá trình hàn lại, hầu như không có ứng suất nào trên mối hàn, và độ tin cậy của mối hàn Tác động cũng nhỏ hơn. Vấn đề mà các ứng dụng PBGA gặp phải ngày nay là làm thế nào để tiếp tục giảm chi phí đóng gói PBGA, để PBGA vẫn có thể tiết kiệm tiền hơn QFP trong trường hợp số lượng I / O thấp hơn.

1.2 CBGA (Mảng lưới bóng gốm)

CBGA cũng thường được gọi là SBC (Chất mang bóng hàn) và là loại gói BGA thứ hai (xem Hình 3). Tấm silicon của CBGA được kết nối với bề mặt trên của vật mang gốm nhiều lớp. Sự kết nối giữa wafer silicon và vật mang sứ nhiều lớp có thể ở hai dạng. Đầu tiên là lớp mạch của tấm silicon hướng lên trên, và kết nối được thực hiện bằng hàn áp lực dây kim loại. Điểm khác là lớp mạch của tấm silicon hướng xuống dưới, và kết nối giữa tấm silicon và vật mang được thực hiện bằng cấu trúc con chip lật. Sau khi kết nối wafer silicon hoàn thành, wafer silicon được bao bọc bằng chất độn như nhựa epoxy để cải thiện độ tin cậy và cung cấp sự bảo vệ cơ học cần thiết. Trên bề mặt dưới của vật mang sứ, một mảng bi hàn 9 0 Pb / 1 0 Sn được kết nối. Sự phân bố của mảng bóng hàn có thể được phân phối toàn bộ hoặc phân phối một phần. Kích thước của bóng hàn thường khoảng 0,89mm và khoảng cách giữa các công ty khác nhau. Phổ biến là 1,0mm và 1,27mm. Các thiết bị PBGA cũng có thể được lắp ráp với các thiết bị và quy trình lắp ráp hiện có, nhưng toàn bộ quy trình lắp ráp khác với PBGA do các thành phần bi hàn khác nhau từ PBGA. Nhiệt độ nóng chảy của bột hàn eutectic được sử dụng trong lắp ráp PBGA là 183 độ, trong khi nhiệt độ nóng chảy của bóng hàn CBGA là khoảng 300 độ. Hầu hết các quy trình chỉnh lại bề mặt gắn kết hiện tại được chỉnh lại ở 220 độ. Ở nhiệt độ nung chảy lại này, chỉ có vật hàn bị nóng chảy. nhưng viên bi hàn không bị chảy. Do đó, để tạo thành các mối hàn tốt, lượng bột hàn bị bỏ sót trên các tấm đệm lớn hơn so với PBGA. Mối hàn. Sau khi nung chảy lại, vật liệu hàn eutectic chứa các viên bi hàn để tạo thành các khớp hàn và các viên bi hàn hoạt động như một giá đỡ cứng, do đó, khoảng cách giữa đáy của thiết bị và PCB thường lớn hơn so với PBGA. Các mối hàn của CBGA được hình thành bởi hai vật liệu hàn có thành phần Pb / Sn khác nhau, nhưng giao diện giữa vật hàn eutectic và bóng hàn thực sự không rõ ràng. Thông thường, phân tích kim loại của các mối hàn có thể được nhìn thấy trong khu vực giao diện. Một vùng chuyển tiếp được hình thành từ 90Pb / 10Sn đến 37Pb / 63Sn. Một số sản phẩm đã áp dụng các thiết bị đóng gói CBGA với số lượng I / O từ 196 đến 625, nhưng việc áp dụng CBGA vẫn chưa phổ biến và việc phát triển các gói CBGA có số lượng I / O cao hơn cũng bị đình trệ, chủ yếu là do sự tồn tại của Lắp ráp CBGA. Hệ số giãn nở nhiệt (TCE) không phù hợp giữa PCB và vật mang gốm đa lớp là một vấn đề khiến các mối nối hàn CBGA với kích thước gói lớn hơn bị lỗi trong quá trình chu kỳ nhiệt. Thông qua một số lượng lớn các bài kiểm tra độ tin cậy, người ta đã xác nhận rằng CBGA với kích thước gói nhỏ hơn 32mm × 32mm có thể đáp ứng các thông số kỹ thuật kiểm tra chu trình nhiệt tiêu chuẩn của ngành. Số lượng I / Os của CBGA được giới hạn dưới 625. Đối với các gói gốm có kích thước lớn hơn 32mm × 32mm, các loại BGA khác phải được xem xét.

Ngón tay 3

Những ưu điểm chính của bao bì CBGA là: (1) Nó có các đặc tính điện và nhiệt tuyệt vời. (2) Nó có hiệu suất niêm phong tốt. (3) So với các thiết bị QFP, CBGAs ít bị hư hỏng cơ học hơn. (4) Thích hợp cho các ứng dụng lắp ráp điện tử có số I / O lớn hơn 250. Ngoài ra, vì kết nối giữa tấm silicon của CBGA và gốm nhiều lớp có thể được kết nối bằng chip lật, nó có thể đạt được mật độ kết nối cao hơn hơn so với kết nối liên kết dây. Trong nhiều trường hợp, đặc biệt là trong các ứng dụng có số lượng I / O cao, kích thước silicon của ASIC bị giới hạn bởi kích thước của miếng liên kết dây. Kích thước có thể được giảm hơn nữa mà không phải hy sinh chức năng, do đó giảm chi phí. Việc phát triển công nghệ CBGA không quá khó, và thách thức chính của nó là làm thế nào để CBGA được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của ngành lắp ráp điện tử. Đầu tiên, độ tin cậy của gói CBGA trong môi trường công nghiệp sản xuất hàng loạt phải được đảm bảo. Thứ hai, chi phí của gói CBGA phải tương đương với các gói BGA khác. Do sự phức tạp và chi phí tương đối cao của bao bì CBGA, CBGA được giới hạn trong các sản phẩm điện tử có hiệu suất cao và yêu cầu số lượng I / O cao. Ngoài ra, do trọng lượng của gói CBGA nặng hơn các loại gói BGA khác, ứng dụng của chúng trong các sản phẩm điện tử xách tay cũng bị hạn chế.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, còn được gọi là SCC (Vật mang cột hàn), là một dạng khác của CBGA khi kích thước của thân gốm lớn hơn 32mm × 32mm (xem Hình 4). Bề mặt dưới của vật mang sứ không được kết nối với bi hàn mà với 9 0 trụ hàn Pb / 10Sn. Mảng trụ hàn có thể được phân phối toàn bộ hoặc phân phối một phần. Đường kính trụ hàn phổ biến khoảng 0,5mm và chiều cao khoảng 2,21mm. Khoảng cách điển hình giữa các mảng cột là 1,27mm. Có hai dạng CCGA, một là cột hàn và đáy gốm được kết nối bằng hàn eutectic, hai là kết cấu cố định kiểu đúc. Cột hàn CCGA có thể chịu được ứng suất gây ra bởi sự không phù hợp của hệ số giãn nở nhiệt TCE của PCB và vật mang gốm. Một số lượng lớn các bài kiểm tra độ tin cậy đã xác nhận rằng CCGA với kích thước gói nhỏ hơn 44mm × 44mm có thể đáp ứng các thông số kỹ thuật kiểm tra chu trình nhiệt tiêu chuẩn của ngành. Ưu và nhược điểm của CCGA và CBGA là rất giống nhau, điểm khác biệt rõ ràng duy nhất là trụ hàn của CCGA dễ bị hỏng cơ học hơn trong quá trình lắp ráp hơn so với bi hàn của CBGA. Một số sản phẩm điện tử đã bắt đầu sử dụng các gói CCGA, nhưng các gói CCGA có số I / O từ 626 đến 1225 vẫn chưa được sản xuất hàng loạt và các gói CCGA có số I / O lớn hơn 2000 vẫn đang được phát triển.

hinh 4

1.4 TBGA (Mảng lưới bóng băng)

TBGA, còn được gọi là ATAB (Araay Tape Automated Bonding), là một loại gói BGA tương đối mới (xem Hình 6). Vật mang của TBGA là băng hai lớp kim loại đồng / polyimide / đồng. Mặt trên của sóng mang được phân bố các dây đồng để truyền tín hiệu, mặt còn lại được dùng làm lớp tiếp đất. Kết nối giữa tấm silicon và vật mang có thể được thực hiện bằng công nghệ chip lật. Sau khi hoàn thành kết nối giữa tấm silicon và vật mang, tấm silicon được bọc lại để tránh hư hỏng cơ học. Các vias trên sóng mang đóng vai trò kết nối hai bề mặt và thực hiện truyền tín hiệu, và các viên bi hàn được kết nối với các tấm đệm thông qua một quy trình hàn vi mô tương tự như liên kết dây để tạo thành một mảng bóng hàn. Một lớp gia cố được dán lên bề mặt trên cùng của chất mang để tạo độ cứng cho gói hàng và đảm bảo tính đồng bộ của gói hàng. Tản nhiệt thường được kết nối với mặt sau của con chip lật bằng chất kết dính dẫn nhiệt để cung cấp các đặc tính nhiệt tốt cho gói. Thành phần bi hàn của TBGA là 9 0 Pb / 1 0 Sn, đường kính của bi hàn là khoảng 0,65mm và các cao độ mảng bóng hàn điển hình là 1,0mm, 1,27mm và 1,5 mm. Việc lắp ráp giữa TBGA và PCB là chất hàn điện tử 63Sn / 37Pb. TBGA cũng có thể được lắp ráp bằng cách sử dụng thiết bị và quy trình gắn trên bề mặt hiện có sử dụng các phương pháp lắp ráp tương tự như CBGA. Ngày nay, số lượng I / O trong gói TBGA thường được sử dụng ít hơn 448. Các sản phẩm như TBGA736 đã được tung ra thị trường và một số công ty lớn của nước ngoài đang phát triển các TBGA với số lượng I / Os lớn hơn 1000. Ưu điểm của Gói TBGA là: ① Nó ​​nhẹ hơn và nhỏ hơn hầu hết các loại gói BGA khác (đặc biệt là gói có số lượng I / O cao hơn). ②Nó có đặc tính điện tốt hơn gói QFP và PBGA. ③ Thích hợp lắp ráp điện tử hàng loạt. Ngoài ra, gói này sử dụng dạng chip lật mật độ cao để nhận ra kết nối giữa chip silicon và sóng mang, do đó TBGA có nhiều lợi thế như nhiễu tín hiệu thấp, do hệ số giãn nở nhiệt TCE của bảng in và lớp gia cố trong gói TBGA về cơ bản khớp với nhau. Do đó, ảnh hưởng đến độ tin cậy của mối nối hàn TBGA sau khi lắp ráp là không lớn. Vấn đề chính gặp phải trong bao bì TBGA là ảnh hưởng của quá trình hút ẩm trên bao bì. Vấn đề mà các ứng dụng TBGA gặp phải là làm thế nào để có chỗ đứng trong lĩnh vực lắp ráp điện tử. Thứ nhất, độ tin cậy của TBGA phải được chứng minh trong môi trường sản xuất hàng loạt, và thứ hai, giá thành của bao bì TBGA phải tương đương với bao bì PBGA. Do tính phức tạp và chi phí đóng gói tương đối cao của TBGA, TBGA chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm điện tử có hiệu suất cao, số lượng I / O cao. 2 Chip lật: Không giống như các thiết bị gắn trên bề mặt khác, chip lật không có gói và mảng kết nối được phân bố trên bề mặt của chip silicon, thay thế dạng kết nối liên kết dây và chip silicon được gắn trực tiếp trên PCB trong một cách đảo ngược. Con chip lật không còn cần phải dẫn ra các cực I / O từ chip silicon ra xung quanh, độ dài của kết nối được rút ngắn đáng kể, giảm độ trễ RC và cải thiện hiệu suất điện một cách hiệu quả. Có ba loại kết nối chip lật chính: C4, DC4 vàFCAA.