Máy Reflow BGA

Máy làm lại BGA tự động DH-A2 để sửa chữa các chip khác nhau

1. C4 (Kết nối chip thu gọn có kiểm soát Thu gọn kết nối chip có kiểm soát)

C4 là một dạng tương tự như BGA sân siêu mịn (xem Hình 1). Cao độ chung của mảng bi hàn được kết nối với tấm silicon là 0. 203-0. 254mm, đường kính của bi hàn là 0. 102-0. 127mm, và thành phần bóng hàn là 97Pb / 3Sn. Những viên bi hàn này có thể được phân phối hoàn toàn hoặc một phần trên tấm silicon. Vì gốm sứ có thể chịu được nhiệt độ nóng chảy cao hơn, nên gốm sứ được sử dụng làm chất nền cho các kết nối C4. Thông thường, các miếng kết nối mạ Au hoặc Sn được phân phối trước trên bề mặt của đồ gốm, và sau đó các kết nối chip lật ở dạng C4 được thực hiện. Không thể sử dụng kết nối C4 và có thể sử dụng thiết bị và quy trình lắp ráp hiện có để lắp ráp vì nhiệt độ nóng chảy của bi hàn 97Pb / 3Sn là 320 độ và không có thành phần hàn nào khác trong cấu trúc kết nối sử dụng kết nối C4 . Trong kết nối C4, thay vì rò rỉ keo hàn, in thông lượng nhiệt độ cao được sử dụng. Đầu tiên, dòng nhiệt độ cao được in trên các miếng đệm của chất nền hoặc các viên bi hàn của miếng silicon, sau đó các viên bi hàn trên miếng silicon và các miếng đệm tương ứng trên chất nền được căn chỉnh chính xác và đủ độ bám dính được cung cấp bởi từ thông để duy trì vị trí tương đối cho đến khi hoàn thành quá trình hàn nóng chảy lại. Nhiệt độ làm nóng lại được sử dụng cho kết nối C4 là 360 độ. Ở nhiệt độ này, các viên bi hàn bị nóng chảy và tấm silicon ở trạng thái "lơ lửng". Do sức căng bề mặt của vật hàn, tấm silicon sẽ tự động điều chỉnh vị trí tương đối của bi hàn và miếng đệm, và cuối cùng vật hàn sẽ xẹp xuống. đến một độ cao nhất định để tạo thành một điểm kết nối. Phương thức kết nối C4 chủ yếu được sử dụng trong các gói CBGA và CCGA. Ngoài ra, một số nhà sản xuất cũng sử dụng công nghệ này trong các ứng dụng mô-đun đa chip gốm (MCM-C). Số lượng I / Os sử dụng kết nối C4 ngày nay ít hơn 1500 và một số công ty dự kiến ​​phát triển I / Os vượt quá 3000. Ưu điểm của kết nối C4 là: (1) Nó có các đặc tính điện và nhiệt tuyệt vời. (2) Trong trường hợp sân bóng trung bình, số lượng I / O có thể rất cao. (3) Không bị giới hạn bởi kích thước miếng đệm. (4) Nó có thể phù hợp để sản xuất hàng loạt. (5) Kích thước và trọng lượng có thể được giảm đáng kể. Ngoài ra, kết nối C4 chỉ có một giao diện kết nối giữa tấm silicon và đế, có thể cung cấp đường truyền tín hiệu ngắn nhất và ít nhiễu nhất, và số lượng giao diện giảm làm cho cấu trúc đơn giản và đáng tin cậy hơn. Vẫn còn nhiều thách thức kỹ thuật trong kết nối C4 và việc áp dụng nó vào các sản phẩm điện tử vẫn còn khó khăn. Kết nối C4 chỉ có thể được áp dụng cho nền gốm và chúng sẽ được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm có hiệu suất cao, số lượng I / O cao, chẳng hạn như CBGA, CCGA và MCM-C.

Hình 1

2 DCA (Đính kèm chip trực tiếp)

Tương tự như C4, DCA là một kết nối siêu mịn (xem Hình 2). Tấm silicon của DCA và silicon wafer ở kết nối C4 có cấu trúc giống nhau. Sự khác biệt giữa cả hai nằm ở sự lựa chọn chất nền. Chất nền được sử dụng trong DCA là vật liệu in điển hình. Thành phần bóng hàn của DCA là 97Pb / 3Sn và chất hàn trên đệm kết nối là chất hàn eutectic (37Pb / 63Sn). Đối với DCA, vì khoảng cách chỉ là 0. 203-0. 254mm, rất khó để chất hàn eutectic rò rỉ trên các miếng kết nối, vì vậy thay vì in bằng chất hàn, hàn chì thiếc được mạ trên đầu của miếng kết nối trước khi lắp ráp. Khối lượng chất hàn trên tấm đệm rất nghiêm ngặt, thường hàn nhiều hơn các thành phần cao độ siêu mịn khác. Vật hàn có độ dày 0. 051-0. 102mm trên đệm kết nối thường hơi hình vòm vì nó đã được mạ trước. Nó phải được làm phẳng trước khi vá, nếu không nó sẽ ảnh hưởng đến sự liên kết đáng tin cậy của bi hàn và miếng đệm.

Hình 2

Loại kết nối này có thể đạt được với các thiết bị và quy trình gắn trên bề mặt hiện có. Đầu tiên, chất lỏng được phân phối vào các tấm silicon bằng cách in, sau đó các tấm wafer được gắn và cuối cùng là nung chảy lại. Nhiệt độ nóng chảy lại được sử dụng trong lắp ráp DCA là khoảng 220 độ, thấp hơn điểm nóng chảy của bóng hàn nhưng cao hơn điểm nóng chảy của chất hàn eutectic trên miếng kết nối. Các viên bi hàn trên chip silicon hoạt động như một giá đỡ cứng. Một kết nối mối hàn được hình thành giữa quả bóng và miếng đệm. Đối với mối hàn được tạo thành với hai thành phần Pb / Sn khác nhau, giao diện giữa hai vật hàn không thực sự rõ ràng trong mối hàn, nhưng một vùng chuyển tiếp trơn tru từ 97Pb / 3Sn đến 37Pb / 63Sn được hình thành. Do sự hỗ trợ cứng của các viên bi hàn, các viên bi hàn không "sụp đổ" trong cụm DCA, mà còn có các đặc tính tự điều chỉnh. DCA đã bắt đầu được áp dụng, số lượng I / Os chủ yếu dưới 350 và một số công ty có kế hoạch phát triển hơn 500 I / Os. Động lực cho sự phát triển công nghệ này không phải là số lượng I / O cao hơn, mà chủ yếu là giảm kích thước, trọng lượng và chi phí. Các đặc điểm của DCA rất giống C4. Vì DCA có thể sử dụng công nghệ gắn kết bề mặt hiện có để thực hiện kết nối với PCB, nên có rất nhiều ứng dụng có thể sử dụng công nghệ này, đặc biệt là trong ứng dụng của các sản phẩm điện tử cầm tay. Tuy nhiên, không thể nói quá những ưu điểm của công nghệ DCA. Vẫn còn nhiều thách thức kỹ thuật trong sự phát triển của công nghệ DCA. Không có nhiều nhà lắp ráp sử dụng công nghệ này trong thực tế sản xuất, và họ đều đang cố gắng nâng cao trình độ công nghệ để mở rộng ứng dụng DCA. Vì kết nối DCA chuyển những phức tạp liên quan đến mật độ cao đó sang PCB, nó làm tăng khó khăn trong quá trình sản xuất PCB. Ngoài ra, có rất ít nhà sản xuất chuyên sản xuất các tấm silicon với bi hàn. Vẫn còn rất nhiều vấn đề đáng phải quan tâm và chỉ khi giải quyết được những vấn đề này thì công nghệ DCA mới được thúc đẩy.

3. FCAA (Flip Chip Adhesive Attachment) Có nhiều hình thức kết nối FCAA, và nó vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu. Kết nối giữa tấm silicon và đế không sử dụng chất hàn mà thay vào đó là keo. Đáy của chip silicon trong kết nối này có thể có bóng hàn hoặc cấu trúc như vết hàn. Chất kết dính được sử dụng trong FCAA bao gồm loại đẳng hướng và dị hướng, tùy thuộc vào điều kiện kết nối trong ứng dụng thực tế. Ngoài ra, việc lựa chọn chất nền thường bao gồm gốm sứ, vật liệu bảng in và bảng mạch linh hoạt. Công nghệ này vẫn chưa hoàn thiện và sẽ không được phát triển thêm ở đây.