BGA Ic машина за реболинг

Висок клас и напълно автоматична машина за преработване на BGA, използвана за тези фирми за бордове

Включително, но не само, чиповете по-долу:

Четирите основни типа BGA са описани по отношение на техните структурни характеристики и други аспекти.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, известен като OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), е най-често срещаният тип BGA пакет (вижте Фигура 1). Носителят на PBGA е обикновен субстрат за печатна платка, като FR-4, BT смола и т.н. Силиконовата пластина е свързана към горната повърхност на носителя чрез свързване на тел и след това формована с пластмаса и спойка топка от евтектичен състав (37Pb/63Sn) е свързана към долната повърхност на носача. Решетката от сферични спойки може да бъде изцяло или частично разпределена върху долната повърхност на устройството (вижте Фигура 2). Обичайният размер на топката за спояване е около 0.75 до 0.89 mm, а стъпката на сферичната топка е 1.0 mm, 1.27 mm и 1.5 mm.

Фигура 2

PBGA могат да бъдат сглобени със съществуващо оборудване и процеси за повърхностен монтаж. Първо, пастата за запояване на евтектичния компонент се отпечатва върху съответните подложки на печатни платки чрез метода на печат на шаблони и след това топките за запояване PBGA се притискат в пастата за запояване и се преформатират. Това е евтектичен припой, така че по време на процеса на претопяване топката за спояване и спояващата паста са евтектични. Поради теглото на устройството и ефекта на повърхностното напрежение, топката за запояване се свива, за да се намали празнината между дъното на устройството и печатната платка, а спойката е елипсоидна след втвърдяване. Днес PBGA169~313 се произвеждат масово и големите компании непрекъснато разработват PBGA продукти с по-висок брой I/O. Очаква се броят на I/O да достигне 600~1000 през последните две години.

Основните предимства на пакета PBGA:

① PBGA може да се произвежда с помощта на съществуваща технология за сглобяване и суровини, а цената на целия пакет е относително ниска. ② В сравнение с устройствата QFP, той е по-малко податлив на механични повреди. ③Приложимо за масов електронен монтаж. Основните предизвикателства на технологията PBGA са да се осигури копланарност на пакета, да се намали абсорбцията на влага и да се предотврати феноменът "пуканки" и да се решат проблемите с надеждността, причинени от увеличаването на размера на силиконовата матрица, за пакети с по-голям I/O брой, PBGA технологията ще бъде по-трудна. Тъй като материалът, използван за носителя, е субстратът на печатната платка, коефициентът на топлинно разширение (TCE) на PCB и PBGA носителите в сглобката е почти еднакъв, така че по време на процеса на запояване с препълване почти няма напрежение върху спойките и надеждността на спойките Въздействието също е по-малко. Проблемът, с който се сблъскват PBGA приложенията днес, е как да продължат да намаляват разходите за PBGA опаковки, така че PBGA все още да може да спести пари от QFP в случай на по-нисък I/O брой.

1.2 CBGA (Решетка с керамична топка)

CBGA също така обикновено се нарича SBC (Solder Ball Carrier) и е вторият тип BGA пакет (вижте Фигура 3). Силициевата пластина на CBGA е свързана към горната повърхност на многослойния керамичен носител. Връзката между силиконовата пластина и многослойния керамичен носител може да бъде в две форми. Първият е, че слоят на веригата на силиконовата пластина е обърнат нагоре и връзката се осъществява чрез заваряване под налягане с метална тел. Другото е, че слоят на веригата на силиконовата пластина е обърнат надолу и връзката между силиконовата пластина и носителя се осъществява чрез флип-чип структура. След завършване на свързването на силиконовата пластина, силиконовата пластина се капсулира с пълнител като епоксидна смола, за да се подобри надеждността и да се осигури необходимата механична защита. Върху долната повърхност на керамичния носител е свързан 90Pb/10Sn решетка от сферични спойки. Разпределението на масива от сферични спойки може да бъде напълно разпределено или частично разпределено. Размерът на топките за запояване обикновено е около 0,89 mm, а разстоянието варира от компания до компания. Често срещани от 1,0 мм и 1,27 мм. PBGA устройствата също могат да бъдат сглобени със съществуващо оборудване и процеси за сглобяване, но целият процес на сглобяване е различен от този на PBGA поради различните компоненти на топка за запояване от PBGA. Температурата на претопяване на евтектичната спояваща паста, използвана в сглобяването на PBGA, е 183 градуса, докато температурата на топене на топките за спояване на CBGA е около 300 градуса. Повечето от съществуващите процеси на префлояване за повърхностен монтаж се преформатират при 220 градуса. При тази температура на претопяване се разтопява само спойката. паста, но топките на припоя не са разтопени. Следователно, за да се образуват добри спояващи съединения, количеството спояваща паста, което се пропуска върху подложките, е по-голямо от това на PBGA. Спойки. След преформатиране, евтектичният припой съдържа топките за спояване, за да образуват спойващи съединения, а топките за спояване действат като твърда опора, така че празнината между дъното на устройството и печатната платка обикновено е по-голяма от тази на PBGA. Спойките на CBGA се образуват от две различни припои с Pb/Sn състав, но интерфейсът между евтектичния припой и топките за припой всъщност не е очевиден. Обикновено металографският анализ на спойките може да се види в областта на интерфейса. Образува се преходна област от 90Pb/10Sn към 37Pb/63Sn. Някои продукти са приели CBGA опаковани устройства с I/O брой от 196 до 625, но приложението на CBGA все още не е широко разпространено и разработването на CBGA пакети с по-висок I/O брой също е в застой, главно поради съществуването на CBGA монтаж. Несъответствието на термичния коефициент на разширение (TCE) между печатната платка и многослойния керамичен носител е проблем, който кара спойките на CBGA с по-големи размери на опаковката да се повредят по време на топлинен цикъл. Чрез голям брой тестове за надеждност беше потвърдено, че CBGA с размер на опаковката, по-малък от 32 mm × 32 mm, могат да отговорят на индустриалните стандартни спецификации за изпитване на термичен цикъл. Броят на I/O на CBGA е ограничен до по-малко от 625. За керамични опаковки с размер над 32 mm × 32 mm трябва да се имат предвид други видове BGA.

Фигура 3

Основните предимства на опаковката CBGA са: (1) Има отлични електрически и термични свойства. (2) Има добро уплътняване. (3) В сравнение с QFP устройствата, CBGA са по-малко податливи на механични повреди. (4) Подходящ за приложения за електронно сглобяване с I/O номера, по-големи от 250. Освен това, тъй като връзката между силиконовата пластина на CBGA и многослойната керамика може да бъде свързана чрез флип-чип, може да се постигне по-висока плътност на взаимното свързване отколкото връзката за свързване на проводници. В много случаи, особено в приложения с голям брой I/O, размерът на силикона на ASIC е ограничен от размера на подложките за свързване на проводници. Размерът може да бъде намален допълнително, без да се жертва функционалността, като по този начин се намаляват разходите. Разработването на технологията CBGA не е много трудно и основното предизвикателство е как CBGA да се използва широко в различни области на индустрията за електронно сглобяване. Първо, трябва да се гарантира надеждността на пакета CBGA в промишлена среда за масово производство. Второ, цената на CBGA пакета трябва да бъде сравнима с други BGA пакети. Поради сложността и относително високата цена на опаковките на CBGA, CBGA е ограничен до електронни продукти с висока производителност и високи изисквания за I/O брой. В допълнение, поради по-голямото тегло на пакетите CBGA в сравнение с други видове пакети BGA, приложението им в преносими електронни продукти също е ограничено.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, известен също като SCC (Solder Column Carrier), е друга форма на CBGA, когато размерът на керамичното тяло е по-голям от 32 mm × 32 mm (вижте Фигура 4). Долната повърхност на керамичния носител не е свързана с топки за спояване, а с колони за спояване 90Pb/10Sn. Решетката на стълбовете за запояване може да бъде напълно разпределена или частично разпределена. Диаметърът на стълба на обикновената спойка е около 0,5 мм, а височината е около 2,21 мм. Типично разстояние между колоните от 1,27 mm. Има две форми на CCGA, едната е, че колоната за запояване и дъното на керамиката са свързани с евтектична спойка, а другата е неподвижна структура от лят тип. Спойката на CCGA може да издържи напрежението, причинено от несъответствието на коефициента на термично разширение TCE на PCB и керамичния носител. Голям брой тестове за надеждност потвърдиха, че CCGA с размер на опаковката по-малък от 44 mm × 44 mm може да отговори на стандартните за индустрията спецификации за изпитване на термичен цикъл. Предимствата и недостатъците на CCGA и CBGA са много сходни, единствената очевидна разлика е, че спойките на CCGA са по-податливи на механични повреди по време на процеса на сглобяване, отколкото спояващите топки на CBGA. Някои електронни продукти са започнали да използват CCGA пакети, но CCGA пакети с I/O номера между 626 и 1225 все още не са масово произведени, а CCGA пакети с I/O номера над 2000 все още са в процес на разработка.

Фигура 4

1.4 TBGA (лентова решетъчна топка)

TBGA, известен също като ATAB (Araay Tape Automated Bonding), е сравнително нов тип опаковка BGA (вижте Фигура 6). Носителят на TBGA е медна/полиимидна/медна двуслойна метална лента. Горната повърхност на носача е разпределена с медни проводници за предаване на сигнал, а другата страна се използва като заземен слой. Връзката между силиконовата пластина и носителя може да се осъществи чрез технологията flip-chip. След като връзката между силиконовата пластина и носителя е завършена, силиконовата пластина се капсулира, за да се предотврати механична повреда. Отворите на носача играят ролята на свързване на двете повърхности и реализиране на предаване на сигнала, а топчетата за запояване са свързани към подложките за преходни отвори чрез процес на микрозаваряване, подобен на свързване на тел, за да се образува масив от топчета за запояване. Подсилващ слой е залепен към горната повърхност на носача, за да осигури твърдост на опаковката и да осигури копланарност на опаковката. Радиаторът обикновено е свързан към задната страна на флип чипа с топлопроводимо лепило, за да осигури добри топлинни характеристики на опаковката. Съставът на топката за спояване на TBGA е 90Pb/10Sn, диаметърът на топката за спояване е около 0,65 mm, а типичните стъпки на топката за спояване са 1,0 mm, 1,27 mm и 1,5 мм. Сглобката между TBGA и PCB е евтектична спойка 63Sn/37Pb. TBGA също могат да бъдат сглобени с помощта на съществуващо оборудване за повърхностен монтаж и процеси, като се използват подобни методи на сглобяване на CBGA. В днешно време броят на I/O в често използвания пакет TBGA е по-малък от 448. Продукти като TBGA736 бяха пуснати на пазара и някои големи чуждестранни компании разработват TBGA с брой I/O над 1000. Предимствата на TBGA пакетите са: ① Той е по-лек и по-малък от повечето други типове BGA пакети (особено пакетът с по-голям брой I/O). ②Има по-добри електрически свойства от пакетите QFP и PBGA. ③ Подходящ за масов електронен монтаж. В допълнение, този пакет използва форма на флип-чип с висока плътност, за да реализира връзката между силициевия чип и носителя, така че TBGA има много предимства като нисък шум на сигнала, тъй като коефициентът на топлинно разширение TCE на печатната платка и подсилващият слой в пакета TBGA основно съвпада един с друг. Следователно влиянието върху надеждността на спойките на TBGA след сглобяването не е голямо. Основният проблем, срещан при опаковките TBGA, е въздействието на абсорбцията на влага върху опаковката. Проблемът, който срещат приложенията на TBGA, е как да заемат място в областта на електронното сглобяване. Първо, надеждността на TBGA трябва да бъде доказана в среда за масово производство, и второ, цената на TBGA опаковката трябва да бъде сравнима с PBGA опаковката. Поради сложността и сравнително високите разходи за опаковане на TBGA, TBGA се използват главно във високопроизводителни електронни продукти с голям I/O брой. 2 Flip Chip: За разлика от други устройства за повърхностен монтаж, flip чипът няма опаковка и масивът за свързване е разпределен върху повърхността на силициевия чип, замествайки формата за свързване на проводници, а силициевият чип е директно монтиран върху PCB в обърнат начин. Вече не е необходимо обръщащият се чип да извежда входно/изходните клеми от силициевия чип към околната среда, дължината на взаимното свързване е значително скъсена, забавянето на RC е намалено и електрическата производителност е ефективно подобрена. Има три основни типа флип-чип връзки: C4, DC4 иFCAA.