BGA Reflow машина

Автоматична BGA преработваща машина DH-A2 за ремонт на различни чипове

1. C4 (Връзка с чип с контролирано свиване Връзка с чип с контролирано свиване)

C4 е форма, подобна на BGA с ултрафина стъпка (вижте Фигура 1). Общата стъпка на масива от топки за запояване, свързани със силиконовата пластина, е 0.203-0.254 mm, диаметърът на топката за запояване е 0.102-0.127 mm и съставът на спойката е 97Pb/3Sn. Тези топчета за запояване могат да бъдат изцяло или частично разпределени върху силиконовата пластина. Тъй като керамиката може да издържи на по-високи температури на претопяване, керамиката се използва като субстрати за C4 връзки. Обикновено по повърхността на керамиката са предварително разпределени свързващи подложки с Au или Sn покритие и след това се изпълняват флип-чип връзки под формата на C4. Връзката C4 не може да се използва и съществуващото монтажно оборудване и процес могат да се използват за сглобяване, тъй като температурата на топене на 97Pb/3Sn топката за спояване е 320 градуса и няма друг състав на спойка в структурата на свързване, използваща C4 връзката . Във връзката C4, вместо изтичане на спояваща паста, се използва печатащ високотемпературен поток. Първо, високотемпературният поток се отпечатва върху подложките на субстрата или топките за запояване на силиконовата пластина, а след това топките за запояване върху силиконовата пластина и съответните подложки върху субстрата са прецизно подравнени и се осигурява достатъчна адхезия от потокът за поддържане на относителната позиция до завършване на запояването чрез претопяване. Температурата на препълване, използвана за връзката C4, е 360 градуса. При тази температура топките на припоя се разтопяват и силиконовата пластина е в "окачено" състояние. Поради повърхностното напрежение на спойката, силиконовата пластина автоматично ще коригира относителната позиция на топката за спойка и подложката и в крайна сметка спойката ще се срути. до определена височина, за да образуват точка на свързване. Методът на свързване C4 се използва главно в пакети CBGA и CCGA. В допълнение, някои производители също използват тази технология в приложения с керамични многочипови модули (MCM-C). Броят на I/O, използващи C4 връзки днес, е по-малко от 1500, а някои компании очакват да разработят I/O над 3000. Предимствата на C4 връзката са: (1) Има отлични електрически и термични свойства. (2) В случай на средна стъпка на топката, I/O броят може да бъде много висок. (3) Не е ограничено от размера на подложката. (4) Може да бъде подходящ за масово производство. (5) Размерът и теглото могат да бъдат значително намалени. В допълнение, връзката C4 има само един интерфейс за свързване между силиконовата пластина и субстрата, който може да осигури най-краткия път за предаване на сигнала с най-малко смущения, а намаленият брой интерфейси прави структурата по-проста и по-надеждна. Все още има много технически предизвикателства във връзката C4 и все още е трудно действително да се приложи към електронни продукти. Връзките C4 могат да се прилагат само към керамични субстрати и ще се използват широко в продукти с висока производителност и голям I/O-брой, като CBGA, CCGA и MCM-C.

Фигура 1

2 DCA (директно свързване на чип)

Подобно на C4, DCA е връзка с ултра фина стъпка (вижте Фигура 2). Силициевата пластина на DCA и силициевата пластина във връзката C4 имат една и съща структура. Разликата между двете е в избора на субстрат. Субстратът, използван в DCA, е типичен материал за печат. Съставът на топката за спояване на DCA е 97Pb/3Sn, а спойката на свързващата площадка е евтектична спойка (37Pb/63Sn). За DCA, тъй като разстоянието е само 0.203-0.254 mm, е доста трудно за евтектична спойка да изтече върху свързващите подложки, така че вместо отпечатване на спояваща паста, върху нея се нанася оловно-калаена спойка горната част на свързващите подложки преди монтажа. Обемът на спойка върху подложката е много строг, обикновено повече спойка в сравнение с други компоненти с ултра фина стъпка. Спойката с дебелина 0.051-0.102 мм на подложката за свързване обикновено има леко куполообразна форма, тъй като е предварително покрита. Трябва да се нивелира преди пластира, в противен случай това ще повлияе на надеждното подравняване на топката за запояване и подложката.

Фигура 2

Този тип връзка може да се постигне със съществуващо оборудване и процеси за повърхностен монтаж. Първо, флюсът се разпределя върху силиконовите пластини чрез отпечатване, след това пластините се монтират и накрая се преформатират. Температурата на преливане, използвана при сглобяването на DCA, е около 220 градуса, което е по-ниско от точката на топене на топките за запояване, но по-високо от точката на топене на евтектичния припой върху свързващите подложки. Топките за спояване на силициевия чип действат като твърди опори. Между топката и подложката се образува спойка. За спойката, образувана с два различни Pb/Sn състава, интерфейсът между двете спойки всъщност не е очевиден в спойката, но се формира плавен преходен регион от 97Pb/3Sn към 37Pb/63Sn. Благодарение на твърдата опора на топките за спояване, топките за спояване не се "срутват" в модула DCA, но също така имат свойства за самокоригиране. DCA започна да се прилага, броят на I/O е основно под 350, а някои компании планират да разработят повече от 500 I/O. Импулсът за развитието на тази технология не е по-високият брой I/O, а предимно намаленията на размера, теглото и цената. Характеристиките на DCA са много подобни на C4. Тъй като DCA може да използва съществуващата технология за повърхностен монтаж, за да реализира връзката с печатната платка, има много приложения, които могат да използват тази технология, особено при приложението на преносими електронни продукти. Въпреки това, предимствата на DCA технологията не могат да бъдат надценени. Все още има много технически предизвикателства в развитието на DCA технологията. Няма много асемблери, които използват тази технология в действителното производство и всички те се опитват да подобрят технологичното ниво, за да разширят приложението на DCA. Тъй като DCA връзката прехвърля тези свързани с висока плътност сложности към PCB, това увеличава трудността на производството на PCB. Освен това има малко производители, специализирани в производството на силициеви пластини с топки за спояване. Все още има много проблеми, на които си струва да се обърне внимание, и само когато тези проблеми бъдат решени, може да се насърчи развитието на DCA технологията.

3. FCAA (Flip Chip Adhesive Attachment) Има много форми на FCAA връзка и тя все още е в ранен етап на развитие. Връзката между силиконовата пластина и субстрата не използва спойка, а лепило. Дъното на силициевия чип в тази връзка може да има топчета за спояване или структури като издатини за спояване. Лепилата, използвани в FCAA, включват изотропни и анизотропни видове, в зависимост от условията на свързване в действителното приложение. В допълнение изборът на субстрати обикновено включва керамика, материали за печатни платки и гъвкави платки. Тази технология все още не е развита и няма да бъде допълнително разработвана тук.