BGA Ic Reballing Makinası

Bu korsan şirketler için kullanılan üst düzey ve tam otomatik BGA yeniden işleme makinesi

Aşağıdaki çipler dahil ancak bunlarla sınırlı değildir:

Dört temel BGA türü, yapısal özellikleri ve diğer yönleri açısından açıklanmıştır.

1.1 PBGA (Plastik Top Izgara Dizisi) Yaygın olarak OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier) olarak bilinen PBGA, en yaygın BGA paketi türüdür (bkz. Şekil 1). PBGA'nın taşıyıcısı, FR -4, BT reçinesi vb. gibi yaygın bir baskılı karton alt tabakadır. Silikon gofret, taşıyıcının üst yüzeyine tel bağlama ile bağlanır ve daha sonra plastik ve bir lehim ile kalıplanır. ötektik bileşimli bilye dizisi (37Pb/63Sn) taşıyıcının alt yüzeyine bağlanmıştır. Lehim topu dizisi, cihazın alt yüzeyine tamamen veya kısmen dağıtılabilir (bkz. Şekil 2). Normal lehim bilyesi boyutu yaklaşık 0.75 ila 0.89 mm'dir ve lehim bilyesi aralığı 1.0mm, 1.27mm ve 1.5mm'dir.

şekil 2

PBGA'lar, mevcut yüzeye montaj ekipmanı ve süreçleri ile birleştirilebilir. İlk olarak, ötektik bileşen lehim pastası, şablon baskı yöntemiyle karşılık gelen PCB pedleri üzerine basılır ve ardından PBGA lehim topları lehim pastasına preslenir ve yeniden akıtılır. Ötektik bir lehimdir, bu nedenle yeniden akış işlemi sırasında lehim topu ve lehim pastası ötektiktir. Cihazın ağırlığından ve yüzey geriliminin etkisinden dolayı lehim topu, cihazın alt kısmı ile PCB arasındaki boşluğu azaltmak için çöker ve katılaşma sonrası lehim eklemi elips şeklindedir. Bugün PBGA169~313 seri üretime geçmiştir ve büyük şirketler sürekli olarak daha yüksek I/O sayılarına sahip PBGA ürünleri geliştirmektedir. G/Ç sayısının son iki yılda 600~1000'e ulaşması bekleniyor.

PBGA paketinin başlıca avantajları:

① PBGA, mevcut montaj teknolojisi ve hammaddeler kullanılarak üretilebilir ve tüm paketin maliyeti nispeten düşüktür. ② QFP cihazlarıyla karşılaştırıldığında mekanik hasara karşı daha az hassastır. ③Kütle elektronik montajına uygulanabilir. PBGA teknolojisinin temel zorlukları, paketin eş düzlemliliğini sağlamak, nem emilimini azaltmak ve "patlamış mısır" fenomenini önlemek ve artan silikon kalıp boyutunun neden olduğu güvenilirlik problemlerini çözmektir, daha yüksek I/O sayılı paketler için PBGA teknolojisi daha zor olacaktır. Taşıyıcı için kullanılan malzeme baskılı kartın alt tabakası olduğundan, montajdaki PCB ve PBGA taşıyıcılarının termal genleşme katsayısı (TCE) hemen hemen aynıdır, bu nedenle reflow lehimleme işlemi sırasında, üzerinde neredeyse hiç stres yoktur. lehim bağlantıları ve lehim bağlantılarının güvenilirliği Etkisi de daha küçüktür. Bugün PBGA uygulamalarının karşılaştığı sorun, PBGA paketleme maliyetinin nasıl düşürülmeye devam edileceğidir, böylece PBGA, daha düşük I/O sayısı durumunda QFP'den hala tasarruf edebilir.

1.2 CBGA (Seramik Top Izgara Dizisi)

CBGA ayrıca yaygın olarak SBC (Lehim Topu Taşıyıcı) olarak da adlandırılır ve ikinci tip BGA paketidir (bkz. Şekil 3). CBGA'nın silikon levhası, çok katmanlı seramik taşıyıcının üst yüzeyine bağlanmıştır. Silikon gofret ile çok katmanlı seramik taşıyıcı arasındaki bağlantı iki şekilde olabilir. Birincisi, silikon gofret devre tabakasının yukarıya bakması ve bağlantının metal tel basınç kaynağı ile gerçekleştirilmesidir. Diğeri ise silikon gofretin devre tabakasının aşağı dönük olması ve silikon gofret ile taşıyıcı arasındaki bağlantının flip-chip yapısı ile gerçekleşmesidir. Silikon gofret bağlantısı tamamlandıktan sonra, güvenilirliği artırmak ve gerekli mekanik korumayı sağlamak için silikon gofret epoksi reçine gibi bir dolgu maddesi ile kapsüllenir. Seramik taşıyıcının alt yüzeyine 90Pb/10Sn lehim bilyesi dizisi bağlanır. Lehim topu dizisinin dağılımı tamamen veya kısmen dağıtılabilir. Lehim toplarının boyutu genellikle yaklaşık 0,89 mm'dir ve aralık şirketten şirkete değişir. 1.0mm ve 1.27mm ortak. PBGA cihazları ayrıca mevcut montaj ekipmanı ve süreçleriyle de monte edilebilir, ancak PBGA'nın farklı lehim topu bileşenleri nedeniyle tüm montaj işlemi PBGA'nınkinden farklıdır. PBGA montajında ​​kullanılan ötektik lehim pastasının yeniden akış sıcaklığı 183 derece iken CBGA lehim toplarının erime sıcaklığı yaklaşık 300 derecedir. Mevcut yüzey montajlı yeniden akış işlemlerinin çoğu 220 derecede yeniden akıtılır. Bu yeniden akış sıcaklığında sadece lehim eritilir. yapıştırın, ancak lehim topları erimez. Bu nedenle, iyi lehim bağlantıları oluşturmak için, pedlerde eksik olan lehim pastası miktarı PBGA'dan daha fazladır. Lehim bağlantıları. Yeniden akıştan sonra ötektik lehim, lehim eklemleri oluşturmak için lehim toplarını içerir ve lehim topları sert bir destek görevi görür, bu nedenle cihazın alt kısmı ile PCB arasındaki boşluk genellikle PBGA'nınkinden daha büyüktür. CBGA'nın lehim bağlantıları iki farklı Pb/Sn bileşimli lehim tarafından oluşturulur, ancak ötektik lehim ve lehim topları arasındaki arayüz aslında açık değildir. Genellikle, lehim bağlantılarının metalografik analizi arayüz alanında görülebilir. 90Pb/10Sn'den 37Pb/63Sn'ye bir geçiş bölgesi oluşturulur. Bazı ürünler, 196 ila 625 G/Ç sayısına sahip CBGA paketlenmiş cihazları benimsemiştir, ancak CBGA uygulaması henüz yaygın değildir ve daha yüksek G/Ç sayılarına sahip CBGA paketlerinin geliştirilmesi de, esas olarak CBGA montajı. PCB ve çok katmanlı seramik taşıyıcı arasındaki termal genleşme katsayısı (TCE) uyumsuzluğu, termal döngü sırasında daha büyük paket boyutlarına sahip CBGA lehim bağlantılarının başarısız olmasına neden olan bir sorundur. Çok sayıda güvenilirlik testiyle, 32 mm × 32 mm'den daha küçük bir paket boyutuna sahip CBGA'ların endüstri standardı termal döngü testi özelliklerini karşılayabileceği doğrulandı. CBGA'nın G/Ç sayısı 625'ten az ile sınırlıdır. 32mm×32mm'den büyük seramik ambalajlar için diğer BGA türleri dikkate alınmalıdır.

Şekil 3

CBGA paketlemenin başlıca avantajları şunlardır: (1) Mükemmel elektriksel ve termal özelliklere sahiptir. (2) İyi bir sızdırmazlık performansına sahiptir. (3) QFP cihazlarıyla karşılaştırıldığında, CBGA'lar mekanik hasara karşı daha az hassastır. (4) 250'den büyük I/O sayılarına sahip elektronik montaj uygulamaları için uygundur. Ayrıca, CBGA'nın silikon gofreti ile çok katmanlı seramik arasındaki bağlantı flip-chip ile bağlanabildiğinden, daha yüksek bir ara bağlantı yoğunluğu elde edilebilir. tel bağlama bağlantısından daha. Çoğu durumda, özellikle yüksek G/Ç sayılarına sahip uygulamalarda, ASIC'lerin silikon boyutu, tel bağlama pedlerinin boyutuyla sınırlıdır. Boyut, işlevsellikten ödün vermeden daha da küçültülebilir, bu da masrafı azaltır. CBGA teknolojisinin geliştirilmesi çok zor değildir ve ana zorluğu, CBGA'nın elektronik montaj endüstrisinin çeşitli alanlarında yaygın olarak nasıl kullanılacağıdır. İlk olarak, seri üretim endüstriyel ortamında CBGA paketinin güvenilirliği garanti edilmelidir. İkinci olarak, CBGA paketinin maliyeti diğer BGA paketleriyle karşılaştırılabilir olmalıdır. CBGA paketlemesinin karmaşıklığı ve nispeten yüksek maliyeti nedeniyle CBGA, yüksek performanslı ve yüksek I/O sayım gereksinimleri olan elektronik ürünlerle sınırlıdır. Ayrıca CBGA paketlerinin diğer BGA paket türlerine göre daha ağır olması nedeniyle taşınabilir elektronik ürünlerdeki uygulamaları da sınırlıdır.

1.3 CCGA (Seramik Kolon Izgara Dizisi) SCC (Lehim Kolon Taşıyıcı) olarak da bilinen CCGA, seramik gövdenin boyutu 32 mm × 32 mm'den büyük olduğunda CBGA'nın başka bir şeklidir (bkz. Şekil 4). Seramik taşıyıcının alt yüzeyi lehim toplarına değil 90Pb/10Sn lehim sütunlarına bağlıdır. Lehim sütun dizisi tamamen dağıtılabilir veya kısmen dağıtılabilir. Ortak lehim ayağı çapı yaklaşık 0,5 mm'dir ve yükseklik yaklaşık 2,21 mm'dir. 1.27 mm'lik sütun dizileri arasındaki tipik boşluk. CCGA'nın iki formu vardır, biri lehim kolonu ve seramiğin tabanının ötektik lehim ile bağlanması ve diğeri döküm tipi sabit bir yapıdır. CCGA'nın lehim kolonu, PCB ve seramik taşıyıcının termal genleşme katsayısı TCE'nin uyumsuzluğundan kaynaklanan strese dayanabilir. Çok sayıda güvenilirlik testi, 44 mm × 44 mm'den küçük paket boyutuna sahip CCGA'nın endüstri standardı termal döngü testi özelliklerini karşılayabileceğini doğrulamıştır. CCGA ve CBGA'nın avantajları ve dezavantajları çok benzerdir, tek bariz fark, CCGA'nın lehim sütunlarının montaj işlemi sırasında mekanik hasara CBGA'nın lehim toplarından daha duyarlı olmasıdır. Bazı elektronik ürünler CCGA paketlerini kullanmaya başlamıştır, ancak 626 ile 1225 arasında G/Ç numaralarına sahip CCGA paketleri henüz seri olarak üretilmemiştir ve 2000'den büyük G/Ç numaralarına sahip CCGA paketleri halen geliştirilme aşamasındadır.

Şekil 4

1.4 TBGA (Bant Topu Izgara Dizisi)

ATAB (Araay Tape Automated Bonding) olarak da bilinen TBGA, BGA'nın nispeten yeni bir paket tipidir (bkz. Şekil 6). TBGA'nın taşıyıcısı bir bakır/poliimid/bakır çift metal katmanlı banttır. Taşıyıcının üst yüzeyi sinyal iletimi için bakır teller ile dağıtılır, diğer tarafı ise toprak tabakası olarak kullanılır. Silikon gofret ile taşıyıcı arasındaki bağlantı, flip-chip teknolojisi ile gerçekleştirilebilir. Silikon gofret ile taşıyıcı arasındaki bağlantı tamamlandıktan sonra mekanik hasarı önlemek için silikon gofret kapsüllenir. Taşıyıcı üzerindeki yollar, iki yüzeyi birbirine bağlama ve sinyal iletimini gerçekleştirme rolünü oynar ve lehim topları, bir lehim topu dizisi oluşturmak için tel bağlamaya benzer bir mikro kaynak işlemi ile yol pedlerine bağlanır. Pakete sağlamlık sağlamak ve paketin eş düzlemliliğini sağlamak için taşıyıcının üst yüzeyine bir takviye tabakası yapıştırılır. Isı emici genellikle pakete iyi termal özellikler sağlamak için termal olarak iletken yapıştırıcı ile flip çipin arka tarafına bağlanır. TBGA'nın lehim bilyesi bileşimi 90Pb/10Sn'dir, lehim bilyesinin çapı yaklaşık 0,65 mm'dir ve tipik lehim bilyesi dizi aralıkları 1,0 mm, 1,27 mm ve 1,5'tir. mm. TBGA ve PCB arasındaki montaj 63Sn/ 37Pb ötektik lehimdir. TBGA'lar, CBGA'lara benzer montaj yöntemleri kullanan mevcut yüzeye montaj ekipmanı ve süreçleri kullanılarak da monte edilebilir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan TBGA paketindeki I/O sayısı 448'den azdır. TBGA736 gibi ürünler piyasaya sürülmüştür ve bazı büyük yabancı şirketler I/O sayısı 1000'den fazla olan TBGA'lar geliştirmektedir. TBGA paketi: ① Diğer BGA paket türlerinin çoğundan daha hafif ve daha küçüktür (özellikle I/O sayısı daha yüksek olan paket). ②QFP ve PBGA paketlerinden daha iyi elektriksel özelliklere sahiptir. ③ Kitlesel elektronik montaj için uygundur. Ek olarak, bu paket, silikon çip ve taşıyıcı arasındaki bağlantıyı gerçekleştirmek için yüksek yoğunluklu bir flip-chip formu kullanır, böylece TBGA, düşük sinyal gürültüsü gibi birçok avantaja sahiptir, çünkü basılı kartın termal genleşme katsayısı TCE ve TBGA paketindeki takviye katmanı temelde birbiriyle eşleşir. Bu nedenle, montajdan sonra TBGA lehim bağlantılarının güvenilirliği üzerindeki etkisi büyük değildir. TBGA paketlemede karşılaşılan temel sorun, nem emiliminin paketleme üzerindeki etkisidir. TBGA uygulamalarının karşılaştığı sorun, elektronik montaj alanında nasıl yer alacağıdır. İlk olarak, TBGA'nın güvenilirliği bir seri üretim ortamında kanıtlanmalıdır ve ikinci olarak, TBGA ambalajının maliyeti PBGA ambalajı ile karşılaştırılabilir olmalıdır. TBGA'ların karmaşıklığı ve nispeten yüksek paketleme maliyeti nedeniyle, TBGA'lar çoğunlukla yüksek performanslı, yüksek I/O sayılı elektronik ürünlerde kullanılır. 2 Flip Chip: Diğer yüzeye monte cihazların aksine, flip chipin paketi yoktur ve ara bağlantı dizisi silikon çipin yüzeyine dağıtılır, tel bağlama bağlantı formunun yerini alır ve silikon çip doğrudan PCB'ye bir şekilde monte edilir. ters bir şekilde. Flip çipin artık silikon çipten çevreye G/Ç terminallerini yönlendirmesi gerekmiyor, ara bağlantının uzunluğu büyük ölçüde kısaltıldı, RC gecikmesi azaltıldı ve elektrik performansı etkin bir şekilde geliştirildi. Üç ana tip flip-chip bağlantısı vardır: C4, DC4 veFCAA.