BGA Ic Reballing Machine

Huippuluokan ja täysautomaattinen BGA-työstökone, jota käytetään noille yrityksille

Mukaan lukien, mutta ei rajoittuen, alla olevat pelimerkit:

BGA:n neljä perustyyppiä on kuvattu niiden rakenteellisten ominaisuuksien ja muiden näkökohtien perusteella.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, joka tunnetaan yleisesti nimellä OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), on yleisin BGA-pakettityyppi (katso kuva 1). PBGA:n alusta on tavallinen piirilevysubstraatti, kuten FR-4, BT-hartsi jne. Piikiekko on liitetty alustan yläpintaan lankaliittämällä ja sitten valettu muovilla ja juotteella eutektisen koostumuksen (37Pb/63Sn) pallomatriisi on yhdistetty kantotelineen alapintaan. Juotospallomatriisi voidaan jakaa kokonaan tai osittain laitteen pohjapinnalle (katso kuva 2). Tavallinen juotepallon koko on noin 0,75 - 0,89 mm, ja juotepallon jako on 10 mm, 1,27 mm ja 1,5 mm.

Kuva 2

PBGA:t voidaan koota olemassa olevien pinta-asennuslaitteiden ja -prosessien kanssa. Ensin eutektisen komponentin juotospasta painetaan vastaaville PCB-tyynyille stensiilipainomenetelmällä ja sitten PBGA-juotepallot puristetaan juotospastaan ​​ja valutetaan uudelleen. Se on eutektinen juote, joten sulatusprosessin aikana juotospallo ja juotospasta ovat eutektisia. Laitteen painon ja pintajännityksen vaikutuksesta juotospallo painuu kokoon pienentäen laitteen pohjan ja piirilevyn välistä rakoa, ja juotosliitos on jähmettymisen jälkeen ellipsoidinen. Nykyään PBGA169~313 on massatuotettu, ja suuret yritykset kehittävät jatkuvasti PBGA-tuotteita, joilla on suurempi I/O-määrä. I/O-määrän odotetaan saavuttavan 600–1000 viimeisen kahden vuoden aikana.

PBGA-paketin tärkeimmät edut:

① PBGA voidaan valmistaa käyttämällä olemassa olevaa kokoonpanotekniikkaa ja raaka-aineita, ja koko paketin hinta on suhteellisen alhainen. ② QFP-laitteisiin verrattuna se on vähemmän herkkä mekaanisille vaurioille. ③ Soveltuu massaelektroniikkakokoonpanoon. PBGA-tekniikan tärkeimmät haasteet ovat pakkauksen samantasoisuuden varmistaminen, kosteuden imeytymisen vähentäminen ja "popcorn"-ilmiön estäminen sekä piisuulakkeen koon lisääntymisen aiheuttamien luotettavuusongelmien ratkaiseminen. Suurempien I/O-pakettien tapauksessa PBGA-tekniikka on vaikeampaa. Koska alustana käytetty materiaali on piirilevyn substraatti, kokoonpanossa olevien PCB- ja PBGA-alustojen lämpölaajenemiskerroin (TCE) on lähes sama, joten reflow-juottoprosessin aikana levyyn ei juuri kohdistu rasitusta. juotosliitokset ja juotosliitosten luotettavuus Vaikutus on myös pienempi. PBGA-sovellusten nykyään kohtaama ongelma on se, kuinka jatkaa PBGA-pakkausten kustannusten alentamista, jotta PBGA voi silti säästää rahaa kuin QFP, jos I/O-määrä on pienempi.

1.2 CBGA (keraaminen palloverkkojärjestelmä)

CBGA:ta kutsutaan yleisesti myös SBC:ksi (Solder Ball Carrier), ja se on toinen BGA-pakettityyppi (katso kuva 3). CBGA:n piikiekko on liitetty monikerroksisen keraamisen alustan yläpintaan. Piikiekon ja monikerroksisen keraamisen alustan välinen liitos voi olla kahdessa muodossa. Ensimmäinen on, että piikiekon piirikerros on ylöspäin ja liitos toteutetaan metallilangan painehitsauksella. Toinen on, että piikiekon piirikerros osoittaa alaspäin ja piikiekon ja kantoaineen välinen yhteys on toteutettu flip-chip-rakenteella. Kun piikiekkoliitos on valmis, piikiekko kapseloidaan täyteaineella, kuten epoksihartsilla luotettavuuden parantamiseksi ja tarvittavan mekaanisen suojan aikaansaamiseksi. Keraamisen alustan alapinnalle on kytketty 90Pb/10Sn-juotepallo. Juotospallomatriisin jakautuminen voi olla täysin hajautettu tai osittain hajautettu. Juotospallojen koko on yleensä noin 0,89 mm, ja välit vaihtelevat yhtiöittäin. Yhteinen 1,0 mm ja 1,27 mm. PBGA-laitteet voidaan koota myös olemassa olevien kokoonpanolaitteiden ja prosessien kanssa, mutta koko kokoonpanoprosessi on erilainen kuin PBGA:n PBGA:n eri juotospallokomponenttien vuoksi. PBGA-kokoonpanossa käytetyn eutektisen juotospastan takaisinvirtauslämpötila on 183 astetta, kun taas CBGA-juotepallojen sulamislämpötila on noin 300 astetta. Suurin osa olemassa olevista pinta-asennettavista uudelleenvirtausprosesseista on sulatettu 220 asteessa. Tässä palautuslämpötilassa vain juote sulaa. liitä, mutta juotospallot eivät ole sulaneet. Siksi hyvien juotosliitosten muodostamiseksi juotospastan määrä, joka puuttuu tyynyistä, on suurempi kuin PBGA:n määrä. Juotosliitokset. Uudelleenvirtauksen jälkeen eutektinen juotos sisältää juotospallot juotosliitoksien muodostamiseksi, ja juotospallot toimivat jäykänä tukena, joten laitteen pohjan ja piirilevyn välinen rako on yleensä suurempi kuin PBGA:n. CBGA:n juotosliitokset muodostuvat kahdesta erilaisesta Pb/Sn-koostumuksen juotteesta, mutta eutektisen juotteen ja juotospallojen välinen rajapinta ei itse asiassa ole ilmeinen. Yleensä juotosliitosten metallografinen analyysi näkyy rajapinta-alueella. Siirtymäalue muodostetaan 90Pb/10Sn:stä 37Pb/63Sn:ään. Jotkin tuotteet ovat ottaneet käyttöön CBGA-pakatut laitteet, joiden I/O-määrä on 196–625, mutta CBGA:n käyttö ei ole vielä laajalle levinnyttä, ja myös korkeampien I/O-lukujen CBGA-pakettien kehitys on pysähtynyt, pääasiassa johtuen CBGA kokoonpano. Piirilevyn ja monikerroksisen keraamisen alustan välinen lämpölaajenemiskertoimen (TCE) yhteensopimattomuus on ongelma, joka aiheuttaa suurempien pakkauskokojen CBGA-juoteliitosten epäonnistumisen lämpösyklin aikana. Useiden luotettavuustestien ansiosta on vahvistettu, että CBGA:t, joiden pakkauskoko on pienempi kuin 32 mm × 32 mm, voivat täyttää alan standardin lämpösyklin testivaatimukset. CBGA:n I/O:iden määrä on rajoitettu alle 625:een. Yli 32 mm × 32 mm:n keraamipakkauksissa on harkittava muun tyyppisiä BGA:ita.

Kuva 3

CBGA-pakkausten tärkeimmät edut ovat: (1) Sillä on erinomaiset sähkö- ja lämpöominaisuudet. (2) Sillä on hyvä tiivistyskyky. (3) QFP-laitteisiin verrattuna CBGA:t ovat vähemmän herkkiä mekaanisille vaurioille. (4) Soveltuu elektronisiin kokoonpanosovelluksiin, joiden I/O-luvut ovat yli 250. Lisäksi, koska CBGA:n piikiekon ja monikerroksisen keraamisen välinen yhteys voidaan yhdistää flip-sirulla, sillä voidaan saavuttaa suurempi liitäntätiheys kuin lankaliitos. Monissa tapauksissa, erityisesti sovelluksissa, joissa I/O-määrät ovat korkeat, ASIC-piirien piikokoa rajoittaa lankaliitostyynyjen koko. Kokoa voidaan pienentää entisestään toimivuudesta tinkimättä, mikä vähentää kustannuksia. CBGA-teknologian kehittäminen ei ole kovin vaikeaa, ja sen suurin haaste on saada CBGA laajalti käyttöön elektroniikkakokoonpanoteollisuuden eri aloilla. Ensinnäkin CBGA-paketin luotettavuus massatuotannon teollisessa ympäristössä on taattava. Toiseksi CBGA-paketin hinnan on oltava verrattavissa muihin BGA-paketteihin. CBGA-pakkausten monimutkaisuuden ja suhteellisen korkeiden kustannusten vuoksi CBGA on rajoitettu elektronisiin tuotteisiin, joilla on korkea suorituskyky ja korkeat I/O-määrävaatimukset. Lisäksi, koska CBGA-pakkaukset ovat muita BGA-paketteja raskaampia, niiden käyttö kannettavissa elektroniikkatuotteissa on myös rajoitettu.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, joka tunnetaan myös nimellä SCC (Solder Column Carrier), on toinen CBGA:n muoto, kun keraamisen rungon koko on suurempi kuin 32 mm × 32 mm (katso kuva 4). Keraamisen alustan alapinta ei ole kytketty juotospalloihin vaan 90Pb/10Sn juotospilareihin. Juotospilariryhmä voidaan hajauttaa kokonaan tai osittain. Yleisen juotospilarin halkaisija on noin 0,5 mm ja korkeus noin 2,21 mm. Tyypillinen pylvässarjojen välinen etäisyys 1,27 mm. CCGA:ta on kahta muotoa, joista toinen on, että juotoskolonni ja keramiikan pohja on yhdistetty eutektisella juotteella, ja toinen on valutyyppinen kiinteä rakenne. CCGA:n juotoskolonni kestää rasitusta, joka johtuu PCB:n ja keraamisen kantoaineen lämpölaajenemiskertoimen TCE epäsuhtaisuudesta. Useat luotettavuustestit ovat vahvistaneet, että CCGA, jonka pakkauskoko on alle 44 mm × 44 mm, voi täyttää alan standardin lämpösyklin testivaatimukset. CCGA:n ja CBGA:n edut ja haitat ovat hyvin samankaltaiset, ainoa ilmeinen ero on, että CCGA:n juotospilarit ovat herkempiä mekaanisille vaurioille kokoonpanoprosessin aikana kuin CBGA:n juotospallot. Joissakin elektronisissa tuotteissa on alettu käyttää CCGA-paketteja, mutta CCGA-paketteja, joiden I/O-numerot ovat välillä 626-1225, ei ole vielä massatuotannossa, ja CCGA-paketteja, joiden I/O-numerot ovat yli 2000, kehitetään edelleen.

Kuva 4

1,4 TBGA (Tape Ball Grid Array)

TBGA, joka tunnetaan myös nimellä ATAB (Araay Tape Automated Bonding), on suhteellisen uusi BGA-pakettityyppi (katso kuva 6). TBGA:n kantaja on kupari/polyimidi/kupari kaksinkertainen metallikerrosteippi. Kantajan yläpinta on jaettu kuparijohtimilla signaalin siirtoa varten ja toista puolta käytetään maakerroksena. Piikiekon ja alustan välinen yhteys voidaan toteuttaa flip-chip-tekniikalla. Kun piikiekon ja alustan välinen yhteys on valmis, piikiekko kapseloidaan mekaanisten vaurioiden estämiseksi. Telineessä olevilla läpivientiaukoilla on rooli näiden kahden pinnan yhdistämisessä ja signaalin siirtämisessä, ja juotospallot liitetään läpivientialustoihin mikrohitsausprosessilla, joka on samanlainen kuin lankaliitos muodostaen juotospallomatriisin. Telineen yläpintaan on liimattu vahvistuskerros, joka antaa pakkaukselle jäykkyyden ja varmistaa pakkauksen samantasoisuuden. Jäähdytyselementti on yleensä yhdistetty flip chipin takapuolelle lämpöä johtavalla liimalla, jotta pakkaukselle saadaan hyvät lämpöominaisuudet. TBGA:n juotepallon koostumus on 90Pb/10Sn, juotospallon halkaisija on noin 0,65 mm ja tyypilliset juotepallon rivivälit ovat 1,0 mm, 1,27 mm ja 1,5 mm. mm. TBGA:n ja PCB:n välinen kokoonpano on 63Sn/37Pb eutektista juotetta. TBGA:t voidaan koota myös käyttämällä olemassa olevia pinta-asennuslaitteita ja -prosesseja käyttäen samanlaisia ​​kokoonpanomenetelmiä kuin CBGA:t. Nykyään yleisesti käytetyn TBGA-paketin I/O-liitäntöjen määrä on alle 448. Tuotteita, kuten TBGA736, on lanseerattu, ja jotkut suuret ulkomaiset yritykset kehittävät TBGA:ita, joiden I/O:iden määrä on yli 1000. TBGA-paketti ovat: ① Se on kevyempi ja pienempi kuin useimmat muut BGA-pakettityypit (etenkin paketti, jossa on suurempi I/O-määrä). ②Sillä on paremmat sähköiset ominaisuudet kuin QFP- ja PBGA-paketeissa. ③ Soveltuu massaelektroniikkakokoonpanoon. Lisäksi tämä paketti käyttää suuritiheyksistä flip-chip-muotoa piisirun ja kantoaallon välisen yhteyden toteuttamiseksi, joten TBGA:lla on monia etuja, kuten alhainen signaalikohina, koska painetun levyn lämpölaajenemiskerroin TCE ja TBGA-paketin vahvistuskerros sopivat periaatteessa toisiinsa. Siksi vaikutus TBGA-juoteliitosten luotettavuuteen asennuksen jälkeen ei ole suuri. Suurin ongelma TBGA-pakkauksissa on kosteuden imeytymisen vaikutus pakkaukseen. TBGA-sovellusten kohtaama ongelma on, kuinka saada paikka elektronisen kokoonpanon alalla. Ensinnäkin TBGA:n luotettavuus on todistettava massatuotantoympäristössä, ja toiseksi TBGA-pakkauksen kustannusten on oltava verrattavissa PBGA-pakkauksiin. TBGA:iden monimutkaisuuden ja suhteellisen korkeiden pakkauskustannusten vuoksi TBGA:ita käytetään pääasiassa korkean suorituskyvyn ja korkean I/O-määrän elektronisissa tuotteissa. 2 Flip Chip: Toisin kuin muissa pinta-asennuslaitteissa, flip-sirussa ei ole pakkausta, ja liitäntäryhmä on jaettu piisirun pinnalle, joka korvaa lankaliitosmuodon, ja piisiru on asennettu suoraan piirilevyyn. käänteisellä tavalla. Flip-sirun ei enää tarvitse johtaa I/O-liittimiä piisirulta ympäristöön, yhteyden pituus lyhenee huomattavasti, RC-viive pienenee ja sähköinen suorituskyky paranee tehokkaasti. Flip-chip-liitäntöjä on kolme päätyyppiä: C4, DC4 jaFCAA.