BGA Ic Reballing maskine

Avanceret og fuldautomatisk BGA-omarbejdningsmaskine, der bruges til disse corss-grænseselskaber

Inklusive men ikke begrænset til de chips som nedenfor:

De fire grundlæggende typer af BGA'er er beskrevet med hensyn til deres strukturelle egenskaber og andre aspekter.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, almindeligvis kendt som OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), er den mest almindelige type BGA-pakke (se figur 1). Bæreren af ​​PBGA er et almindeligt trykt kartonsubstrat, såsom FR-4, BT-harpiks, osv. Siliciumwaferen er forbundet til den øvre overflade af bæreren ved trådbinding og derefter støbt med plast og et loddemiddel. kuglearray af eutektisk sammensætning (37Pb/63Sn) er forbundet til den nedre overflade af bæreren. Loddekuglearrayet kan være helt eller delvist fordelt på bunden af ​​enheden (se figur 2). Den sædvanlige loddekuglestørrelse er ca. 0.75 til 0.89 mm, og loddekuglens stigning er 1.0 mm, 1.27 mm og 1.5 mm.

Figur 2

PBGA'er kan samles med eksisterende overflademonteringsudstyr og -processer. Først udskrives den eutektiske komponentloddepasta på de tilsvarende PCB-puder ved stenciludskrivningsmetoden, og derefter presses PBGA-loddekuglerne ind i loddepastaen og flydes igen. Det er et eutektisk loddemiddel, så under reflow-processen er loddekuglen og loddepastaen eutektisk. På grund af enhedens vægt og virkningen af ​​overfladespænding kollapser loddekuglen for at reducere afstanden mellem bunden af ​​enheden og printkortet, og loddeforbindelsen er ellipsoid efter størkning. I dag er PBGA169~313 blevet masseproduceret, og store virksomheder udvikler konstant PBGA-produkter med højere I/O-tal. Det forventes, at I/O-tallet vil nå 600~1000 i de sidste to år.

De vigtigste fordele ved PBGA-pakken:

① PBGA kan fremstilles ved hjælp af eksisterende monteringsteknologi og råmaterialer, og prisen på hele pakken er relativt lav. ② Sammenlignet med QFP-enheder er den mindre modtagelig for mekanisk skade. ③Gælder for elektronisk massesamling. De vigtigste udfordringer ved PBGA-teknologi er at sikre koplanaritet af pakken, reducere fugtabsorption og forhindre "popcorn"-fænomener og løse pålidelighedsproblemerne forårsaget af stigende siliciumformestørrelse, for pakker med højere I/O-antal vil PBGA-teknologi være vanskeligere. Da det anvendte materiale til bæreren er substratet på printkortet, er den termiske ekspansionskoefficient (TCE) for PCB- og PBGA-bærerne i samlingen næsten den samme, så under reflow-lodningsprocessen er der næsten ingen belastning på loddesamlinger, og loddesamlingernes pålidelighed Påvirkningen er også mindre. Problemet, som PBGA-applikationer støder på i dag, er, hvordan man kan fortsætte med at reducere omkostningerne ved PBGA-emballage, så PBGA stadig kan spare penge end QFP i tilfælde af lavere I/O-antal.

1.2 CBGA (Ceramic Ball Grid Array)

CBGA omtales også almindeligvis som SBC (Solder Ball Carrier) og er den anden type BGA-pakke (se figur 3). Siliciumwaferen af ​​CBGA er forbundet til den øvre overflade af den flerlags keramiske bærer. Forbindelsen mellem siliciumwaferen og den flerlags keramiske bærer kan være i to former. Den første er, at siliciumwaferens kredsløbslag vender opad, og forbindelsen opnås ved tryksvejsning af metaltråd. Den anden er, at siliciumwaferens kredsløbslag vender nedad, og forbindelsen mellem siliciumwaferen og bæreren realiseres af en flip-chip-struktur. Efter at siliciumwaferforbindelsen er afsluttet, indkapsles siliciumwaferen med et fyldstof såsom epoxyharpiks for at forbedre pålideligheden og give den nødvendige mekaniske beskyttelse. På den nederste overflade af den keramiske bærer er en 90Pb/10Sn loddekugle-array forbundet. Fordelingen af ​​loddekuglearrayet kan være fuldstændigt eller delvist fordelt. Størrelsen på loddekuglerne er normalt omkring 0,89 mm, og afstanden varierer fra virksomhed til virksomhed. Fælles for 1,0 mm og 1,27 mm. PBGA-enheder kan også samles med eksisterende monteringsudstyr og -processer, men hele montageprocessen er anderledes end PBGA's på grund af de forskellige loddekuglekomponenter fra PBGA. Reflowtemperaturen for den eutektiske loddepasta, der bruges i PBGA-samling, er 183 grader, mens smeltetemperaturen for CBGA-loddekugler er omkring 300 grader. De fleste af de eksisterende overflademonterede reflow-processer er reflowet ved 220 grader. Ved denne tilbageløbstemperatur smeltes kun loddet. pasta, men loddekuglerne smeltes ikke. Derfor, for at danne gode loddesamlinger, er mængden af ​​loddepasta, der savnes på puderne, større end PBGA. Lodde samlinger. Efter reflow indeholder det eutektiske loddemateriale loddekuglerne for at danne loddesamlinger, og loddekuglerne fungerer som en stiv understøtning, så afstanden mellem bunden af ​​enheden og PCB'en er normalt større end PBGA's. CBGA's loddeforbindelser er dannet af to forskellige Pb/Sn-sammensætningslodder, men grænsefladen mellem det eutektiske loddemiddel og loddekuglerne er faktisk ikke indlysende. Normalt kan den metallografiske analyse af loddeforbindelserne ses i grænsefladeområdet. En overgangsregion dannes fra 90Pb/10Sn til 37Pb/63Sn. Nogle produkter har vedtaget CBGA-pakkede enheder med et I/O-tal på 196 til 625, men anvendelsen af ​​CBGA er endnu ikke udbredt, og udviklingen af ​​CBGA-pakker med højere I/O-tal er også stagneret, hovedsageligt på grund af eksistensen af CBGA samling. Den termiske ekspansionskoefficient (TCE) mismatch mellem PCB'en og den flerlags keramiske bærer er et problem, der får CBGA loddesamlinger med større pakkestørrelser til at svigte under termisk cykling. Gennem et stort antal pålidelighedstests er det blevet bekræftet, at CBGA'er med en pakkestørrelse mindre end 32 mm × 32 mm kan opfylde industristandardens termiske cyklustestspecifikationer. Antallet af I/O'er af CBGA er begrænset til mindre end 625. For keramiske pakker med en størrelse på mere end 32mm×32mm skal andre typer BGA'er overvejes.

Finger 3

De vigtigste fordele ved CBGA-emballage er: (1) Den har fremragende elektriske og termiske egenskaber. (2) Det har god tætningsevne. (3) Sammenlignet med QFP-enheder er CBGA'er mindre modtagelige for mekanisk skade. (4) Velegnet til elektroniske samlingsapplikationer med I/O-numre større end 250. Da forbindelsen mellem siliciumwaferen fra CBGA og flerlags keramikken kan forbindes med flip-chip, kan den desuden opnå en højere sammenkoblingstæthed end trådforbindelsen. I mange tilfælde, især i applikationer med høje I/O-tal, er siliciumstørrelsen af ​​ASIC'er begrænset af størrelsen af ​​trådbindingspuderne. Størrelsen kan reduceres yderligere uden at ofre funktionalitet og derved reducere omkostningerne. Udviklingen af ​​CBGA-teknologi er ikke særlig vanskelig, og dens største udfordring er, hvordan man får CBGA til at blive udbredt i forskellige områder af den elektroniske montageindustri. For det første skal CBGA-pakkens pålidelighed i det industrielle masseproduktionsmiljø garanteres. For det andet skal prisen på CBGA-pakken være sammenlignelig med andre BGA-pakker. På grund af kompleksiteten og de relativt høje omkostninger ved CBGA-emballage er CBGA begrænset til elektroniske produkter med høj ydeevne og høje I/O-antalkrav. På grund af den tungere vægt af CBGA-pakker end andre typer af BGA-pakker, er deres anvendelse i bærbare elektroniske produkter også begrænset.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, også kendt som SCC (Solder Column Carrier), er en anden form for CBGA, når størrelsen af ​​den keramiske krop er større end 32 mm × 32 mm (se figur 4). Den nederste overflade af den keramiske bærer er ikke forbundet med loddekugler, men til 90Pb/10Sn loddesøjler. Loddesøjle-arrayet kan være fuldt fordelt eller delvist fordelt. Den almindelige loddesøjlediameter er omkring 0,5 mm, og højden er omkring 2,21 mm. Typisk afstand mellem søjle-arrays på 1,27 mm. Der er to former for CCGA, den ene er, at loddesøjlen og bunden af ​​keramikken er forbundet med eutektisk loddemetal, og den anden er en støbt fast struktur. Loddesøjlen på CCGA kan modstå belastningen forårsaget af misforholdet mellem termisk ekspansionskoefficient TCE for PCB og keramisk bærer. Et stort antal pålidelighedstests har bekræftet, at CCGA med pakkestørrelse mindre end 44 mm × 44 mm kan opfylde industristandardens termiske cyklustestspecifikationer. Fordelene og ulemperne ved CCGA og CBGA er meget ens, den eneste åbenlyse forskel er, at loddesøjlerne i CCGA er mere modtagelige for mekaniske skader under samlingsprocessen end loddekuglerne i CBGA. Nogle elektroniske produkter er begyndt at bruge CCGA-pakker, men CCGA-pakker med I/O-numre mellem 626 og 1225 er endnu ikke blevet masseproduceret, og CCGA-pakker med I/O-numre større end 2000 er stadig under udvikling.

Figur 4

1,4 TBGA (Tape Ball Grid Array)

TBGA, også kendt som ATAB (Araay Tape Automated Bonding), er en relativt ny pakketype af BGA (se figur 6). Bæreren af ​​TBGA er en kobber/polyimid/kobber dobbelt metallagstape. Den øvre overflade af bæreren er fordelt med kobbertråde til signaltransmission, og den anden side bruges som jordlag. Forbindelsen mellem siliciumwaferen og bæreren kan realiseres med flip-chip teknologi. Efter at forbindelsen mellem siliciumwaferen og bæreren er fuldført, indkapsles siliciumwaferen for at forhindre mekanisk beskadigelse. Via'erne på bæreren spiller rollen som at forbinde de to overflader og realisere signaltransmission, og loddekuglerne er forbundet til via-puderne gennem en mikrosvejseproces svarende til trådbinding for at danne et loddekuglearray. Et forstærkningslag er limet til den øverste overflade af bæreren for at give stivhed til emballagen og sikre koplanaritet af emballagen. Kølepladen er generelt forbundet til bagsiden af ​​flip-chippen med termisk ledende klæbemiddel for at give pakken gode termiske egenskaber. Loddekuglesammensætningen af ​​TBGA er 90Pb/10Sn, diameteren af ​​loddekuglen er ca. 0,65 mm, og de typiske loddekugler er 1,0 mm, 1,27 mm og 1,5 mm. mm. Samlingen mellem TBGA og PCB er 63Sn/37Pb eutektisk loddemetal. TBGA'er kan også samles ved hjælp af eksisterende overflademonteringsudstyr og processer ved hjælp af samme samlingsmetoder som CBGA'er. I dag er antallet af I/O'er i den almindeligt anvendte TBGA-pakke mindre end 448. Produkter som TBGA736 er blevet lanceret, og nogle store udenlandske virksomheder udvikler TBGA'er med antallet af I/O'er større end 1000. Fordelene ved den TBGA-pakken er: ① Den er lettere og mindre end de fleste andre BGA-pakketyper (især pakken med højere I/O-antal). ②Det har bedre elektriske egenskaber end QFP- og PBGA-pakker. ③ Velegnet til masse elektronisk samling. Derudover bruger denne pakke en high-density flip-chip-form til at realisere forbindelsen mellem siliciumchippen og bæreren, så TBGA har mange fordele såsom lav signalstøj, fordi den termiske ekspansionskoefficient TCE på printkortet og forstærkningslag i TBGA-pakken matcher stort set hinanden. Derfor er indvirkningen på pålideligheden af ​​TBGA-loddeforbindelser efter samling ikke stor. Det største problem, man støder på i TBGA-emballage, er virkningen af ​​fugtoptagelse på emballagen. Problemet, som TBGA-applikationer støder på, er, hvordan man indtager en plads inden for elektronisk samling. For det første skal pålideligheden af ​​TBGA bevises i et masseproduktionsmiljø, og for det andet skal omkostningerne ved TBGA-emballage være sammenlignelige med PBGA-emballage. På grund af kompleksiteten og de relativt høje emballeringsomkostninger ved TBGA'er, bruges TBGA'er hovedsageligt i højtydende elektroniske produkter med højt I/O-tal. 2 Flip Chip: I modsætning til andre overflademonteringsenheder har flip-chippen ingen pakke, og sammenkoblingsarrayet er fordelt på overfladen af ​​siliciumchippen og erstatter wire bonding-forbindelsesformen, og siliciumchippen er direkte monteret på printkortet i en omvendt måde. Flip-chippen behøver ikke længere at føre I/O-terminalerne ud fra siliciumchippen til omgivelserne, længden af ​​sammenkoblingen forkortes kraftigt, RC-forsinkelsen reduceres, og den elektriske ydeevne forbedres effektivt. Der er tre hovedtyper af flip-chip-forbindelser: C4, DC4 ogFCAA.