آلة إعادة تشكيل BGA Ic

آلة إعادة صياغة BGA عالية الجودة والأوتوماتيكية بالكامل تُستخدم لشركات كورس الحدود

بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر تلك الرقائق على النحو التالي:

يتم وصف الأنواع الأساسية الأربعة من BGAs من حيث خصائصها الهيكلية والجوانب الأخرى.

1.1 PBGA (مجموعة شبكة الكرة البلاستيكية) PBGA ، المعروف باسم OMPAC (حامل الصفيف البلاستيكي المفرط) ، هو النوع الأكثر شيوعًا لحزم BGA (انظر الشكل 1). الحامل لـ PBGA عبارة عن ركيزة لوحة مطبوعة شائعة ، مثل FR -4 ، راتينج BT ، إلخ. يتم توصيل رقاقة السيليكون بالسطح العلوي للحامل عن طريق ربط الأسلاك ، ثم يتم تشكيلها بالبلاستيك ولحام مجموعة الكرة من التركيب سهل الانصهار (37Pb / 63Sn) متصلة بالسطح السفلي للناقل. يمكن توزيع مجموعة كرات اللحام كليًا أو جزئيًا على السطح السفلي للجهاز (انظر الشكل 2). يبلغ حجم كرة اللحام المعتاد حوالي 0. 75 إلى 0. 89 ملم ، وملعب كرة اللحام هو 1. 0 ملم ، و 1.27 ملم ، و 1.5 ملم.

الشكل 2

يمكن تجميع PBGAs مع المعدات والعمليات الموجودة على السطح. أولاً ، تتم طباعة معجون اللحام سهل الانصهار على منصات PCB المقابلة بواسطة طريقة طباعة الاستنسل ، ثم يتم ضغط كرات اللحام PBGA في معجون اللحام وإعادة التدفق. إنه لحام سهل الانصهار ، لذلك أثناء عملية إعادة التدفق ، تكون كرة اللحام ومعجون اللحام سهل الانصهار. نظرًا لوزن الجهاز وتأثير التوتر السطحي ، تنهار كرة اللحام لتقليل الفجوة بين الجزء السفلي من الجهاز و PCB ، ويكون مفصل اللحام إهليلجيًا بعد التصلب. اليوم ، تم إنتاج PBGA169 ~ 313 بكميات كبيرة ، وتعمل الشركات الكبرى باستمرار على تطوير منتجات PBGA مع عدد إدخال / إخراج أعلى. من المتوقع أن يصل عدد الإدخال / الإخراج إلى 600 ~ 1000 في العامين الماضيين.

المزايا الرئيسية لحزمة PBGA:

① يمكن تصنيع PBGA باستخدام تقنية التجميع الحالية والمواد الخام ، وتكلفة الحزمة بأكملها منخفضة نسبيًا. ② بالمقارنة مع أجهزة QFP ، فهي أقل عرضة للتلف الميكانيكي. ③ ينطبق على التجميع الإلكتروني الشامل. تتمثل التحديات الرئيسية لتكنولوجيا PBGA في ضمان ازدواج الحزمة ، وتقليل امتصاص الرطوبة ومنع ظاهرة "الفشار" وحل مشاكل الموثوقية الناتجة عن زيادة حجم قالب السيليكون ، بالنسبة لحزم عدد الإدخال / الإخراج الأعلى ، ستكون تقنية PBGA أكثر صعوبة. نظرًا لأن المادة المستخدمة للحامل هي الركيزة للوحة المطبوعة ، فإن معامل التمدد الحراري (TCE) لحوامل PCB و PBGA في التجميع هو نفسه تقريبًا ، لذلك أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق ، لا يوجد ضغط تقريبًا على مفاصل اللحام وموثوقية مفاصل اللحام يكون التأثير أيضًا أصغر. المشكلة التي تواجهها تطبيقات PBGA اليوم هي كيفية الاستمرار في تقليل تكلفة عبوات PBGA ، بحيث يظل بإمكان PBGA توفير المال أكثر من QFP في حالة انخفاض عدد الإدخال / الإخراج.

1.2 CBGA (صفيف شبكة الكرة الخزفية)

يشار إلى CBGA أيضًا بشكل شائع باسم SBC (حامل كرة اللحام) وهو النوع الثاني من حزم BGA (انظر الشكل 3). يتم توصيل رقاقة السيليكون CBGA بالسطح العلوي لحامل السيراميك متعدد الطبقات. يمكن أن يكون الاتصال بين رقاقة السيليكون وحامل السيراميك متعدد الطبقات في شكلين. الأول هو أن طبقة الدائرة من رقاقة السيليكون متجهة لأعلى ، ويتم تحقيق الاتصال عن طريق لحام ضغط السلك المعدني. والآخر هو أن طبقة الدائرة لرقائق السيليكون متجهة لأسفل ، وأن الاتصال بين رقاقة السيليكون والناقل يتحقق من خلال هيكل رقاقة قلب. بعد اكتمال اتصال رقاقة السيليكون ، يتم تغليف رقاقة السيليكون بحشو مثل راتنجات الايبوكسي لتحسين الموثوقية وتوفير الحماية الميكانيكية اللازمة. على السطح السفلي من حامل السيراميك ، تم توصيل مصفوفة كرات لحام 9 0 Pb / 1 0 Sn. يمكن توزيع مجموعة كرات اللحام بالكامل أو توزيعها جزئيًا. يبلغ حجم كرات اللحام عادة حوالي 0.89 مم ، ويختلف التباعد من شركة إلى أخرى. مشترك 1.0 مم و 1.27 مم. يمكن أيضًا تجميع أجهزة PBGA باستخدام معدات وعمليات التجميع الحالية ، ولكن عملية التجميع بأكملها تختلف عن عملية PBGA نظرًا لاختلاف مكونات كرة اللحام من PBGA. تبلغ درجة حرارة انصهار معجون اللحام سهل الانصهار المستخدم في تجميع PBGA 183 درجة ، بينما تبلغ درجة حرارة انصهار كرات اللحام CBGA حوالي 300 درجة. يتم إعادة تدفق معظم عمليات إعادة التدفق الموجودة على السطح عند 220 درجة. عند درجة حرارة إعادة التدفق هذه ، يتم صهر اللحام فقط. لصق ، لكن كرات اللحام لا تذوب. لذلك ، من أجل تكوين مفاصل لحام جيدة ، تكون كمية معجون اللحام المفقودة على الوسادات أكبر من تلك الموجودة في PBGA. مفاصل اللحام. بعد إعادة التدفق ، يحتوي اللحام سهل الانصهار على كرات اللحام لتشكيل مفاصل اللحام ، وتعمل كرات اللحام كدعم صلب ، وبالتالي فإن الفجوة بين الجزء السفلي من الجهاز وثنائي الفينيل متعدد الكلور عادة ما تكون أكبر من تلك الموجودة في PBGA. يتم تشكيل مفاصل اللحام في CBGA من قبل اثنين من جنود تكوين Pb / Sn مختلفين ، لكن الواجهة بين اللحام سهل الانصهار وكرات اللحام ليست واضحة في الواقع. عادة ، يمكن رؤية التحليل المعدني لمفاصل اللحام في منطقة الواجهة. يتم تشكيل منطقة انتقالية من 90Pb / 10Sn إلى 37Pb / 63Sn. اعتمدت بعض المنتجات الأجهزة المعبأة CBGA مع عدد إدخال / إخراج من 196 إلى 625 ، ولكن تطبيق CBGA لم ينتشر بعد ، كما أن تطوير حزم CBGA مع ارتفاع عدد الإدخال / الإخراج قد توقف أيضًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى وجود تجميع CBGA. يمثل عدم تطابق المعامل الحراري للتمدد (TCE) بين ثنائي الفينيل متعدد الكلور وحامل السيراميك متعدد الطبقات مشكلة تتسبب في فشل مفاصل اللحام CBGA ذات أحجام العبوات الأكبر أثناء التدوير الحراري. من خلال عدد كبير من اختبارات الموثوقية ، تم التأكيد على أن CBGAs بحجم عبوة أصغر من 32 مم × 32 مم يمكنها تلبية مواصفات اختبار الدورة الحرارية القياسية في الصناعة. يقتصر عدد I / Os لـ CBGA على أقل من 625. بالنسبة لحزم السيراميك التي يزيد حجمها عن 32 مم × 32 مم ، يجب مراعاة الأنواع الأخرى من BGAs.

الاصبع 3

المزايا الرئيسية لتغليف CBGA هي: (1) لها خصائص كهربائية وحرارية ممتازة. (2) لديها أداء ختم جيد. (3) بالمقارنة مع أجهزة QFP ، فإن CBGAs أقل عرضة للتلف الميكانيكي. (4) مناسب لتطبيقات التجميع الإلكتروني بأرقام إدخال / إخراج أكبر من 250. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن الاتصال بين رقاقة السيليكون في CBGA والسيراميك متعدد الطبقات يمكن توصيله عن طريق رقاقة قلاب ، فإنه يمكن أن يحقق كثافة اتصال بيني أعلى من اتصال ربط الأسلاك. في كثير من الحالات ، لا سيما في التطبيقات ذات أعداد الإدخال / الإخراج العالية ، يكون حجم السيليكون في ASIC محدودًا بحجم وسادات ربط الأسلاك. يمكن تقليل الحجم بشكل أكبر دون التضحية بالوظائف ، وبالتالي تقليل النفقات. إن تطوير تقنية CBGA ليس صعبًا للغاية ، والتحدي الرئيسي هو كيفية استخدام CBGA على نطاق واسع في مختلف مجالات صناعة التجميع الإلكتروني. أولاً ، يجب ضمان موثوقية حزمة CBGA في البيئة الصناعية للإنتاج الضخم. ثانيًا ، يجب أن تكون تكلفة حزمة CBGA مماثلة لحزم BGA الأخرى. نظرًا للتعقيد والتكلفة العالية نسبيًا لتعبئة CBGA ، تقتصر CBGA على المنتجات الإلكترونية ذات الأداء العالي ومتطلبات عدد الإدخال / الإخراج العالية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا للوزن الثقيل لحزم CBGA من الأنواع الأخرى لحزم BGA ، فإن تطبيقها في المنتجات الإلكترونية المحمولة محدود أيضًا.

1.3 CCGA (صفيف شبكة Cloumn الخزفي) CCGA ، المعروف أيضًا باسم SCC (حامل عمود اللحام) ، هو شكل آخر من أشكال CBGA عندما يكون حجم جسم السيراميك أكبر من 32 مم × 32 مم (انظر الشكل 4). السطح السفلي لحامل السيراميك غير متصل بكرات اللحام ولكن بأعمدة لحام 9 0 Pb / 10Sn. يمكن توزيع صفيف عمود اللحام بشكل كامل أو توزيعه جزئيًا. يبلغ قطر عمود اللحام المشترك حوالي 0.5 مم والارتفاع حوالي 2.21 مم. تباعد نموذجي بين مصفوفات الأعمدة 1.27 مم. هناك نوعان من CCGA ، أحدهما أن عمود اللحام وأسفل السيراميك متصلان بواسطة لحام سهل الانصهار ، والآخر عبارة عن هيكل ثابت من النوع المصبوب. يمكن لعمود اللحام في CCGA أن يتحمل الضغط الناجم عن عدم تطابق معامل التمدد الحراري TCE لثنائي الفينيل متعدد الكلور وحامل السيراميك. أكد عدد كبير من اختبارات الموثوقية أن CCGA بحجم عبوة أقل من 44 مم × 44 مم يمكنها تلبية مواصفات اختبار الدورة الحرارية القياسية في الصناعة. إن مزايا وعيوب CCGA و CBGA متشابهة جدًا ، والفرق الواضح الوحيد هو أن أعمدة اللحام في CCGA أكثر عرضة للتلف الميكانيكي أثناء عملية التجميع من كرات اللحام في CBGA. بدأت بعض المنتجات الإلكترونية في استخدام حزم CCGA ، لكن حزم CCGA التي تحتوي على أرقام إدخال / إخراج بين 626 و 1225 لم يتم إنتاجها بكميات كبيرة ، ولا تزال حزم CCGA التي تحتوي على أرقام إدخال / إخراج أكبر من 2000 قيد التطوير.

الشكل 4

1.4 TBGA (صفيف شبكة الكرة الشريطية)

TBGA ، المعروف أيضًا باسم ATAB (Araay Tape Automated Bonding) ، هو نوع حزمة جديد نسبيًا من BGA (انظر الشكل 6). الناقل لـ TBGA عبارة عن شريط من النحاس / بوليميد / نحاسي مزدوج الطبقة المعدنية. يتم توزيع السطح العلوي للناقل بأسلاك نحاسية لنقل الإشارات ، ويتم استخدام الجانب الآخر كطبقة أرضية. يمكن تحقيق الاتصال بين رقاقة السيليكون والناقل عن طريق تقنية رقاقة الوجه. بعد اكتمال الاتصال بين رقاقة السيليكون والناقل ، يتم تغليف رقاقة السيليكون لمنع التلف الميكانيكي. تلعب الفتحات الموجودة على الناقل دور توصيل السطحين وتحقيق نقل الإشارة ، ويتم توصيل كرات اللحام بالوسادات عبر عملية اللحام الجزئي المشابهة لربط الأسلاك لتشكيل مجموعة كرات اللحام. يتم لصق طبقة تقوية على السطح العلوي للحامل لتوفير الصلابة للحزمة وضمان تماثل الحزمة. يتم توصيل المشتت الحراري بشكل عام بالجانب الخلفي للرقاقة مع مادة لاصقة موصلة حراريًا لتوفير خصائص حرارية جيدة للحزمة. تركيبة كرة اللحام لـ TBGA هي 9 0 Pb / 1 0 Sn ، وقطر كرة اللحام حوالي 0.65 مم ، ومصفوفة كرات اللحام النموذجية 1.0 مم ، 1.27 مم ، و 1.5 مم. التجميع بين TBGA و PCB هو لحام سهل الانصهار 63Sn / 37Pb. يمكن أيضًا تجميع TBGAs باستخدام معدات وعمليات تثبيت السطح الحالية باستخدام طرق التجميع المماثلة لـ CBGAs. في الوقت الحاضر ، عدد I / Os في حزمة TBGA شائعة الاستخدام أقل من 448. تم إطلاق منتجات مثل TBGA736 ، وتقوم بعض الشركات الأجنبية الكبيرة بتطوير TBGAs مع عدد I / Os أكبر من 1000. مزايا حزمة TBGA هي: ① إنها أخف وأصغر من معظم أنواع حزم BGA الأخرى (خاصة الحزمة التي بها عدد إدخال / إخراج أعلى). ② له خصائص كهربائية أفضل من حزم QFP و PBGA. ③ مناسبة للتجميع الإلكتروني الشامل. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم هذه الحزمة شكل رقاقة فليب عالية الكثافة لتحقيق الاتصال بين شريحة السيليكون والناقل ، بحيث تتمتع TBGA بالعديد من المزايا مثل ضوضاء الإشارة المنخفضة ، لأن معامل التمدد الحراري TCE للوحة المطبوعة و تتطابق طبقة التعزيز في حزمة TBGA بشكل أساسي مع بعضها البعض. لذلك ، فإن التأثير على موثوقية وصلات لحام TBGA بعد التجميع ليس كبيرًا. تتمثل المشكلة الرئيسية التي تواجه عبوات TBGA في تأثير امتصاص الرطوبة على العبوة. المشكلة التي واجهتها تطبيقات TBGA هي كيف تأخذ مكانًا في مجال التجميع الإلكتروني. أولاً ، يجب إثبات موثوقية TBGA في بيئة الإنتاج الضخم ، وثانيًا ، يجب أن تكون تكلفة عبوات TBGA قابلة للمقارنة مع عبوات PBGA. نظرًا للتعقيد والتكلفة العالية نسبيًا لتعبئة TBGAs ، تُستخدم TBGAs بشكل أساسي في المنتجات الإلكترونية عالية الأداء وعالية I / O-count. 2 Flip Chip: على عكس الأجهزة الأخرى المثبتة على السطح ، لا تحتوي شريحة الوجه على حزمة ، ويتم توزيع صفيف التوصيل البيني على سطح شريحة السيليكون ، لتحل محل نموذج اتصال ربط الأسلاك ، ويتم تثبيت شريحة السيليكون مباشرة على PCB في شكل بطريقة مقلوبة. لم تعد رقاقة الوجه بحاجة إلى إخراج أطراف الإدخال / الإخراج من شريحة السيليكون إلى المحيط ، وتم تقصير طول التوصيل البيني إلى حد كبير ، وتقليل تأخير RC ، وتحسين الأداء الكهربائي بشكل فعال. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من وصلات الشريحة: C4 و DC4 وFCAA.