آلة إنحسار BGA

آلة إعادة صياغة BGA الأوتوماتيكية DH-A2 لإصلاح الرقائق المختلفة

1. C4 (اتصال رقاقة الانهيار المتحكم فيه ، توصيل رقاقة الانهيار المتحكم فيه)

C4 هو شكل مشابه لدرجة متناهية الصغر BGA (انظر الشكل 1). الملعب العام لصفيف كرات اللحام المتصل برقاقة السيليكون هو 0. 203-0. 254mm ، قطر كرة اللحام 0. 102-0. 127mm ، و تكوين كرة اللحام 97Pb / 3Sn. يمكن توزيع كرات اللحام هذه كليًا أو جزئيًا على رقاقة السيليكون. نظرًا لأن السيراميك يمكن أن يتحمل درجات حرارة عالية من إعادة التدفق ، يتم استخدام السيراميك كركائز لتوصيلات C4. عادة ، يتم توزيع وسادات التوصيل المطلية بـ Au أو Sn مسبقًا على سطح السيراميك ، ثم يتم إجراء توصيلات رقاقة الوجه على شكل C4. لا يمكن استخدام اتصال C4 ، ويمكن استخدام معدات وعملية التجميع الحالية للتجميع لأن درجة حرارة انصهار كرة اللحام 97Pb / 3Sn هي 320 درجة ، ولا توجد تركيبة أخرى للحام في هيكل التوصيل البيني باستخدام وصلة C4 . في اتصال C4 ، بدلاً من تسرب معجون اللحام ، يتم استخدام تدفق عالي الحرارة. أولاً ، تتم طباعة التدفق عالي الحرارة على منصات الركيزة أو كرات اللحام من رقاقة السيليكون ، ثم يتم محاذاة كرات اللحام على رقاقة السيليكون والوسادات المقابلة على الركيزة بدقة ، ويتم توفير التصاق كافٍ بواسطة التدفق للحفاظ على الوضع النسبي حتى يتم الانتهاء من لحام إعادة التدفق. درجة حرارة الانكسار المستخدمة لاتصال C4 هي 360 درجة. عند درجة الحرارة هذه ، يتم صهر كرات اللحام وتكون رقاقة السيليكون في حالة "معلقة". نظرًا للتوتر السطحي للحام ، ستقوم رقاقة السيليكون تلقائيًا بتصحيح الوضع النسبي لكرة اللحام والوسادة ، وفي النهاية سينهار اللحام. إلى ارتفاع معين لتشكيل نقطة اتصال. تستخدم طريقة التوصيل C4 بشكل أساسي في حزم CBGA و CCGA. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم بعض الشركات المصنعة هذه التقنية أيضًا في تطبيقات وحدات السيراميك متعددة الرقاقات (MCM-C). عدد منافذ الإدخال / الإخراج التي تستخدم توصيلات C4 اليوم أقل من 1500 ، وتتوقع بعض الشركات تطوير I / Os بما يزيد عن 3000. مزايا اتصال C4 هي: (1) له خصائص كهربائية وحرارية ممتازة. (2) في حالة ملعب الكرة المتوسط ​​، يمكن أن يكون عدد الإدخال / الإخراج مرتفعًا جدًا. (3) لا يقتصر على حجم الوسادة. (4) يمكن أن تكون مناسبة للإنتاج بالجملة. (5) يمكن تقليل الحجم والوزن بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي اتصال C4 على واجهة اتصال واحدة فقط بين رقاقة السيليكون والركيزة ، والتي يمكن أن توفر أقصر وأقل مسار لنقل إشارة التداخل ، كما أن العدد المنخفض للواجهات يجعل الهيكل أبسط وأكثر موثوقية. لا تزال هناك العديد من التحديات التقنية في اتصال C4 ، ولا يزال من الصعب تطبيقها فعليًا على المنتجات الإلكترونية. لا يمكن تطبيق توصيلات C4 إلا على ركائز السيراميك ، وسيتم استخدامها على نطاق واسع في المنتجات عالية الأداء وعالية I / O-count ، مثل CBGA و CCGA و MCM-C.

شكل 1

2 DCA (إرفاق رقاقة مباشرة)

على غرار C4 ، يعد DCA اتصالًا فائق الدقة (انظر الشكل 2). تحتوي رقاقة السيليكون في DCA ورقاقة السيليكون في اتصال C4 على نفس الهيكل. يكمن الاختلاف بين الاثنين في اختيار الركيزة. الركيزة المستخدمة في DCA هي مادة طباعة نموذجية. تكوين كرة اللحام لـ DCA هو 97Pb / 3Sn ، واللحام الموجود على لوحة التوصيل هو لحام سهل الانصهار (37Pb / 63Sn). بالنسبة إلى DCA ، نظرًا لأن التباعد هو 0 فقط. 203-0. 254 مم ، من الصعب جدًا أن يتسرب اللحام سهل الانصهار إلى وسادات التوصيل ، لذلك بدلاً من طباعة معجون اللحام ، يتم طلاء لحام قصدير الرصاص الجزء العلوي من منصات الاتصال قبل التجميع. حجم اللحام على الوسادة صارم للغاية ، وعادة ما يكون لحام أكثر من المكونات الأخرى فائقة الدقة. اللحام بسمك 0. 051-0. 102 مم على لوحة التوصيل بشكل عام يكون على شكل قبة قليلاً لأنه مطلي مسبقًا. يجب أن يكون مستويًا قبل التصحيح ، وإلا فإنه سيؤثر على المحاذاة الموثوقة لكرة اللحام واللوحة.

الشكل 2

يمكن تحقيق هذا النوع من الاتصال باستخدام معدات وعمليات التثبيت الموجودة على السطح. أولاً ، يتم توزيع التدفق على رقائق السيليكون عن طريق الطباعة ، ثم يتم تركيب الرقاقات وإعادة تدفقها أخيرًا. تبلغ درجة حرارة إعادة التدفق المستخدمة في تجميع DCA حوالي 220 درجة ، وهي أقل من نقطة انصهار كرات اللحام ولكنها أعلى من نقطة انصهار اللحام سهل الانصهار على وسادات التوصيل. تعمل كرات اللحام الموجودة على رقاقة السيليكون كدعامات صلبة. يتم تشكيل وصلة مشتركة لحام بين الكرة والوسادة. بالنسبة لمفصل اللحام المكون من تركيبة مختلفة من Pb / Sn ، فإن الواجهة بين الجنديين ليست واضحة في الواقع في مفصل اللحام ، ولكن تم تشكيل منطقة انتقال سلسة من 97Pb / 3Sn إلى 37Pb / 63Sn. نظرًا للدعم الصلب لكرات اللحام ، فإن كرات اللحام لا "تنهار" في مجموعة DCA ، ولكن لها أيضًا خصائص التصحيح الذاتي. بدأ تطبيق DCA ، وعدد عمليات الإدخال / الإخراج بشكل أساسي أقل من 350 ، وتخطط بعض الشركات لتطوير أكثر من 500 إدخال / نظام تشغيل. لا يتمثل الدافع وراء تطوير هذه التقنية في زيادة عدد عمليات الإدخال / الإخراج ، ولكن في المقام الأول انخفاض في الحجم والوزن والتكلفة. خصائص DCA تشبه إلى حد بعيد C4. نظرًا لأنه يمكن لـ DCA استخدام تقنية التثبيت السطحي الحالية لتحقيق الاتصال مع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فهناك العديد من التطبيقات التي يمكنها استخدام هذه التقنية ، خاصة في تطبيق المنتجات الإلكترونية المحمولة. ومع ذلك ، لا يمكن المبالغة في مزايا تقنية DCA. لا يزال هناك العديد من التحديات التقنية في تطوير تكنولوجيا DCA. لا يوجد العديد من المجمعين الذين يستخدمون هذه التقنية في الإنتاج الفعلي ، وكلهم يحاولون تحسين مستوى التكنولوجيا لتوسيع تطبيق DCA. نظرًا لأن اتصال DCA ينقل تلك التعقيدات عالية الكثافة إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فإنه يزيد من صعوبة تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بالإضافة إلى ذلك ، هناك عدد قليل من الشركات المصنعة المتخصصة في إنتاج رقائق السيليكون مع كرات اللحام. لا تزال هناك العديد من المشكلات التي تستحق الانتباه إليها ، وفقط عندما يتم حل هذه المشكلات يمكن تعزيز تطوير تقنية DCA.

3. FCAA (مرفق شريط لاصق فليب) هناك العديد من أشكال اتصال FCAA ، ولا تزال في المرحلة الأولى من التطوير. الاتصال بين رقاقة السيليكون والركيزة لا يستخدم اللحام ، ولكن الغراء بدلاً من ذلك. يمكن أن يحتوي الجزء السفلي من شريحة السيليكون في هذا الاتصال على كرات أو هياكل لحام مثل نتوءات اللحام. تشمل المواد اللاصقة المستخدمة في FCAA أنواعًا متباينة الخواص ومتباينة الخواص ، اعتمادًا على ظروف الاتصال في التطبيق الفعلي. بالإضافة إلى ذلك ، يتضمن اختيار الركائز عادةً السيراميك ومواد اللوحة المطبوعة ولوحات الدوائر المرنة. هذه التكنولوجيا لم تنضج بعد ولن يتم تفصيلها هنا.