BGA Ic Reballing-machine

Hoogwaardige en volautomatische BGA-reworkmachine die wordt gebruikt voor die corss-boarder-bedrijven

Inclusief maar niet beperkt tot die chips zoals hieronder:

De vier basistypen BGA's worden beschreven in termen van hun structurele kenmerken en andere aspecten.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, algemeen bekend als OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), is het meest voorkomende type BGA-verpakking (zie afbeelding 1). De drager van PBGA is een gebruikelijk printplaatsubstraat, zoals FR-4, BT-hars, enz. De siliciumwafel is verbonden met het bovenoppervlak van de drager door draadbinding en vervolgens gegoten met plastic en een soldeer balarray van eutectische samenstelling (37Pb/63Sn) is verbonden met het onderoppervlak van de drager. De soldeerbal-array kan geheel of gedeeltelijk worden verdeeld over het bodemoppervlak van het apparaat (zie afbeelding 2). De gebruikelijke soldeerkogelmaat is ongeveer 0,75 tot 0,89 mm, en de soldeerkogelsteek is 1,0 mm, 1,27 mm en 1,5 mm.

Figuur 2

PBGA's kunnen worden geassembleerd met bestaande apparatuur en processen voor oppervlaktemontage. Eerst wordt de eutectische component-soldeerpasta afgedrukt op de overeenkomstige PCB-pads door de stencildrukmethode, en vervolgens worden de PBGA-soldeerballen in de soldeerpasta gedrukt en opnieuw gevloeid. Het is een eutectisch soldeer, dus tijdens het reflow-proces zijn de soldeerbal en de soldeerpasta eutectisch. Vanwege het gewicht van het apparaat en het effect van oppervlaktespanning, stort de soldeerbal in om de opening tussen de onderkant van het apparaat en de PCB te verkleinen, en de soldeerverbinding is na stolling ellipsoïde. Tegenwoordig zijn PBGA169~313 in massa geproduceerd en grote bedrijven ontwikkelen voortdurend PBGA-producten met hogere I/O-aantallen. De verwachting is dat het aantal I/O's de afgelopen twee jaar 600~1000 zal bereiken.

De belangrijkste voordelen van het PBGA-pakket:

① PBGA kan worden vervaardigd met behulp van bestaande assemblagetechnologie en grondstoffen, en de kosten van het hele pakket zijn relatief laag. ② In vergelijking met QFP-apparaten is het minder gevoelig voor mechanische schade. ③Van toepassing op massale elektronische assemblage. De belangrijkste uitdagingen van PBGA-technologie zijn om coplanariteit van het pakket te garanderen, vochtabsorptie te verminderen en "popcorn" -fenomeen te voorkomen en de betrouwbaarheidsproblemen op te lossen die worden veroorzaakt door het vergroten van de siliciummatrijs, voor pakketten met een hoger I / O-aantal zal PBGA-technologie moeilijker zijn. Aangezien het materiaal dat voor de drager wordt gebruikt het substraat van de printplaat is, is de thermische uitzettingscoëfficiënt (TCE) van de PCB- en PBGA-dragers in de assemblage bijna hetzelfde, dus tijdens het reflow-soldeerproces is er bijna geen stress op de soldeerverbindingen, en de betrouwbaarheid van de soldeerverbindingen De impact is ook kleiner. Het probleem waarmee PBGA-toepassingen tegenwoordig worden geconfronteerd, is hoe de kosten van PBGA-verpakkingen kunnen worden verlaagd, zodat PBGA nog steeds geld kan besparen dan QFP in het geval van een lager I/O-aantal.

1.2 CBGA (Ceramic Ball Grid Array)

CBGA wordt ook vaak SBC (Solder Ball Carrier) genoemd en is het tweede type BGA-pakket (zie afbeelding 3). De siliciumwafel van CBGA is verbonden met het bovenoppervlak van de meerlaagse keramische drager. De verbinding tussen de siliciumwafel en de meerlaagse keramische drager kan twee vormen hebben. De eerste is dat de circuitlaag van de siliciumwafel naar boven is gericht en dat de verbinding wordt gerealiseerd door middel van metaaldraaddruklassen. De andere is dat de circuitlaag van de siliciumwafel naar beneden is gericht en dat de verbinding tussen de siliciumwafel en de drager wordt gerealiseerd door een flip-chipstructuur. Nadat de siliciumwafelverbinding is voltooid, wordt de siliciumwafel ingekapseld met een vulmiddel zoals epoxyhars om de betrouwbaarheid te verbeteren en de nodige mechanische bescherming te bieden. Op het onderste oppervlak van de keramische drager is een 90Pb/10Sn-soldeerkogelarray aangesloten. De verdeling van de soldeerbal-array kan volledig of gedeeltelijk worden verdeeld. De grootte van de soldeerballen is meestal ongeveer 0,89 mm en de afstand varieert van bedrijf tot bedrijf. Gemeenschappelijk van 1,0 mm en 1,27 mm. PBGA-apparaten kunnen ook worden geassembleerd met bestaande assemblageapparatuur en -processen, maar het hele assemblageproces is anders dan dat van PBGA vanwege de verschillende soldeerbolcomponenten van PBGA. De reflow-temperatuur van de eutectische soldeerpasta die in de PBGA-assemblage wordt gebruikt, is 183 graden, terwijl de smelttemperatuur van CBGA-soldeerballen ongeveer 300 graden is. De meeste van de bestaande reflow-processen voor oppervlaktemontage worden gereflowd op 220 graden. Bij deze reflow-temperatuur wordt alleen het soldeer gesmolten. plakken, maar de soldeerballen zijn niet gesmolten. Om goede soldeerverbindingen te vormen, is daarom de hoeveelheid soldeerpasta die op de pads wordt gemist groter dan die van PBGA. Soldeer verbindingen. Na reflow bevat het eutectische soldeer de soldeerballen om soldeerverbindingen te vormen, en de soldeerballen fungeren als een stijve ondersteuning, dus de opening tussen de onderkant van het apparaat en de PCB is meestal groter dan die van PBGA. De soldeerverbindingen van CBGA worden gevormd door twee verschillende Pb/Sn samenstellingssoldeersels, maar de interface tussen het eutectische soldeer en de soldeerballen is eigenlijk niet duidelijk. Meestal is de metallografische analyse van de soldeerverbindingen te zien in het interfacegebied. Er wordt een overgangsgebied gevormd van 90Pb/10Sn tot 37Pb/63Sn. Sommige producten hebben CBGA-verpakte apparaten gebruikt met een I/O-telling van 196 tot 625, maar de toepassing van CBGA is nog niet wijdverbreid, en de ontwikkeling van CBGA-pakketten met hogere I/O-tellingen is ook gestagneerd, voornamelijk vanwege het bestaan ​​van CBGA-montage. De mismatch van de thermische uitzettingscoëfficiënt (TCE) tussen de PCB en de meerlaagse keramische drager is een probleem dat ervoor zorgt dat CBGA-soldeerverbindingen met grotere pakketafmetingen falen tijdens thermische cycli. Door een groot aantal betrouwbaarheidstests is bevestigd dat CBGA's met een verpakkingsgrootte kleiner dan 32 mm × 32 mm kunnen voldoen aan de industriële standaardspecificaties voor thermische cyclustests. Het aantal I/O's van CBGA is beperkt tot minder dan 625. Voor keramische pakketten met een afmeting van meer dan 32 mm × 32 mm moeten andere soorten BGA's worden overwogen.

Vinger 3

De belangrijkste voordelen van CBGA-verpakkingen zijn: (1) Het heeft uitstekende elektrische en thermische eigenschappen. (2) Het heeft goede afdichtingsprestaties. (3) Vergeleken met QFP-apparaten zijn CBGA's minder gevoelig voor mechanische schade. (4) Geschikt voor elektronische assemblagetoepassingen met I/O-nummers groter dan 250. Bovendien, aangezien de verbinding tussen de siliciumwafel van CBGA en het meerlaagse keramiek kan worden verbonden door middel van een flip-chip, kan het een hogere onderlinge verbindingsdichtheid bereiken dan de draadverbinding. In veel gevallen, vooral in toepassingen met hoge I/O-tellingen, wordt de siliciumgrootte van ASIC's beperkt door de grootte van de draadverbindingspads. De grootte kan verder worden verkleind zonder in te boeten aan functionaliteit, waardoor de kosten worden verlaagd. De ontwikkeling van CBGA-technologie is niet erg moeilijk, en de grootste uitdaging is hoe CBGA op grote schaal kan worden gebruikt in verschillende gebieden van de elektronische assemblage-industrie. Ten eerste moet de betrouwbaarheid van het CBGA-pakket in de industriële omgeving van massaproductie worden gegarandeerd. Ten tweede moeten de kosten van het CBGA-pakket vergelijkbaar zijn met andere BGA-pakketten. Vanwege de complexiteit en relatief hoge kosten van CBGA-verpakkingen, is CBGA beperkt tot elektronische producten met hoge prestaties en hoge I/O-vereisten. Bovendien is hun toepassing in draagbare elektronische producten, vanwege het hogere gewicht van CBGA-pakketten dan andere soorten BGA-pakketten, ook beperkt.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, ook bekend als SCC (Solder Column Carrier), is een andere vorm van CBGA wanneer de afmeting van het keramische lichaam groter is dan 32 mm × 32 mm (zie afbeelding 4). Het onderste oppervlak van de keramische drager is niet verbonden met soldeerballen, maar met 90Pb/10Sn-soldeerpilaren. De soldeerzuilarray kan volledig of gedeeltelijk worden verdeeld. De gebruikelijke diameter van de soldeerkolom is ongeveer 0,5 mm en de hoogte is ongeveer 2,21 mm. Typische afstand tussen kolomreeksen van 1,27 mm. Er zijn twee vormen van CCGA, de ene is dat de soldeerkolom en de onderkant van het keramiek zijn verbonden door eutectisch soldeer, en de andere is een vaste structuur van het gegoten type. De soldeerkolom van CCGA is bestand tegen de spanning die wordt veroorzaakt door de mismatch van de thermische uitzettingscoëfficiënt TCE van PCB en keramische drager. Een groot aantal betrouwbaarheidstests heeft bevestigd dat CCGA met een verpakkingsgrootte van minder dan 44 mm × 44 mm kan voldoen aan de industriële standaardspecificaties voor thermische cyclustests. De voor- en nadelen van CCGA en CBGA lijken erg op elkaar, het enige duidelijke verschil is dat de soldeerpilaren van CCGA tijdens het assemblageproces gevoeliger zijn voor mechanische schade dan de soldeerballen van CBGA. Sommige elektronische producten zijn begonnen met het gebruik van CCGA-pakketten, maar CCGA-pakketten met I/O-nummers tussen 626 en 1225 zijn nog niet in massa geproduceerd en CCGA-pakketten met I/O-nummers groter dan 2000 zijn nog in ontwikkeling.

Figuur 4

1.4 TBGA (Tape Ball Grid Array)

TBGA, ook bekend als ATAB (Araay Tape Automated Bonding), is een relatief nieuw pakkettype van BGA (zie figuur 6). De drager van de TBGA is een koper/polyimide/koper dubbele metaallaag tape. Het bovenoppervlak van de drager is verdeeld met koperdraden voor signaaloverdracht en de andere kant wordt gebruikt als grondlaag. De verbinding tussen de siliciumwafer en de drager kan worden gerealiseerd door middel van flip-chiptechnologie. Nadat de verbinding tussen de siliciumwafel en de drager is voltooid, wordt de siliciumwafel ingekapseld om mechanische schade te voorkomen. De via's op de drager spelen de rol van het verbinden van de twee oppervlakken en het realiseren van signaaloverdracht, en de soldeerballen zijn verbonden met de via-pads via een micro-lasproces vergelijkbaar met draadbinding om een ​​soldeerbalarray te vormen. Een versterkingslaag is op het bovenoppervlak van de drager gelijmd om stijfheid aan de verpakking te verschaffen en coplanariteit van de verpakking te verzekeren. Het koellichaam is over het algemeen verbonden met de achterkant van de flip-chip met thermisch geleidende lijm om de verpakking goede thermische eigenschappen te geven. De samenstelling van de soldeerbal van TBGA is 90Pb/10Sn, de diameter van de soldeerbal is ongeveer 0,65 mm en de typische pitches van de soldeerbalarray zijn 1,0 mm, 1,27 mm en 1,5 mm. De montage tussen TBGA en PCB is 63Sn/37Pb eutectisch soldeer. TBGA's kunnen ook worden geassembleerd met behulp van bestaande apparatuur en processen voor oppervlaktemontage met behulp van vergelijkbare montagemethoden als CBGA's. Tegenwoordig is het aantal I/O's in het veelgebruikte TBGA-pakket minder dan 448. Producten zoals TBGA736 zijn gelanceerd en enkele grote buitenlandse bedrijven ontwikkelen TBGA's met een aantal I/O's groter dan 1000. De voordelen van de TBGA-pakketten zijn: ① Het is lichter en kleiner dan de meeste andere BGA-pakkettypes (vooral het pakket met een hoger I/O-aantal). ②Het heeft betere elektrische eigenschappen dan QFP- en PBGA-pakketten. ③ Geschikt voor massa-elektronische montage. Bovendien maakt dit pakket gebruik van een high-density flip-chip-vorm om de verbinding tussen de siliciumchip en de drager te realiseren, zodat TBGA veel voordelen heeft, zoals een lage signaalruis, omdat de thermische uitzettingscoëfficiënt TCE van de printplaat en de versterkingslaag in het TBGA-pakket in principe op elkaar aansluiten. Daarom is de impact op de betrouwbaarheid van TBGA-soldeerverbindingen na montage niet groot. Het belangrijkste probleem bij TBGA-verpakkingen is de invloed van vochtopname op verpakkingen. Het probleem waarmee TBGA-toepassingen worden geconfronteerd, is hoe ze een plaats kunnen innemen op het gebied van elektronische assemblage. Ten eerste moet de betrouwbaarheid van TBGA worden bewezen in een massaproductieomgeving en ten tweede moeten de kosten van TBGA-verpakkingen vergelijkbaar zijn met die van PBGA-verpakkingen. Vanwege de complexiteit en relatief hoge verpakkingskosten van TBGA's, worden TBGA's voornamelijk gebruikt in hoogwaardige elektronische producten met een hoog I/O-count. 2 Flip-chip: in tegenstelling tot andere apparaten voor oppervlaktemontage, heeft de flip-chip geen verpakking en wordt de interconnect-array verdeeld over het oppervlak van de siliciumchip, ter vervanging van de vorm van de draadverbinding, en de siliciumchip is direct op de PCB gemonteerd in een omgekeerde manier. De flip-chip hoeft niet langer de I/O-terminals van de siliciumchip naar de omgeving te leiden, de lengte van de onderlinge verbinding wordt aanzienlijk verkort, de RC-vertraging wordt verminderd en de elektrische prestaties worden effectief verbeterd. Er zijn drie hoofdtypen flip-chip-verbindingen: C4, DC4 enFCAA.