Machine de rebillage BGA Ic

Machine de reprise BGA haut de gamme et entièrement automatique utilisée pour les entreprises transfrontières

Y compris, mais sans s'y limiter, les puces ci-dessous :

Les quatre types de base de BGA sont décrits en termes de caractéristiques structurelles et d'autres aspects.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) Le PBGA, communément appelé OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), est le type le plus courant de boîtier BGA (voir Figure 1). Le support de PBGA est un substrat de carte imprimé courant, tel que FR-4, résine BT, etc. La plaquette de silicium est connectée à la surface supérieure du support par liaison par fil, puis moulée avec du plastique et une soudure un réseau de billes de composition eutectique (37Pb/63Sn) est relié à la surface inférieure du support. Le réseau de billes de soudure peut être entièrement ou partiellement réparti sur la surface inférieure du dispositif (voir Figure 2). La taille habituelle de la boule de soudure est d'environ 00,75 à 00,89 mm, et le pas de la boule de soudure est de 1,0 mm, 1,27 mm et 1,5 mm.

Figure 2

Les PBGA peuvent être assemblés avec des équipements et des processus de montage en surface existants. Tout d'abord, la pâte à souder du composant eutectique est imprimée sur les pastilles PCB correspondantes par la méthode d'impression au pochoir, puis les billes de soudure PBGA sont pressées dans la pâte à souder et refusionnées. Il s'agit d'une soudure eutectique, donc pendant le processus de refusion, la boule de soudure et la pâte à souder sont eutectiques. En raison du poids de l'appareil et de l'effet de la tension superficielle, la boule de soudure s'effondre pour réduire l'écart entre le bas de l'appareil et le PCB, et le joint de soudure est ellipsoïde après solidification. Aujourd'hui, les PBGA169~313 sont produits en masse et les grandes entreprises développent constamment des produits PBGA avec un nombre d'E/S plus élevé. On s'attend à ce que le nombre d'E/S atteigne 600 ~ 1000 au cours des deux dernières années.

Les principaux avantages du package PBGA :

① Le PBGA peut être fabriqué à l'aide de la technologie d'assemblage et des matières premières existantes, et le coût de l'ensemble est relativement faible. ② Comparé aux appareils QFP, il est moins sensible aux dommages mécaniques. ③Applicable à l'assemblage électronique de masse. Les principaux défis de la technologie PBGA sont d'assurer la coplanarité du boîtier, de réduire l'absorption d'humidité et d'empêcher le phénomène de "pop-corn" et de résoudre les problèmes de fiabilité causés par l'augmentation de la taille de la puce en silicium. Pour les boîtiers à nombre d'E/S plus élevé, la technologie PBGA sera plus difficile. Étant donné que le matériau utilisé pour le support est le substrat de la carte imprimée, le coefficient de dilatation thermique (TCE) des supports PCB et PBGA dans l'assemblage est presque le même, donc pendant le processus de soudage par refusion, il n'y a presque pas de contrainte sur le joints de soudure, et la fiabilité des joints de soudure L'impact est également plus faible. Le problème rencontré par les applications PBGA aujourd'hui est de savoir comment continuer à réduire le coût de l'emballage PBGA, de sorte que PBGA puisse toujours économiser de l'argent que QFP dans le cas d'un nombre d'E/S inférieur.

1.2 CBGA (réseau de grille à billes en céramique)

CBGA est également communément appelé SBC (Solder Ball Carrier) et est le deuxième type de boîtier BGA (voir Figure 3). La plaquette de silicium de CBGA est connectée à la surface supérieure du support céramique multicouche. La liaison entre la plaquette de silicium et le support céramique multicouche peut se présenter sous deux formes. La première est que la couche de circuit de la plaquette de silicium est tournée vers le haut et que la connexion est réalisée par soudage par pression de fil métallique. L'autre est que la couche de circuit de la tranche de silicium est tournée vers le bas et que la connexion entre la tranche de silicium et le support est réalisée par une structure à puce retournée. Une fois la connexion de la tranche de silicium terminée, la tranche de silicium est encapsulée avec une charge telle qu'une résine époxy pour améliorer la fiabilité et fournir la protection mécanique nécessaire. Sur la surface inférieure du support en céramique, un réseau de billes de soudure 90Pb/10Sn est connecté. La distribution du réseau de billes de soudure peut être entièrement distribuée ou partiellement distribuée. La taille des billes de soudure est généralement d'environ 0,89 mm et l'espacement varie d'une entreprise à l'autre. Commun de 1,0 mm et 1,27 mm. Les dispositifs PBGA peuvent également être assemblés avec des équipements et des processus d'assemblage existants, mais l'ensemble du processus d'assemblage est différent de celui du PBGA en raison des différents composants de la boule de soudure du PBGA. La température de refusion de la pâte à souder eutectique utilisée dans l'assemblage PBGA est de 183 degrés, tandis que la température de fusion des billes de soudure CBGA est d'environ 300 degrés. La plupart des processus de refusion de montage en surface existants sont refusionnés à 220 degrés. A cette température de refusion, seule la soudure est fondue. coller, mais les billes de soudure ne sont pas fondues. Par conséquent, afin de former de bons joints de soudure, la quantité de pâte à souder manquante sur les pastilles est supérieure à celle du PBGA. Joints de soudure. Après refusion, la soudure eutectique contient les billes de soudure pour former des joints de soudure, et les billes de soudure agissent comme un support rigide, de sorte que l'écart entre le bas de l'appareil et le PCB est généralement plus grand que celui du PBGA. Les joints de soudure du CBGA sont formés par deux soudures de composition Pb/Sn différentes, mais l'interface entre la soudure eutectique et les billes de soudure n'est en fait pas évidente. Habituellement, l'analyse métallographique des joints de soudure peut être vue dans la zone d'interface. Une région de transition est formée de 90Pb/10Sn à 37Pb/63Sn. Certains produits ont adopté des dispositifs en boîtier CBGA avec un nombre d'E/S de 196 à 625, mais l'application du CBGA n'est pas encore répandue, et le développement de boîtiers CBGA avec un nombre d'E/S plus élevé a également stagné, principalement en raison de l'existence de Assemblage CBGA. L'inadéquation du coefficient de dilatation thermique (TCE) entre le PCB et le support en céramique multicouche est un problème qui provoque l'échec des joints de soudure CBGA avec des tailles de boîtier plus grandes pendant le cycle thermique. Grâce à un grand nombre de tests de fiabilité, il a été confirmé que les CBGA avec une taille de boîtier inférieure à 32 mm × 32 mm peuvent répondre aux spécifications de test de cycle thermique standard de l'industrie. Le nombre d'E / S de CBGA est limité à moins de 625. Pour les boîtiers en céramique d'une taille supérieure à 32 mm × 32 mm, d'autres types de BGA doivent être pris en compte.

Chiffre 3

Les principaux avantages de l'emballage CBGA sont : (1) Il possède d'excellentes propriétés électriques et thermiques. (2) Il a de bonnes performances d'étanchéité. (3) Par rapport aux dispositifs QFP, les CBGA sont moins sensibles aux dommages mécaniques. (4) Convient aux applications d'assemblage électronique avec des nombres d'E/S supérieurs à 250. De plus, étant donné que la connexion entre la plaquette de silicium de CBGA et la céramique multicouche peut être connectée par flip-chip, elle peut atteindre une densité d'interconnexion plus élevée que la connexion de liaison par fil. Dans de nombreux cas, en particulier dans les applications avec un nombre élevé d'E/S, la taille du silicium des ASIC est limitée par la taille des plages de connexion des fils. La taille peut être encore réduite sans sacrifier la fonctionnalité, réduisant ainsi les dépenses. Le développement de la technologie CBGA n'est pas très difficile, et son principal défi est de savoir comment rendre le CBGA largement utilisé dans divers domaines de l'industrie de l'assemblage électronique. Tout d'abord, la fiabilité du boîtier CBGA dans l'environnement industriel de production de masse doit être garantie. Deuxièmement, le coût du package CBGA doit être comparable à celui des autres packages BGA. En raison de la complexité et du coût relativement élevé du conditionnement CBGA, le CBGA est limité aux produits électroniques avec des exigences élevées en matière de performances et de nombre d'E/S. De plus, en raison du poids plus élevé des boîtiers CBGA que d'autres types de boîtiers BGA, leur application dans les produits électroniques portables est également limitée.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, également connu sous le nom de SCC (Solder Column Carrier), est une autre forme de CBGA lorsque la taille du corps en céramique est supérieure à 32 mm × 32 mm (voir Figure 4). La surface inférieure du support en céramique n'est pas reliée à des billes de soudure mais à des piliers de soudure 90Pb/10Sn. Le réseau de piliers de soudure peut être entièrement distribué ou partiellement distribué. Le diamètre du pilier de soudure commun est d'environ 0,5 mm et la hauteur est d'environ 2,21 mm. Espacement typique entre les rangées de piliers de 1,27 mm. Il existe deux formes de CCGA, l'une est que la colonne de soudure et le fond de la céramique sont reliés par une soudure eutectique, et l'autre est une structure fixe de type coulé. La colonne de soudure de CCGA peut résister aux contraintes causées par l'inadéquation du coefficient de dilatation thermique TCE du PCB et du support en céramique. Un grand nombre de tests de fiabilité ont confirmé que la CCGA avec une taille de boîtier inférieure à 44 mm × 44 mm peut répondre aux spécifications de test de cycle thermique standard de l'industrie. Les avantages et les inconvénients de CCGA et CBGA sont très similaires, la seule différence évidente est que les piliers de soudure de CCGA sont plus sensibles aux dommages mécaniques pendant le processus d'assemblage que les billes de soudure de CBGA. Certains produits électroniques ont commencé à utiliser des packages CCGA, mais les packages CCGA avec des numéros d'E / S compris entre 626 et 1225 n'ont pas encore été produits en série, et les packages CCGA avec des numéros d'E / S supérieurs à 2000 sont toujours en cours de développement.

Figure 4

1.4 TBGA (matrice de grille à billes à bande)

TBGA, également connu sous le nom d'ATAB (Araay Tape Automated Bonding), est un type de boîtier relativement nouveau de BGA (voir Figure 6). Le support du TBGA est un ruban double couche métallique cuivre/polyimide/cuivre. La surface supérieure du support est distribuée avec des fils de cuivre pour la transmission du signal, et l'autre côté est utilisé comme couche de masse. La connexion entre la tranche de silicium et le support peut être réalisée par la technologie flip-chip. Une fois la connexion entre la plaquette de silicium et le support terminée, la plaquette de silicium est encapsulée pour éviter tout dommage mécanique. Les vias sur le support jouent le rôle de connecter les deux surfaces et de réaliser la transmission du signal, et les billes de soudure sont connectées aux pastilles via un processus de micro-soudage similaire à la liaison par fil pour former un réseau de billes de soudure. Une couche de renforcement est collée à la surface supérieure du support pour assurer la rigidité de l'emballage et assurer la coplanarité de l'emballage. Le dissipateur thermique est généralement connecté à l'arrière de la puce retournée avec un adhésif thermiquement conducteur pour fournir de bonnes caractéristiques thermiques au boîtier. La composition de la bille de soudure de TBGA est de 90Pb/10Sn, le diamètre de la bille de soudure est d'environ 0,65 mm et les pas typiques du réseau de billes de soudure sont de 1,0 mm, 1,27 mm et 1,5 mm. mm. L'assemblage entre TBGA et PCB est une soudure eutectique 63Sn/37Pb. Les TBGA peuvent également être assemblés à l'aide d'équipements et de processus de montage en surface existants utilisant des méthodes d'assemblage similaires aux CBGA. De nos jours, le nombre d'E/S dans le package TBGA couramment utilisé est inférieur à 448. Des produits tels que TBGA736 ont été lancés et certaines grandes entreprises étrangères développent des TBGA avec un nombre d'E/S supérieur à 1000. Les avantages du Les packages TBGA sont : ① Il est plus léger et plus petit que la plupart des autres types de packages BGA (en particulier le package avec un nombre d'E / S plus élevé). ②Il a de meilleures propriétés électriques que les packages QFP et PBGA. ③ Convient pour l'assemblage électronique de masse. De plus, ce boîtier utilise une forme de puce retournée haute densité pour réaliser la connexion entre la puce de silicium et le support, de sorte que TBGA présente de nombreux avantages tels qu'un faible bruit de signal, car le coefficient de dilatation thermique TCE de la carte imprimée et le couche de renfort dans le package TBGA correspondent essentiellement les uns aux autres. Par conséquent, l'impact sur la fiabilité des joints de soudure TBGA après assemblage n'est pas important. Le principal problème rencontré dans les emballages TBGA est l'impact de l'absorption d'humidité sur l'emballage. Le problème rencontré par les applications TBGA est de se faire une place dans le domaine de l'assemblage électronique. Premièrement, la fiabilité du TBGA doit être prouvée dans un environnement de production de masse, et deuxièmement, le coût de l'emballage TBGA doit être comparable à celui de l'emballage PBGA. En raison de la complexité et du coût de conditionnement relativement élevé des TBGA, les TBGA sont principalement utilisés dans les produits électroniques hautes performances et à nombre d'E / S élevé. 2 Flip Chip : contrairement à d'autres dispositifs de montage en surface, la puce flip n'a pas de boîtier, et le réseau d'interconnexion est distribué sur la surface de la puce de silicium, remplaçant la forme de connexion de liaison par fil, et la puce de silicium est directement montée sur le PCB dans un manière inversée. La puce retournée n'a plus besoin de faire sortir les bornes d'E/S de la puce de silicium vers l'environnement, la longueur de l'interconnexion est considérablement raccourcie, le retard RC est réduit et les performances électriques sont efficacement améliorées. Il existe trois principaux types de connexions flip-chip : C4, DC4 etFCAA.