Desarrollo de la mesa de retrabajo BGA
1.3ccga (matriz de rejilla de nube cerámica matriz de rejilla de columna cerámica)
CCGA, también conocido como SCC (portador de columna de soldadura), es otra alternativa a CBGA cuando el tamaño del cuerpo cerámico es mayor de 32 mm × 32 mm en forma A (consulte la Figura 5). A diferencia de CBGA, los pilares de soldadura de 90Pb/10Sn están conectados a la superficie inferior del soporte cerámico en lugar de bolas de soldadura. Los conjuntos de pilares de soldadura se pueden distribuir total o parcialmente. Los pilares de soldadura comunes tienen aproximadamente 0,5 mm de diámetro y 2,20 de altura. Hay dos formas de CCGA, una es una columna de soldadura conectada al fondo cerámico mediante soldadura eutéctica y la otra es una estructura fija fundida. Los pilares de soldadura de CCGA pueden resistir la tensión causada por la falta de coincidencia del coeficiente de expansión térmica TCE entre la PCB y el soporte cerámico. Una gran cantidad de pruebas de confiabilidad han confirmado que CCGA con un tamaño de paquete inferior a 44 mm × 44 mm puede cumplir con las especificaciones de prueba de ciclo térmico estándar de la industria. Las ventajas y desventajas de CCGA son muy similares a las de CBGA. La única diferencia obvia es que los postes de soldadura de CCGA son más susceptibles a daños mecánicos que las bolas de soldadura de CBGA durante el proceso de ensamblaje. Algunos productos electrónicos han comenzado a utilizar paquetes CCGA, pero los paquetes CCGA con números de E/S entre 626 y 1225 aún no se han producido en masa, y los paquetes CCGA con números de E/S superiores a 2000 todavía están en desarrollo.
Figura 5CCGA (matriz de rejilla de columnas cerámicas)
1.4 tbga (matriz de rejilla de bolas con matriz de rejilla de bolas)
Figura 6 estructura interna de tbga
p>TBGA, también conocido como ATAB (Araay Tape Automated Bonding), es un tipo de embalaje BGA relativamente nuevo (consulte la Figura 6). El portador de TBGA es una cinta de capa bimetálica de cobre/poliimida/cobre. Los cables de cobre utilizados para la transmisión de señales se distribuyen en la superficie superior del portador y la otra superficie sirve como capa de tierra. La conexión entre la oblea de silicio y el soporte se puede lograr mediante tecnología flip-chip. Cuando se completa la conexión entre la oblea de silicio y el soporte, la oblea de silicio se sella para evitar daños mecánicos. Las vías en el soporte desempeñan la función de conectar dos superficies y realizar la transmisión de señales. Las bolas de soldadura se conectan a las almohadillas de vía a través de un proceso de microsoldadura similar a la unión de cables para formar una matriz de bolas de soldadura. La superficie superior del soporte está conectada con una capa de refuerzo mediante pegamento. La capa de refuerzo se utiliza para proporcionar rigidez al paquete y asegurar la coplanaridad del paquete. Normalmente, la grasa térmica se conecta al disipador de calor en la parte posterior del chip invertido para proporcionar buenas características térmicas al paquete. La composición de la bola de soldadura de TBGA es 90Pb/10Sn y el diámetro de la bola de soldadura es de aproximadamente 0,65 mm. Los pasos típicos de las bolas de soldadura son 1,0 mm, 1,27 mm y 1,5 mm. El ensamblaje entre TBGA y PCB utiliza soldadura eutéctica 63Sn/37Pb. TBGA también se puede ensamblar utilizando tecnología y equipos de montaje en superficie existentes, utilizando un método de ensamblaje similar al CBGA.
El número de E/S de los paquetes TBGA de uso común es inferior a 448 y productos como TBGA736 ya están en el mercado. Algunas grandes empresas extranjeras están desarrollando TBGA con números de E/S superiores a 1.000.
Las ventajas del paquete TBGA son:
① Es más liviano y más pequeño que la mayoría de los otros tipos de paquetes BGA (especialmente los tipos de paquetes con altos números de E/S).
②Tiene mejor rendimiento eléctrico que los paquetes QFP y PBGA.
③Adecuado para montaje electrónico por lotes.
Además, este tipo de embalaje realiza la conexión entre la oblea de silicio y el soporte en forma de un chip invertido de alta densidad, lo que proporciona a TBGA muchas ventajas, como un bajo ruido de señal.
Dado que el coeficiente de expansión térmica TCE de la capa de refuerzo en la placa impresa y el paquete TBGA coinciden básicamente, tiene poco impacto en la confiabilidad de las uniones de soldadura TBGA después del ensamblaje. El principal problema que encuentran los envases TBGA es el impacto de la absorción de humedad en los envases.
El problema que encuentra TBGA en su aplicación es cómo ocupar un lugar en el campo del ensamblaje electrónico. En primer lugar, la confiabilidad de TBGA debe demostrarse en un entorno de producción a gran escala y, en segundo lugar, el costo del empaque de TBGA debe ser comparable al del empaque de PBGA. Debido a la complejidad y al costo de empaquetado relativamente alto de TBGA, TBGA se utiliza principalmente en productos electrónicos con alto rendimiento y alto número de E/S.
2 Flip chip:
A diferencia de otros dispositivos de montaje en superficie, el chip flip no tiene un paquete y la matriz de interconexión se distribuye en la superficie de la oblea de silicio, reemplazando la unión de cables. forma de conexión. , el chip de silicio se voltea directamente sobre la PCB. El chip Flip ya no necesita conducir terminales de E/S desde el chip de silicio, lo que acorta en gran medida la longitud de interconexión, reduce el retardo RC y mejora efectivamente el rendimiento eléctrico. Hay tres tipos principales de conexiones flip-chip: C4, DC4 y FCAA.
2.1c4 (conexión de chip de colapso controlado conexión de chip de colapso controlado)
Figura 7 Forma estructural C4
C4 es un tipo similar a la forma BGA de paso ultrafino (ver Figura 7). Generalmente, el paso del conjunto de bolas de soldadura conectado a la oblea de silicio es de 0,203~0,254 mm, el diámetro de la bola de soldadura es de 0,102~0,127 mm y la composición de la bola de soldadura es 97Pb/3Sn. Estas bolas de soldadura pueden estar distribuidas total o parcialmente sobre la oblea de silicio. Las cerámicas se utilizan como sustratos para conexiones C4 porque pueden soportar altas temperaturas de reflujo. Por lo general, las almohadillas de conexión chapadas en oro o estañadas se distribuyen previamente en la superficie cerámica y luego se realizan las conexiones de chip invertido C4.
Las conexiones C4 no se pueden ensamblar con los equipos y técnicas de ensamblaje existentes porque la temperatura de fusión de las bolas de soldadura de 97Pb/3Sn es de 320 °C y no hay otra soldadura en esta estructura de interconexión con conexiones C4. En la conexión C4 no falta la soldadura en pasta, sino el fundente de alta temperatura que se imprime. Primero, se imprime fundente de alta temperatura en las almohadillas del sustrato o las bolas de soldadura de la oblea de silicio, y luego las bolas de soldadura de la oblea de silicio se alinean con precisión con las almohadillas correspondientes del sustrato. El fundente proporciona suficiente adhesión para mantener la posición relativa hasta que se complete la soldadura por reflujo. La temperatura de reflujo de la conexión C4 es de 360°C. A esta temperatura, las bolas de soldadura se funden y la oblea de silicio queda en estado "suspendido". Debido a la tensión superficial de la soldadura, la oblea de silicio corregirá automáticamente la posición relativa de la bola de soldadura y la almohadilla y, finalmente, la soldadura colapsará hasta una cierta altura para formar un punto de conexión. El método de conexión C4 se utiliza principalmente en paquetes CBGA y CCGA. Además, algunos fabricantes también aplican esta tecnología a módulos cerámicos multichip (MCM-C). El número de E/S conectadas a C4 es inferior a 1500 y algunas empresas esperan desarrollar más de 3000 E/S.
Las ventajas de las conexiones C4 son:
1 ) Excelente rendimiento eléctrico y rendimiento térmico.
2) Cuando la distancia entre las bolas de soldadura es moderada, el número de E/S puede ser muy alto.
3) No limitado por el tamaño de la almohadilla.
4) Apto para producción en masa.
5) Se puede reducir mucho el tamaño y el peso.
Además, la conexión C4 tiene solo una interfaz de interconexión entre el chip de silicio y el sustrato, lo que puede proporcionar la ruta de transmisión de señal más corta con la menor interferencia. El reducido número de interfaces hace que la estructura sea más sencilla y fiable. Todavía existen muchos desafíos técnicos en la conexión C4 y todavía es difícil aplicarla realmente a productos electrónicos. La conexión C4 solo se puede aplicar a sustratos cerámicos y se usará ampliamente en productos de alto rendimiento y alto número de E/S, como CBGA, CCGA, MCM-C, etc.
2.2 DCA (conexión directa de chip)
Similar a C4, DCA es una conexión de paso ultrafino (consulte la Figura 8). La oblea de silicio de DCA tiene la misma estructura que la oblea de silicio en conexión C4. La única diferencia entre ambas es la elección del sustrato, que es un material de impresión típico. La composición de la bola de soldadura del DCA es 97Pb/3Sn y la soldadura en la plataforma de conexión es soldadura eutéctica (37Pb/63Sn). Para DCA, dado que el paso es de solo 0,203 ~ 0,254 mm, es difícil que la soldadura eutéctica se filtre hacia la plataforma de conexión.
Entonces, en lugar de fugas de pasta de soldadura, se aplica soldadura de plomo y estaño en la parte superior de las almohadillas de conexión antes del ensamblaje, y la cantidad de soldadura en las almohadillas es muy estricta, a menudo más que la que se usa en otros componentes de paso ultrafino. La soldadura de 0,051 ~ 0,102 mm de espesor en la almohadilla de conexión está prechapada y generalmente tiene una forma ligeramente abovedada. Debe nivelarse antes de pegar; de lo contrario, afectará la alineación confiable de la bola de soldadura y la almohadilla.
Figura 8 Forma estructural DCA
Este método de conexión se puede realizar mediante equipos y tecnología de montaje en superficie. Primero, el flujo se distribuye sobre la oblea de silicio mediante impresión, luego se monta la oblea de silicio y finalmente se hace refluir. La temperatura de reflujo utilizada en el ensamblaje del DCA es de aproximadamente 220 °C, que es inferior al punto de fusión de la bola de soldadura pero superior al punto de fusión de la soldadura eutéctica en la plataforma de conexión. La bola de soldadura sobre el chip de silicio actúa como un soporte rígido. La soldadura eutéctica se funde después del reflujo, formando una conexión de unión de soldadura entre la bola de soldadura y la almohadilla. Para este tipo de unión de soldadura formada por dos composiciones diferentes de Pb/Sn, la interfaz entre los dos materiales de soldadura en la unión de soldadura en realidad no es obvia, pero forma una zona de transición suave de 97Pb/3Sn a 37Pb/63Sn. Debido al soporte rígido de la bola de soldadura, ésta no "colapsará" durante el ensamblaje del DCA, pero también tiene propiedades de autocorrección. Se ha aplicado DCA y el número de E/S es principalmente inferior a 350. Algunas empresas planean desarrollar más de 500 números de E/S. La fuerza impulsora para el desarrollo de esta tecnología no es un mayor número de E/S, sino que se centra principalmente en reducir el tamaño, el peso y el costo. Las características del DCA son muy similares a las del C4. Debido a que DCA puede utilizar la tecnología de montaje superficial existente para interactuar con PCB, se puede utilizar en muchas aplicaciones, especialmente en electrónica portátil.
Sin embargo, las ventajas de la tecnología DCA no pueden exagerarse. Aún quedan muchos desafíos técnicos en el desarrollo de la tecnología DCA. No muchos ensambladores utilizan esta tecnología en la producción real y todos están trabajando arduamente para mejorar el nivel de tecnología para expandir la aplicación de DCA. Debido a que las conexiones DCA transfieren la complejidad relacionada con la alta densidad a la PCB, aumenta la dificultad de fabricación de PCB. Además, todavía hay muy pocos fabricantes que se especialicen en producir obleas de silicio con bolas de soldadura, y todavía quedan muchas cuestiones que merecen atención en términos de equipos y procesos de montaje. Sólo resolviendo estos problemas se podrá promover el desarrollo de la tecnología DCA.
2.3 fcaa (conexión de unión de chip flip de accesorio de unión de chip invertido)
Las conexiones FCAA vienen en muchas formas y aún se encuentran en la etapa de desarrollo preliminar. La conexión entre la oblea de silicio y el sustrato se realiza mediante pegamento en lugar de soldadura. En este sentido, pueden haber bolas de soldadura en el fondo de la oblea de silicio, o se pueden utilizar protuberancias de soldadura y otras estructuras. Los adhesivos utilizados por la FCAA incluyen tipos isotrópicos y anisotrópicos, que dependen principalmente de las condiciones de unión en la aplicación real. Además, las opciones de sustratos suelen incluir cerámica, materiales de placas impresas y placas de circuitos impresos flexibles. Esta tecnología aún no está madura, por lo que no daré más detalles aquí.