Mesin BGA Ic Reballing

Mesin pengerjaan ulang BGA kelas atas dan sepenuhnya otomatis yang digunakan untuk perusahaan corss-boarder tersebut

Termasuk namun tidak terbatas pada chip tersebut seperti di bawah ini:

Empat tipe dasar BGA dijelaskan dalam hal karakteristik struktural dan aspek lainnya.

1.1 PBGA (Plastic Ball Grid Array) PBGA, umumnya dikenal sebagai OMPAC (Overmolded Plastic Array Carrier), adalah jenis paket BGA yang paling umum (lihat Gambar 1). Pembawa PBGA adalah substrat papan cetak yang umum, seperti FR-4, resin BT, dll. Wafer silikon dihubungkan ke permukaan atas pembawa dengan ikatan kawat, dan kemudian dicetak dengan plastik, dan disolder susunan bola komposisi eutektik (37Pb/63Sn) terhubung ke permukaan bawah pembawa. Array bola solder dapat sepenuhnya atau sebagian didistribusikan di permukaan bawah perangkat (lihat Gambar 2). Ukuran bola solder yang biasa adalah sekitar 0.75 hingga 0.89mm, dan jarak bola solder adalah 1.0mm, 1,27mm, dan 1,5mm.

Gambar 2

PBGA dapat dirakit dengan peralatan dan proses pemasangan permukaan yang ada. Pertama, pasta solder komponen eutektik dicetak pada bantalan PCB yang sesuai dengan metode pencetakan stensil, dan kemudian bola solder PBGA ditekan ke dalam pasta solder dan dialirkan kembali. Ini adalah solder eutektik, jadi selama proses reflow, bola solder dan pasta solder adalah eutektik. Karena berat perangkat dan efek tegangan permukaan, bola solder runtuh untuk mengurangi celah antara bagian bawah perangkat dan PCB, dan sambungan solder berbentuk elips setelah pemadatan. Saat ini, PBGA169~313 telah diproduksi secara massal, dan perusahaan besar terus mengembangkan produk PBGA dengan jumlah I/O yang lebih tinggi. Diperkirakan jumlah I/O akan mencapai 600~1000 dalam dua tahun terakhir.

Keuntungan utama dari paket PBGA:

PBGA dapat diproduksi menggunakan teknologi perakitan dan bahan baku yang ada, dan biaya keseluruhan paket relatif rendah. Dibandingkan dengan perangkat QFP, perangkat ini kurang rentan terhadap kerusakan mekanis. Berlaku untuk perakitan elektronik massal. Tantangan utama teknologi PBGA adalah untuk memastikan koplanaritas paket, mengurangi penyerapan air dan mencegah fenomena "popcorn" dan memecahkan masalah keandalan yang disebabkan oleh peningkatan ukuran die silikon, untuk paket jumlah I/O yang lebih tinggi, teknologi PBGA akan lebih sulit. Karena bahan yang digunakan untuk pembawa adalah substrat dari papan cetak, koefisien ekspansi termal (TCE) dari pembawa PCB dan PBGA dalam perakitan hampir sama, sehingga selama proses penyolderan reflow, hampir tidak ada tekanan pada sambungan solder, dan keandalan sambungan solder Dampaknya juga lebih kecil. Masalah yang dihadapi oleh aplikasi PBGA saat ini adalah bagaimana terus mengurangi biaya pengemasan PBGA, sehingga PBGA masih dapat menghemat uang daripada QFP dalam hal jumlah I/O yang lebih rendah.

1.2 CBGA (Array Kotak Bola Keramik)

CBGA juga biasa disebut sebagai SBC (Solder Ball Carrier) dan merupakan paket BGA tipe kedua (lihat Gambar 3). Wafer silikon CBGA terhubung ke permukaan atas pembawa keramik multi-layer. Sambungan antara wafer silikon dan pembawa keramik multi-layer dapat dalam dua bentuk. Yang pertama adalah bahwa lapisan sirkuit wafer silikon menghadap ke atas, dan sambungan diwujudkan dengan pengelasan tekanan kawat logam. Yang lainnya adalah bahwa lapisan sirkuit wafer silikon menghadap ke bawah, dan hubungan antara wafer silikon dan pembawa diwujudkan dengan struktur flip-chip. Setelah sambungan wafer silikon selesai, wafer silikon dikemas dengan pengisi seperti resin epoksi untuk meningkatkan keandalan dan memberikan perlindungan mekanis yang diperlukan. Pada permukaan bawah pembawa keramik, susunan bola solder 90Pb/10Sn terhubung. Distribusi susunan bola solder dapat didistribusikan sepenuhnya atau didistribusikan sebagian. Ukuran bola solder biasanya sekitar 0,89mm, dan jaraknya bervariasi dari satu perusahaan ke perusahaan lainnya. Umum 1.0mm dan 1.27mm. Perangkat PBGA juga dapat dirakit dengan peralatan dan proses perakitan yang ada, tetapi seluruh proses perakitan berbeda dari PBGA karena komponen bola solder yang berbeda dari PBGA. Suhu reflow pasta solder eutektik yang digunakan dalam perakitan PBGA adalah 183 derajat, sedangkan suhu leleh bola solder CBGA sekitar 300 derajat. Sebagian besar proses reflow pemasangan permukaan yang ada dialirkan kembali pada 220 derajat. Pada suhu reflow ini, hanya solder yang meleleh. pasta, tapi bola solder tidak meleleh. Oleh karena itu, untuk membentuk sambungan solder yang baik, jumlah pasta solder yang terlepas pada bantalan lebih besar daripada PBGA. Sambungan solder. Setelah reflow, solder eutektik berisi bola solder untuk membentuk sambungan solder, dan bola solder bertindak sebagai penyangga yang kaku, sehingga celah antara bagian bawah perangkat dan PCB biasanya lebih besar daripada PBGA. Sambungan solder CBGA dibentuk oleh dua solder komposisi Pb / Sn yang berbeda, tetapi antarmuka antara solder eutektik dan bola solder sebenarnya tidak jelas. Biasanya, analisis metalografi sambungan solder dapat dilihat di area antarmuka. Daerah transisi terbentuk dari 90Pb/10Sn menjadi 37Pb/63Sn. Beberapa produk telah mengadopsi perangkat paket CBGA dengan jumlah I/O 196 hingga 625, tetapi penerapan CBGA belum meluas, dan pengembangan paket CBGA dengan jumlah I/O yang lebih tinggi juga mengalami stagnasi, terutama karena adanya perakitan CBGA. Ketidakcocokan koefisien ekspansi termal (TCE) antara PCB dan pembawa keramik multilayer adalah masalah yang menyebabkan sambungan solder CBGA dengan ukuran paket yang lebih besar gagal selama siklus termal. Melalui sejumlah besar uji keandalan, telah dipastikan bahwa CBGA dengan ukuran paket yang lebih kecil dari 32mm × 32mm dapat memenuhi spesifikasi uji siklus termal standar industri. Jumlah I/Os CBGA dibatasi hingga kurang dari 625. Untuk paket keramik dengan ukuran lebih dari 32mm×32mm, jenis BGA lainnya harus dipertimbangkan.

Gambar 3

Keuntungan utama dari kemasan CBGA adalah: (1) Memiliki sifat listrik dan termal yang sangat baik. (2) Ini memiliki kinerja penyegelan yang baik. (3) Dibandingkan dengan perangkat QFP, CBGA kurang rentan terhadap kerusakan mekanis. (4) Cocok untuk aplikasi perakitan elektronik dengan nomor I/O lebih besar dari 250. Selain itu, karena sambungan antara wafer silikon CBGA dan keramik multi-lapisan dapat dihubungkan dengan flip-chip, ia dapat mencapai kepadatan interkoneksi yang lebih tinggi daripada koneksi ikatan kawat. Dalam banyak kasus, terutama dalam aplikasi dengan jumlah I/O tinggi, ukuran silikon ASIC dibatasi oleh ukuran bantalan ikatan kawat. Ukuran dapat dikurangi lebih lanjut tanpa mengorbankan fungsionalitas, sehingga mengurangi biaya. Pengembangan teknologi CBGA tidak terlalu sulit, dan tantangan utamanya adalah bagaimana membuat CBGA banyak digunakan di berbagai bidang industri perakitan elektronik. Pertama, keandalan paket CBGA di lingkungan industri produksi massal harus terjamin. Kedua, biaya paket CBGA harus sebanding dengan paket BGA lainnya. Karena kerumitan dan biaya pengemasan CBGA yang relatif tinggi, CBGA terbatas pada produk elektronik dengan kinerja tinggi dan persyaratan jumlah I/O yang tinggi. Selain itu, karena bobot paket CBGA yang lebih berat dibandingkan jenis paket BGA lainnya, penerapannya pada produk elektronik portabel juga terbatas.

1.3 CCGA (Ceramic Cloumn Grid Array) CCGA, juga dikenal sebagai SCC (Solder Column Carrier), adalah bentuk lain dari CBGA ketika ukuran badan keramik lebih besar dari 32mm × 32mm (lihat Gambar 4). Permukaan bawah pembawa keramik tidak terhubung ke bola solder tetapi ke pilar solder 90Pb/10Sn. Array pilar solder dapat didistribusikan sepenuhnya atau didistribusikan sebagian. Diameter pilar solder umum adalah sekitar 0,5 mm dan tingginya sekitar 2,21 mm. Jarak tipikal antara susunan pilar 1,27mm. Ada dua bentuk CCGA, satu adalah bahwa kolom solder dan bagian bawah keramik dihubungkan dengan solder eutektik, dan yang lainnya adalah struktur tetap tipe cor. Kolom solder CCGA dapat menahan tekanan yang disebabkan oleh ketidaksesuaian koefisien ekspansi termal TCE dari PCB dan pembawa keramik. Sejumlah besar uji keandalan telah mengkonfirmasi bahwa CCGA dengan ukuran paket kurang dari 44mm × 44mm dapat memenuhi spesifikasi uji siklus termal standar industri. Kelebihan dan kekurangan CCGA dan CBGA sangat mirip, satu-satunya perbedaan yang jelas adalah bahwa pilar solder CCGA lebih rentan terhadap kerusakan mekanis selama proses perakitan daripada bola solder CBGA. Beberapa produk elektronik sudah mulai menggunakan paket CCGA, tetapi paket CCGA dengan nomor I/O antara 626 dan 1225 belum diproduksi secara massal, dan paket CCGA dengan nomor I/O lebih besar dari 2000 masih dalam pengembangan.

Gambar 4

1.4 TBGA (Array Kotak Bola Pita)

TBGA, juga dikenal sebagai ATAB (Araay Tape Automated Bonding), adalah jenis paket BGA yang relatif baru (lihat Gambar 6). Pembawa TBGA adalah pita lapisan logam ganda tembaga/polimida/tembaga. Permukaan atas pembawa didistribusikan dengan kabel tembaga untuk transmisi sinyal, dan sisi lain digunakan sebagai lapisan tanah. Koneksi antara wafer silikon dan pembawa dapat diwujudkan dengan teknologi flip-chip. Setelah sambungan antara wafer silikon dan pembawa selesai, wafer silikon dienkapsulasi untuk mencegah kerusakan mekanis. Vias pada pembawa memainkan peran menghubungkan dua permukaan dan mewujudkan transmisi sinyal, dan bola solder terhubung ke bantalan via melalui proses pengelasan mikro yang mirip dengan ikatan kawat untuk membentuk susunan bola solder. Lapisan penguat direkatkan ke permukaan atas pembawa untuk memberikan kekakuan pada paket dan memastikan koplanaritas paket. Heat sink umumnya terhubung ke bagian belakang chip flip dengan perekat konduktif termal untuk memberikan karakteristik termal yang baik pada paket. Komposisi bola solder TBGA adalah 90Pb/10Sn, diameter bola solder sekitar 0,65mm, dan pitch array bola solder tipikal adalah 1,0mm, 1,27mm, dan 1,5 mm. Perakitan antara TBGA dan PCB adalah solder eutektik 63Sn/ 37Pb. TBGA juga dapat dirakit menggunakan peralatan dan proses pemasangan permukaan yang ada menggunakan metode perakitan serupa dengan CBGA. Saat ini, jumlah I/O dalam paket TBGA yang umum digunakan kurang dari 448. Produk seperti TBGA736 telah diluncurkan, dan beberapa perusahaan asing besar sedang mengembangkan TBGA dengan jumlah I/O lebih besar dari 1000. Paket TBGA adalah: Lebih ringan dan lebih kecil dari kebanyakan jenis paket BGA lainnya (terutama paket dengan jumlah I/O yang lebih tinggi). Ini memiliki sifat listrik yang lebih baik daripada paket QFP dan PBGA. Cocok untuk perakitan elektronik massal. Selain itu, paket ini menggunakan bentuk chip flip densitas tinggi untuk mewujudkan koneksi antara chip silikon dan pembawa, sehingga TBGA memiliki banyak keunggulan seperti noise sinyal rendah, karena koefisien ekspansi termal TCE dari papan cetak dan lapisan penguat dalam paket TBGA pada dasarnya cocok satu sama lain. Oleh karena itu, dampak pada keandalan sambungan solder TBGA setelah perakitan tidak besar. Masalah utama yang dihadapi dalam kemasan TBGA adalah dampak penyerapan air pada kemasan. Masalah yang dihadapi oleh aplikasi TBGA adalah bagaimana mengambil tempat di bidang perakitan elektronik. Pertama, keandalan TBGA harus dibuktikan dalam lingkungan produksi massal, dan kedua, biaya pengemasan TBGA harus sebanding dengan pengemasan PBGA. Karena kompleksitas dan biaya pengemasan TBGA yang relatif tinggi, TBGA terutama digunakan dalam produk elektronik dengan kinerja tinggi dan penghitungan I/O tinggi. 2 Flip Chip: Tidak seperti perangkat pemasangan permukaan lainnya, chip flip tidak memiliki paket, dan susunan interkoneksi didistribusikan di permukaan chip silikon, menggantikan bentuk koneksi ikatan kawat, dan chip silikon langsung dipasang pada PCB di cara terbalik. Flip chip tidak perlu lagi mengarahkan terminal I/O dari chip silikon ke sekitarnya, panjang interkoneksi sangat dipersingkat, penundaan RC berkurang, dan kinerja listrik ditingkatkan secara efektif. Ada tiga jenis utama koneksi flip-chip: C4, DC4, danFCAA.