बीजीए आईसी रीबॉलिंग मशीन

उन कोर्स-बोर्डर कंपनियों के लिए इस्तेमाल की जाने वाली हाई-एंड और पूरी तरह से स्वचालित बीजीए रीवर्क मशीन

नीचे के रूप में उन चिप्स सहित, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं:

चार बुनियादी प्रकार के बीजीए को उनकी संरचनात्मक विशेषताओं और अन्य पहलुओं के संदर्भ में वर्णित किया गया है।

1.1 PBGA (प्लास्टिक बॉल ग्रिड ऐरे) PBGA, जिसे आमतौर पर OMPAC (ओवरमॉल्ड प्लास्टिक ऐरे कैरियर) के रूप में जाना जाता है, BGA पैकेज का सबसे सामान्य प्रकार है (चित्र 1 देखें)। पीबीजीए का वाहक एक सामान्य मुद्रित बोर्ड सब्सट्रेट है, जैसे एफआर -4, बीटी राल, आदि। सिलिकॉन वेफर वायर बॉन्डिंग द्वारा वाहक की ऊपरी सतह से जुड़ा होता है, और फिर प्लास्टिक के साथ ढाला जाता है, और एक सोल्डर गलनक्रांतिक संघटन (37Pb/63Sn) का बॉल ऐरे वाहक की निचली सतह से जुड़ा होता है। सोल्डर बॉल ऐरे को डिवाइस की निचली सतह पर पूरी तरह या आंशिक रूप से वितरित किया जा सकता है (चित्र 2 देखें)। सामान्य सोल्डर बॉल का आकार लगभग 0.75 से 0.89mm होता है, और सोल्डर बॉल पिच 1.0mm, 1.27mm, और 1.5mm होती है।

चित्र 2

पीबीजीए को मौजूदा सरफेस माउंट उपकरण और प्रक्रियाओं के साथ असेंबल किया जा सकता है। सबसे पहले, यूटेक्टिक घटक सोल्डर पेस्ट को स्टैंसिल प्रिंटिंग विधि द्वारा संबंधित पीसीबी पैड पर मुद्रित किया जाता है, और फिर पीबीजीए सोल्डर गेंदों को सोल्डर पेस्ट में दबाया जाता है और फिर से प्रवाहित किया जाता है। यह एक यूटेक्टिक सोल्डर है, इसलिए रिफ्लो प्रक्रिया के दौरान, सोल्डर बॉल और सोल्डर पेस्ट यूक्टेक्टिक होते हैं। डिवाइस के वजन और सतह के तनाव के प्रभाव के कारण, सोल्डर बॉल डिवाइस के नीचे और पीसीबी के बीच की खाई को कम करने के लिए ढह जाती है, और सोल्डर जोड़ जमने के बाद दीर्घवृत्त होता है। आज, PBGA169 ~ 313 का बड़े पैमाने पर उत्पादन किया गया है, और प्रमुख कंपनियां लगातार उच्च I/O गणना वाले PBGA उत्पादों का विकास कर रही हैं। यह उम्मीद की जाती है कि पिछले दो वर्षों में I/O की संख्या 600 ~ 1000 तक पहुंच जाएगी।

पीबीजीए पैकेज के मुख्य लाभ:

PBGA को मौजूदा असेंबली तकनीक और कच्चे माल का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है, और पूरे पैकेज की लागत अपेक्षाकृत कम है। QFP उपकरणों की तुलना में, यह यांत्रिक क्षति के लिए कम संवेदनशील है। मास इलेक्ट्रॉनिक असेंबली के लिए लागू। PBGA तकनीक की मुख्य चुनौतियाँ पैकेज की समतलता सुनिश्चित करना, नमी अवशोषण को कम करना और "पॉपकॉर्न" घटना को रोकना और सिलिकॉन डाई के आकार में वृद्धि के कारण विश्वसनीयता की समस्याओं को हल करना है, उच्च I / O काउंट पैकेज के लिए, PBGA तकनीक अधिक कठिन होगी। चूंकि वाहक के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री मुद्रित बोर्ड का सब्सट्रेट है, असेंबली में पीसीबी और पीबीजीए वाहकों का थर्मल विस्तार गुणांक (टीसीई) लगभग समान है, इसलिए रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान, लगभग कोई तनाव नहीं होता है मिलाप जोड़ों, और मिलाप जोड़ों की विश्वसनीयता प्रभाव भी छोटा होता है। आज PBGA अनुप्रयोगों द्वारा सामना की जाने वाली समस्या यह है कि PBGA पैकेजिंग की लागत को कैसे कम करना जारी रखा जाए, ताकि कम I/O गणना के मामले में PBGA अभी भी QFP की तुलना में पैसे बचा सके।

1.2 सीबीजीए (सिरेमिक बॉल ग्रिड ऐरे)

सीबीजीए को आमतौर पर एसबीसी (सोल्डर बॉल कैरियर) के रूप में भी जाना जाता है और यह दूसरे प्रकार का बीजीए पैकेज है (चित्र 3 देखें)। सीबीजीए का सिलिकॉन वेफर बहु-परत सिरेमिक कैरियर की ऊपरी सतह से जुड़ा होता है। सिलिकॉन वेफर और बहु-परत सिरेमिक कैरियर के बीच संबंध दो रूपों में हो सकता है। पहला यह है कि सिलिकॉन वेफर की सर्किट परत ऊपर की ओर है, और कनेक्शन धातु के तार दबाव वेल्डिंग द्वारा महसूस किया जाता है। दूसरा यह है कि सिलिकॉन वेफर की सर्किट परत नीचे की ओर होती है, और सिलिकॉन वेफर और वाहक के बीच संबंध एक फ्लिप-चिप संरचना द्वारा महसूस किया जाता है। सिलिकॉन वेफर कनेक्शन पूरा होने के बाद, सिलिकॉन वेफर को विश्वसनीयता में सुधार और आवश्यक यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करने के लिए एपॉक्सी राल जैसे भराव के साथ समझाया जाता है। सिरेमिक कैरियर की निचली सतह पर, एक 90Pb/10Sn सोल्डर बॉल ऐरे जुड़ा हुआ है। सोल्डर बॉल सरणी का वितरण पूरी तरह से वितरित या आंशिक रूप से वितरित किया जा सकता है। मिलाप गेंदों का आकार आमतौर पर लगभग 0.89 मिमी होता है, और अंतर कंपनी से कंपनी में भिन्न होता है। 1.0 मिमी और 1.27 मिमी का सामान्य। PBGA उपकरणों को मौजूदा असेंबली उपकरण और प्रक्रियाओं के साथ भी इकट्ठा किया जा सकता है, लेकिन PBGA से अलग सोल्डर बॉल घटकों के कारण पूरी असेंबली प्रक्रिया PBGA से अलग है। PBGA असेंबली में उपयोग किए जाने वाले यूटेक्टिक सोल्डर पेस्ट का रिफ्लो तापमान 183 डिग्री है, जबकि CBGA सोल्डर बॉल्स का पिघलने का तापमान लगभग 300 डिग्री है। मौजूदा सतह माउंट रिफ्लो प्रक्रियाओं में से अधिकांश 220 डिग्री पर रिफ्लो की जाती हैं। इस रिफ्लो तापमान पर, केवल सोल्डर पिघलाया जाता है। पेस्ट करें, लेकिन सोल्डर बॉल्स पिघले नहीं हैं। इसलिए, अच्छे सोल्डर जोड़ों को बनाने के लिए, पैड पर छूटे हुए सोल्डर पेस्ट की मात्रा पीबीजीए की तुलना में अधिक होती है। मिलाप जोड़ों। रिफ्लो के बाद, यूटेक्टिक सोल्डर में सोल्डर जोड़ों को बनाने के लिए सोल्डर बॉल्स होते हैं, और सोल्डर बॉल्स एक कठोर समर्थन के रूप में कार्य करते हैं, इसलिए डिवाइस के नीचे और पीसीबी के बीच का अंतर आमतौर पर पीबीजीए से बड़ा होता है। CBGA के सोल्डर जोड़ दो अलग-अलग Pb/Sn कंपोजीशन सेलर्स द्वारा बनते हैं, लेकिन यूटेक्टिक सोल्डर और सोल्डर बॉल्स के बीच का इंटरफ़ेस वास्तव में स्पष्ट नहीं है। आमतौर पर, मिलाप जोड़ों का मेटलोग्राफिक विश्लेषण इंटरफ़ेस क्षेत्र में देखा जा सकता है। एक संक्रमण क्षेत्र 90Pb/10Sn से 37Pb/63Sn तक बनता है। कुछ उत्पादों ने 196 से 625 की आई/ओ गिनती के साथ सीबीजीए पैकेज्ड डिवाइस को अपनाया है, लेकिन सीबीजीए का आवेदन अभी तक व्यापक नहीं है, और उच्च आई/ओ गणना वाले सीबीजीए पैकेजों का विकास भी मुख्य रूप से अस्तित्व के कारण स्थिर हो गया है सीबीजीए असेंबली। पीसीबी और बहुपरत सिरेमिक कैरियर के बीच विस्तार का थर्मल गुणांक (टीसीई) बेमेल एक समस्या है जो थर्मल साइकलिंग के दौरान बड़े पैकेज आकार वाले सीबीजीए सोल्डर जोड़ों को विफल कर देती है। बड़ी संख्या में विश्वसनीयता परीक्षणों के माध्यम से, यह पुष्टि की गई है कि 32 मिमी × 32 मिमी से छोटे पैकेज आकार वाले सीबीजीए उद्योग मानक थर्मल चक्र परीक्षण विनिर्देशों को पूरा कर सकते हैं। सीबीजीए के आई/ओएस की संख्या 625 से कम तक सीमित है। 32 मिमी × 32 मिमी से अधिक के आकार वाले सिरेमिक पैकेजों के लिए, अन्य प्रकार के बीजीए पर विचार किया जाना चाहिए।

उंगली 3

सीबीजीए पैकेजिंग के मुख्य लाभ हैं: (1) इसमें उत्कृष्ट विद्युत और तापीय गुण हैं। (2) इसमें अच्छा सीलिंग प्रदर्शन है। (3) क्यूएफपी उपकरणों की तुलना में, सीबीजीए यांत्रिक क्षति के लिए कम संवेदनशील होते हैं। (4) 250 से अधिक I / O संख्या वाले इलेक्ट्रॉनिक असेंबली अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त। इसके अलावा, चूंकि CBGA के सिलिकॉन वेफर और मल्टी-लेयर सिरेमिक के बीच कनेक्शन को फ्लिप-चिप द्वारा जोड़ा जा सकता है, यह एक उच्च इंटरकनेक्शन घनत्व प्राप्त कर सकता है तार संबंध कनेक्शन की तुलना में। कई मामलों में, विशेष रूप से उच्च I/O गणना वाले अनुप्रयोगों में, ASICs का सिलिकॉन आकार वायर बॉन्डिंग पैड के आकार से सीमित होता है। कार्यक्षमता का त्याग किए बिना आकार को और कम किया जा सकता है, जिससे खर्च कम हो सकता है। सीबीजीए प्रौद्योगिकी का विकास बहुत मुश्किल नहीं है, और इसकी मुख्य चुनौती यह है कि इलेक्ट्रॉनिक असेंबली उद्योग के विभिन्न क्षेत्रों में सीबीजीए का व्यापक रूप से उपयोग कैसे किया जाए। सबसे पहले, बड़े पैमाने पर उत्पादन औद्योगिक वातावरण में सीबीजीए पैकेज की विश्वसनीयता की गारंटी दी जानी चाहिए। दूसरा, सीबीजीए पैकेज की लागत अन्य बीजीए पैकेजों के बराबर होनी चाहिए। सीबीजीए पैकेजिंग की जटिलता और अपेक्षाकृत उच्च लागत के कारण, सीबीजीए उच्च प्रदर्शन और उच्च आई/ओ गणना आवश्यकताओं वाले इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों तक सीमित है। इसके अलावा, अन्य प्रकार के बीजीए पैकेजों की तुलना में सीबीजीए पैकेजों के भारी वजन के कारण, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में उनका अनुप्रयोग भी सीमित है।

1.3 सीसीजीए (सिरेमिक क्लॉम ग्रिड ऐरे) सीसीजीए, जिसे एससीसी (सोल्डर कॉलम कैरियर) के रूप में भी जाना जाता है, सीबीजीए का दूसरा रूप है जब सिरेमिक बॉडी का आकार 32 मिमी × 32 मिमी से अधिक होता है (चित्र 4 देखें)। सिरेमिक कैरियर की निचली सतह सोल्डर बॉल्स से नहीं बल्कि 90Pb/10Sn सोल्डर पिलर से जुड़ी होती है। मिलाप स्तंभ सरणी पूरी तरह से वितरित या आंशिक रूप से वितरित किया जा सकता है। सामान्य मिलाप स्तंभ व्यास लगभग 0.5 मिमी और ऊंचाई लगभग 2.21 मिमी है। 1.27 मिमी के स्तंभ सरणियों के बीच विशिष्ट अंतर। सीसीजीए के दो रूप हैं, एक यह है कि सोल्डर कॉलम और सिरेमिक के नीचे यूटेक्टिक सोल्डर द्वारा जुड़े हुए हैं, और दूसरा एक कास्ट-टाइप निश्चित संरचना है। सीसीजीए का सोल्डर कॉलम पीसीबी और सिरेमिक कैरियर के थर्मल विस्तार गुणांक टीसीई के बेमेल के कारण तनाव का सामना कर सकता है। बड़ी संख्या में विश्वसनीयता परीक्षणों ने पुष्टि की है कि 44 मिमी × 44 मिमी से कम पैकेज आकार वाला सीसीजीए उद्योग मानक थर्मल चक्र परीक्षण विनिर्देशों को पूरा कर सकता है। सीसीजीए और सीबीजीए के फायदे और नुकसान बहुत समान हैं, केवल स्पष्ट अंतर यह है कि सीसीजीए के सोल्डर पिलर सीबीजीए के सोल्डर बॉल्स की तुलना में असेंबली प्रक्रिया के दौरान यांत्रिक क्षति के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। कुछ इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों ने सीसीजीए पैकेज का उपयोग करना शुरू कर दिया है, लेकिन 626 और 1225 के बीच आई/ओ नंबर वाले सीसीजीए पैकेज अभी तक बड़े पैमाने पर उत्पादित नहीं हुए हैं, और 2000 से अधिक आई/ओ संख्या वाले सीसीजीए पैकेज अभी भी विकास के अधीन हैं।

चित्र 4

1.4 टीबीजीए (टेप बॉल ग्रिड ऐरे)

TBGA, जिसे ATAB (अराय टेप ऑटोमेटेड बॉन्डिंग) के रूप में भी जाना जाता है, BGA का एक अपेक्षाकृत नया पैकेज प्रकार है (चित्र 6 देखें)। टीबीजीए का वाहक कॉपर/पॉलीमाइड/कॉपर डबल मेटल लेयर टेप है। वाहक की ऊपरी सतह को सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए तांबे के तारों के साथ वितरित किया जाता है, और दूसरी तरफ जमीन की परत के रूप में उपयोग किया जाता है। सिलिकॉन वेफर और कैरियर के बीच संबंध को फ्लिप-चिप तकनीक द्वारा महसूस किया जा सकता है। सिलिकॉन वेफर और वाहक के बीच कनेक्शन पूरा होने के बाद, यांत्रिक क्षति को रोकने के लिए सिलिकॉन वेफर को इनकैप्सुलेट किया जाता है। वाहक पर विअस दो सतहों को जोड़ने और सिग्नल ट्रांसमिशन को साकार करने की भूमिका निभाते हैं, और सोल्डर बॉल सरणी बनाने के लिए वायर बॉन्डिंग के समान माइक्रो-वेल्डिंग प्रक्रिया के माध्यम से सोल्डर गेंदों को पैड के माध्यम से जोड़ा जाता है। पैकेज को कठोरता प्रदान करने और पैकेज की समतलता सुनिश्चित करने के लिए वाहक की ऊपरी सतह पर एक सुदृढीकरण परत चिपका दी जाती है। हीट सिंक आम तौर पर पैकेज को अच्छी थर्मल विशेषताओं को प्रदान करने के लिए थर्मल प्रवाहकीय चिपकने वाले के साथ फ्लिप चिप के पीछे से जुड़ा होता है। TBGA की सोल्डर बॉल संरचना 90Pb/10Sn है, सोल्डर बॉल का व्यास लगभग 0.65mm है, और ठेठ सोल्डर बॉल ऐरे पिच 1.0mm, 1.27mm और 1.5 हैं। मिमी। टीबीजीए और पीसीबी के बीच संयोजन 63Sn/37Pb यूटेक्टिक सोल्डर है। टीबीजीए को सीबीजीए के समान असेंबली विधियों का उपयोग करके मौजूदा सतह माउंट उपकरण और प्रक्रियाओं का उपयोग करके भी इकट्ठा किया जा सकता है। आजकल, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले टीबीजीए पैकेज में आई/ओएस की संख्या 448 से कम है। टीबीजीए 736 जैसे उत्पाद लॉन्च किए गए हैं, और कुछ बड़ी विदेशी कंपनियां 1000 से अधिक आई/ओएस के साथ टीबीजीए विकसित कर रही हैं। के फायदे टीबीजीए पैकेज हैं: यह अन्य बीजीए पैकेज प्रकारों की तुलना में हल्का और छोटा है (विशेषकर उच्च I/O गिनती वाला पैकेज)। इसमें QFP और PBGA पैकेजों की तुलना में बेहतर विद्युत गुण हैं। मास इलेक्ट्रॉनिक असेंबली के लिए उपयुक्त। इसके अलावा, यह पैकेज सिलिकॉन चिप और वाहक के बीच संबंध का एहसास करने के लिए एक उच्च-घनत्व फ्लिप-चिप फॉर्म का उपयोग करता है, ताकि टीबीजीए के कम सिग्नल शोर जैसे कई फायदे हों, क्योंकि मुद्रित बोर्ड के थर्मल विस्तार गुणांक टीसीई और टीबीजीए पैकेज में सुदृढीकरण परत मूल रूप से एक दूसरे से मेल खाती है। इसलिए, असेंबली के बाद टीबीजीए सोल्डर जोड़ों की विश्वसनीयता पर प्रभाव बड़ा नहीं है। टीबीजीए पैकेजिंग में आने वाली मुख्य समस्या पैकेजिंग पर नमी अवशोषण का प्रभाव है। टीबीजीए अनुप्रयोगों के सामने आने वाली समस्या यह है कि इलेक्ट्रॉनिक असेंबली के क्षेत्र में कैसे जगह बनाई जाए। सबसे पहले, बड़े पैमाने पर उत्पादन के माहौल में टीबीजीए की विश्वसनीयता साबित होनी चाहिए, और दूसरी बात, टीबीजीए पैकेजिंग की लागत पीबीजीए पैकेजिंग के बराबर होनी चाहिए। टीबीजीए की जटिलता और अपेक्षाकृत उच्च पैकेजिंग लागत के कारण, टीबीजीए का उपयोग मुख्य रूप से उच्च-प्रदर्शन, उच्च-आई/ओ-काउंट इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में किया जाता है। 2 फ्लिप चिप: अन्य सतह माउंट उपकरणों के विपरीत, फ्लिप चिप में कोई पैकेज नहीं होता है, और इंटरकनेक्ट सरणी को सिलिकॉन चिप की सतह पर वितरित किया जाता है, वायर बॉन्डिंग कनेक्शन फॉर्म को बदल दिया जाता है, और सिलिकॉन चिप सीधे पीसीबी पर लगाया जाता है। उल्टा तरीका। फ्लिप चिप को अब I/O टर्मिनलों को सिलिकॉन चिप से आसपास तक ले जाने की आवश्यकता नहीं है, इंटरकनेक्शन की लंबाई बहुत कम हो जाती है, RC विलंब कम हो जाता है, और विद्युत प्रदर्शन में प्रभावी रूप से सुधार होता है। फ्लिप-चिप कनेक्शन के तीन मुख्य प्रकार हैं: C4, DC4, औरएफसीएए।