बीजीए रीफ्लो मशीन

विभिन्न चिप्स की मरम्मत के लिए स्वचालित बीजीए रीववर्क मशीन डीएच-ए 2

1. C4 (नियंत्रित संकुचित चिप कनेक्शन नियंत्रित संकुचित चिप कनेक्शन)

C4 अल्ट्राफाइन पिच BGA के समान एक रूप है (चित्र 1 देखें)। सिलिकॉन वेफर से जुड़े सोल्डर बॉल ऐरे की सामान्य पिच 0 है।203-0.254mm, सोल्डर बॉल का व्यास 0 है।102-0.127mm, और सोल्डर बॉल की संरचना 97Pb / 3Sn है। इन सोल्डर गेंदों को सिलिकॉन वेफर पर पूरी तरह या आंशिक रूप से वितरित किया जा सकता है। चूंकि सिरेमिक उच्च रिफ्लो तापमान का सामना कर सकते हैं, इसलिए सिरेमिक का उपयोग C4 कनेक्शन के लिए सब्सट्रेट के रूप में किया जाता है। आमतौर पर, Au या Sn-प्लेटेड कनेक्शन पैड सिरेमिक की सतह पर पूर्व-वितरित होते हैं, और फिर C4 के रूप में फ्लिप-चिप कनेक्शन किए जाते हैं। C4 कनेक्शन का उपयोग नहीं किया जा सकता है, और मौजूदा असेंबली उपकरण और प्रक्रिया का उपयोग असेंबली के लिए किया जा सकता है क्योंकि 97Pb / 3Sn सोल्डर बॉल का पिघलने का तापमान 320 डिग्री है, और C4 कनेक्शन का उपयोग करके इंटरकनेक्ट संरचना में सोल्डर की कोई अन्य संरचना नहीं है। . C4 कनेक्शन में, सोल्डर पेस्ट लीकेज के बजाय, उच्च तापमान वाले फ्लक्स को प्रिंट करने का उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, उच्च तापमान प्रवाह को सब्सट्रेट के पैड या सिलिकॉन वेफर के सोल्डर गेंदों पर मुद्रित किया जाता है, और फिर सिलिकॉन वेफर पर सोल्डर गेंदों और सब्सट्रेट पर संबंधित पैड को ठीक से गठबंधन किया जाता है, और पर्याप्त आसंजन प्रदान किया जाता है रिफ्लो सोल्डरिंग पूरा होने तक सापेक्ष स्थिति बनाए रखने के लिए फ्लक्स। C4 कनेक्शन के लिए उपयोग किया जाने वाला रिफ्लो तापमान 360 डिग्री है। इस तापमान पर, मिलाप गेंदों को पिघलाया जाता है और सिलिकॉन वेफर "निलंबित" अवस्था में होता है। सोल्डर की सतह के तनाव के कारण, सिलिकॉन वेफर स्वचालित रूप से सोल्डर बॉल और पैड की सापेक्ष स्थिति को ठीक कर देगा, और अंततः सोल्डर गिर जाएगा। कनेक्शन बिंदु बनाने के लिए एक निश्चित ऊंचाई तक। C4 कनेक्शन विधि मुख्य रूप से CBGA और CCGA पैकेज में उपयोग की जाती है। इसके अलावा, कुछ निर्माता इस तकनीक का उपयोग सिरेमिक मल्टी-चिप मॉड्यूल (एमसीएम-सी) अनुप्रयोगों में भी करते हैं। C4 कनेक्शन का उपयोग करने वाले I/Os की संख्या आज 1500 से कम है, और कुछ कंपनियां I/Os को 3000 से अधिक विकसित करने की उम्मीद करती हैं। C4 कनेक्शन के फायदे हैं: (1) इसमें उत्कृष्ट विद्युत और थर्मल गुण हैं। (2) मध्यम गेंद की पिच के मामले में, I/O की संख्या बहुत अधिक हो सकती है। (3) पैड के आकार से सीमित नहीं। (4) यह बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त हो सकता है। (5) आकार और वजन को बहुत कम किया जा सकता है। इसके अलावा, सी 4 कनेक्शन में सिलिकॉन वेफर और सब्सट्रेट के बीच केवल एक इंटरकनेक्ट इंटरफ़ेस है, जो सबसे छोटा और कम से कम हस्तक्षेप सिग्नल ट्रांसमिशन पथ प्रदान कर सकता है, और इंटरफेस की कम संख्या संरचना को सरल और अधिक विश्वसनीय बनाती है। C4 कनेक्शन में अभी भी कई तकनीकी चुनौतियाँ हैं, और इसे वास्तव में इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों पर लागू करना अभी भी मुश्किल है। C4 कनेक्शन केवल सिरेमिक सबस्ट्रेट्स पर लागू किए जा सकते हैं, और उनका व्यापक रूप से उच्च-प्रदर्शन, उच्च-I/O-काउंट उत्पादों, जैसे CBGA, CCGA, और MCM-C में उपयोग किया जाएगा।

आकृति 1

2 डीसीए (डायरेक्ट चिप अटैच)

C4 के समान, DCA एक अल्ट्रा-फाइन पिच कनेक्शन है (चित्र 2 देखें)। DCA के सिलिकॉन वेफर और C4 कनेक्शन में सिलिकॉन वेफर की संरचना समान होती है। दोनों के बीच का अंतर सब्सट्रेट की पसंद में है। डीसीए में प्रयुक्त सब्सट्रेट एक विशिष्ट मुद्रण सामग्री है। डीसीए की सोल्डर बॉल संरचना 97Pb/3Sn है, और कनेक्शन पैड पर मिलाप गलनक्रांतिक सोल्डर (37Pb/63Sn) है। डीसीए के लिए, चूंकि रिक्ति केवल 0 है।203-0.254 मिमी, यूक्टेक्टिक सोल्डर के लिए कनेक्शन पैड पर रिसाव करना काफी मुश्किल है, इसलिए सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग के बजाय, लेड-टिन सोल्डर पर चढ़ाया जाता है विधानसभा से पहले कनेक्शन पैड के शीर्ष। पैड पर सोल्डर की मात्रा बहुत सख्त होती है, आमतौर पर अन्य अल्ट्रा-फाइन पिच घटकों की तुलना में अधिक सोल्डर होती है। कनेक्शन पैड पर 0.051-0.102mm की मोटाई वाला सोल्डर आमतौर पर थोड़ा गुंबद के आकार का होता है क्योंकि यह प्री-प्लेटेड होता है। इसे पैच से पहले समतल किया जाना चाहिए, अन्यथा यह सोल्डर बॉल और पैड के विश्वसनीय संरेखण को प्रभावित करेगा।

चित्र 2

इस प्रकार का कनेक्शन मौजूदा सतह माउंट उपकरण और प्रक्रियाओं के साथ प्राप्त किया जा सकता है। सबसे पहले, फ्लक्स को प्रिंटिंग द्वारा सिलिकॉन वेफर्स पर भेजा जाता है, फिर वेफर्स को माउंट किया जाता है और अंत में रिफ्लो किया जाता है। डीसीए असेंबली में इस्तेमाल किया जाने वाला रिफ्लो तापमान लगभग 220 डिग्री है, जो सोल्डर बॉल्स के गलनांक से कम है, लेकिन कनेक्शन पैड पर यूटेक्टिक सोल्डर के गलनांक से अधिक है। सिलिकॉन चिप पर सोल्डर बॉल्स कठोर समर्थन के रूप में कार्य करते हैं। बॉल और पैड के बीच एक सोल्डर जॉइंट कनेक्शन बनता है। दो अलग-अलग Pb/Sn रचनाओं से बने सोल्डर जोड़ के लिए, दो सोल्डरों के बीच का इंटरफ़ेस वास्तव में मिलाप जोड़ में स्पष्ट नहीं होता है, लेकिन 97Pb/3Sn से 37Pb/63Sn तक एक सहज संक्रमण क्षेत्र बनता है। सोल्डर बॉल्स के कठोर समर्थन के कारण, सोल्डर बॉल्स डीसीए असेंबली में "पतन" नहीं होते हैं, बल्कि स्वयं-सुधार करने वाले गुण भी होते हैं। DCA लागू होना शुरू हो गया है, I/Os की संख्या मुख्यतः 350 से कम है, और कुछ कंपनियाँ 500 से अधिक I/Os विकसित करने की योजना बना रही हैं। इस प्रौद्योगिकी विकास के लिए प्रोत्साहन उच्च I/O मायने नहीं रखता है, लेकिन मुख्य रूप से आकार, वजन और लागत में कमी है। DCA की विशेषताएँ C4 से बहुत मिलती-जुलती हैं। चूंकि डीसीए पीसीबी के साथ कनेक्शन का एहसास करने के लिए मौजूदा सतह माउंट तकनीक का उपयोग कर सकता है, ऐसे कई अनुप्रयोग हैं जो इस तकनीक का उपयोग कर सकते हैं, खासकर पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के आवेदन में। हालाँकि, DCA तकनीक के लाभों को कम करके नहीं आंका जा सकता है। डीसीए प्रौद्योगिकी के विकास में अभी भी कई तकनीकी चुनौतियां हैं। वास्तविक उत्पादन में इस तकनीक का उपयोग करने वाले कई असेंबलर नहीं हैं, और वे सभी डीसीए के आवेदन का विस्तार करने के लिए प्रौद्योगिकी स्तर में सुधार करने की कोशिश कर रहे हैं। चूंकि डीसीए कनेक्शन उन उच्च-घनत्व-संबंधित जटिलताओं को पीसीबी में स्थानांतरित करता है, यह पीसीबी निर्माण की कठिनाई को बढ़ाता है। इसके अलावा, कुछ निर्माता हैं जो सोल्डर गेंदों के साथ सिलिकॉन वेफर्स के उत्पादन में विशेषज्ञता रखते हैं। अभी भी कई समस्याएं हैं जिन पर ध्यान देने योग्य है, और जब इन समस्याओं का समाधान किया जाता है, तभी डीसीए प्रौद्योगिकी के विकास को बढ़ावा दिया जा सकता है।

3. एफसीएए (फ्लिप चिप चिपकने वाला अनुलग्नक) एफसीएए कनेक्शन के कई रूप हैं, और यह अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है। सिलिकॉन वेफर और सब्सट्रेट के बीच का कनेक्शन मिलाप का उपयोग नहीं करता है, बल्कि गोंद का उपयोग करता है। इस संबंध में सिलिकॉन चिप के निचले हिस्से में सोल्डर बॉल्स या स्ट्रक्चर जैसे सोल्डर बंप हो सकते हैं। एफसीएए में प्रयुक्त चिपकने वाले में आइसोट्रोपिक और अनिसोट्रोपिक प्रकार शामिल हैं, जो वास्तविक अनुप्रयोग में कनेक्शन की स्थिति पर निर्भर करता है। इसके अलावा, सब्सट्रेट के चयन में आमतौर पर सिरेमिक, मुद्रित बोर्ड सामग्री और लचीले सर्किट बोर्ड शामिल होते हैं। यह तकनीक अभी परिपक्व नहीं हुई है और इसे यहां और विस्तृत नहीं किया जाएगा।