Tecnología de PCB - Precauciones para el diseño de relleno y el proceso de PCB

Con el aumento de la densidad de circuitos y la eliminación de factores de forma de productos, han surgido muchos nuevos métodos en la industria de PCB para integrar más estrechamente el diseño a nivel de chip con el montaje a nivel de placa. Hasta cierto punto, la aparición de tecnologías como el chip invertido y el encapsulamiento a nivel de chip (csp) en realidad no tiene nada que ver con el núcleo de semiconductores, el método de encapsulamiento de chips y la placa de circuito impreso (pcb).) La línea divisoria tradicional entre los procesos de nivel de montaje. Aunque las ventajas de estas nuevas tecnologías de ensamblaje a nivel de chip de alta densidad son muy importantes, debido a que las dimensiones más pequeñas hacen que los componentes, conexiones y encapsulamientos sean más sensibles a las tensiones físicas y de temperatura, se seleccionan las mejores tecnologías para configurarlos y lograr una fiabilidad continua. Los resultados de la producción se han vuelto cada vez más difíciles.

¿1. ¿ por qué está llena?

La idea inicial de considerar el uso de un sellador de relleno inferior es reducir el impacto causado por un desajuste en las características generales de expansión de temperatura entre el núcleo de silicio y el sustrato inferior al que está conectado.

El segundo beneficio del relleno de pegamento es prevenir la humedad y otras formas de contaminación. El lado negativo es que el uso de rellenos aumenta el costo de las operaciones de fabricación y dificulta el retrabajo. Debido a esto, muchos fabricantes de pcba realizan pruebas funcionales rápidas después del retorno y antes del relleno.

En segundo lugar, decidir cuándo llenar el pegamento

Debido a que hay no menos de 50 diseños CSP diferentes 1, junto con las innumerables variables y condiciones de funcionamiento que involucran el diseño de conexión, es difícil proporcionar reglas exactas para determinar cuándo usar el relleno. Sin embargo, hay muchos factores clave que deben tenerse en cuenta al diseñar los pcb. Algunos factores importantes incluyen:

Diferencia en el coeficiente de expansión de temperatura (cte) entre el chip y el sustrato. El Cte del silicio es de 2,4 ppm; El Cte de un material típico de PCB es de 16 ppm. El material cerámico se puede diseñar de acuerdo con el CTE correspondiente, pero el CTE del 95% de la cerámica de alúmina es de 6,3 ppm. El encapsulamiento basado en PCB requiere relleno de adhesivo, aunque la fiabilidad después del relleno también ha mejorado en el sustrato cerámico. Una alternativa es utilizar un sustrato con una estructura de inserción, como cerámica de alto CE o material flexible, como material absorbente de vibraciones entre el chip y el sustrato principal, lo que puede reducir la diferencia de Cte entre el PCB y la pastilla de silicio.

Cuarto, espesor del PCB del sistema

La experiencia ha demostrado que los PCB más gruesos son más duros y los PCB más delgados pueden resistir la fuerza de flexión causada por un mayor impacto. Por ejemplo, un análisis demostró que aumentar el espesor del sustrato FR - 4 de 0,6 mm a 1,6 mm podría aumentar el número de ciclos de pruebas de falla de 600 a 9003. Desafortunadamente, para los dispositivos ultrapequeños de hoy, siempre es poco realista aumentar el espesor del sustrato. De hecho, cada vez que se duplica el grosor del sustrato, la fiabilidad se duplica aproximadamente, pero el aumento del tamaño del chip conduce a una degradación de cuatro veces 4.

V. desafíos de la enseñanza de la tierra

Una vez que se decide utilizar el método de relleno, hay que tener en cuenta una serie de retos para implementar el proceso de manera efectiva y obtener resultados continuos y confiables manteniendo el nivel de producción requerido. Estas cuestiones clave incluyen:

Obtener un flujo de pegamento completo y sin huecos en la parte inferior del chip

Distribuir pegamento alrededor de chips bien empaquetados

Evitar la contaminación de otros componentes

Dispensación de pegamento a través de una carcasa de radiofrecuencia (rf) o una apertura blindada

Controlar los residuos de flujo.

6. obtener un flujo de pegamento completo y sin huecos

Debido a que el relleno debe ser inhalado en la parte inferior del chip a través de la acción capilar, la clave es colocar la aguja lo suficientemente cerca del chip como para iniciar el flujo de pegamento. Se debe tener cuidado de evitar el contacto con el Chip o contaminar la parte posterior del molde. El principio recomendado es colocar el punto de partida de la punta a la mitad del diámetro exterior de la punta más 0007 "desplazamiento xy. la altura de Z es el 80% de la altura del CHIP en el sustrato. durante todo el proceso de dispensación también es necesario un control preciso para mantener el flujo de pegamento y evitar daños y contaminar el molde.

VII. número de chips y relaciones vecinales

Cuando se diseña un molde estrechamente encapsulado en una placa en la que la parte inferior necesita llenarse de pegamento, el diseñador de la placa necesita dejar suficiente espacio para la boquilla de pegamento. Compartir una ruta de aplicación de pegamento entre dos chips es un método aceptable de aplicación de pegamento. Los componentes pasivos paralelos al borde del chip tendrán un efecto de bloqueo. Los componentes en un ángulo de 90 ° con el borde del chip pueden atraer pegamento fuera del componente a rellenar. No se encontraron efectos adversos en el material de relleno alrededor de los componentes pasivos. La acción capilar cruzada desde un chip adyacente o un componente pasivo atraerá al material de relleno lejos del componente objetivo, lo que puede crear huecos bajo el CSP o el chip invertido.

8. expulsar pegamento de la apertura

A medida que aumenta el uso del relleno inferior en el montaje de radiofrecuencia, después de que se completa el montaje de la tapa de blindaje de radiofrecuencia, generalmente es necesario desafiar el proceso de distribución de pegamento e implementar el proceso de llenado de pegamento. Para obtener la mejor eficiencia de producción, generalmente es necesario considerar localizar la cubierta de blindaje de radiofrecuencia al instalar otros componentes y soldar todo durante un proceso de soldadura de retorno. Por lo tanto, los diseñadores de productos y procesos deben cooperar para dejar suficientes aberturas en la cubierta de blindaje para el relleno inferior. Los diseñadores también deben evitar colocar el chip demasiado cerca de la tapa de blindaje de radiofrecuencia, ya que la acción capilar o la distribución de alta velocidad pueden hacer que el relleno fluya hacia la tapa de blindaje de radiofrecuencia y el CSP o por encima del chip invertido. Si la brecha entre el componente y la tapa es pequeña, se limita la velocidad de goteo del material de relleno para evitar rellenarlo en el componente. Reducir la tasa de distribución Ralentizará el proceso de montaje y limitará la salida. Mover a otro agujero o componente y luego volver al primer agujero y dejar caer más pegamento puede desviarse un poco. Sin embargo, esto implica múltiples movimientos que vuelven a reducir la producción.

Schwiebert y Leong dan la ecuación de la velocidad de flujo del relleno.

El tiempo de flujo es:

T = 3 islas L2 / [isla H cos (Í))

Aquí está:

T = tiempo (segundos)

Isla = viscosidad del fluido

L = distancia recorrida

H = hueco o altura de la bola

△ = ángulo de contacto o humectación

Isla = tensión superficial en la interfaz líquido - vapor

(los valores de estos parámetros deben obtenerse a la temperatura de distribución del líquido, generalmente a 90 ° c)

Las bombas y válvulas de la mayoría de los fabricantes de pcba pueden transportar el líquido al CSP o al chip invertido, más rápido que el material fluye debajo del chip. El volumen / peso del líquido debajo del chip aún debe determinarse 8. Una vez identificadas estas cifras, se realiza el primer cálculo aproximado del caudal para determinar si el líquido debe gotear una vez o una pequeña cantidad y varias veces. El proceso típico es: cuando el líquido fluye por debajo del primer componente, se mueve al segundo componente para gotear pegamento y luego volver a la primera posición para completarlo.

11. Conclusiones

El uso efectivo del relleno requiere una amplia gama de factores, incluido el diseño de productos de PCB para adaptarse al proceso de llenado y el diseño de la tecnología de llenado para satisfacer las necesidades del producto. El relleno de pegamento preciso y flexible requerido por el diseño a nivel de chip implicará inevitablemente la cooperación entre diseñadores de productos, ingenieros de procesos de fabricación, preparadores de pegamento y proveedores de sistemas de pegamento.