Technologie PCB - Considérations pour la conception de remplissage et le processus PCB

Avec l'augmentation de la densité des circuits et l'élimination du facteur de forme du produit, de nombreuses nouvelles façons d'intégrer plus étroitement la conception au niveau de la puce et l'assemblage au niveau de la carte sont apparues dans l'industrie des PCB. Dans une certaine mesure, l'émergence de technologies telles que les puces inversées et l'encapsulation au niveau de la puce (CSP) a en fait obscurci les puces semi - conductrices, les méthodes d'encapsulation des puces et les circuits imprimés (PCB). Ligne de démarcation traditionnelle entre les processus de niveau assemblage. Bien que les avantages de ces nouvelles technologies d'assemblage à haute densité au niveau des puces soient importants, la meilleure technologie est choisie pour la configuration et la fiabilité continue, car la taille réduite rend les composants, les connexions et les boîtiers plus sensibles aux contraintes physiques et thermiques. Produire des effets devient de plus en plus difficile.

1. Pourquoi est - il rempli?

L'idée initiale d'envisager l'utilisation d'un scellant de remplissage par le bas était de réduire les effets causés par l'inadéquation des caractéristiques globales de dilatation en température entre le noyau en silicium et le substrat de la couche inférieure auquel il est connecté.

Le deuxième avantage du remplissage de colle est la protection contre l'humidité et d'autres formes de pollution. Le côté négatif est que l'utilisation de remplissage augmente le coût des opérations de fabrication et rend le retravaillage difficile. Pour cette raison, de nombreux fabricants de PCBA effectuent des tests fonctionnels rapides après le reflux et avant le remplissage.

Deuxièmement, décider quand remplir la colle

Puisqu'il n'y a pas moins de 50 Designs différents de csp1, associés à une myriade de variables et de conditions de fonctionnement impliquant des designs de connexion, il est difficile de fournir des règles précises pour déterminer quand utiliser le remplissage. Cependant, il existe de nombreux facteurs clés à prendre en compte lors de la conception d’un PCB. Certains facteurs importants comprennent:

Différence de coefficient de dilatation thermique (CTE) entre la puce et le substrat. Le cte du silicium est de 2,4 ppm; Le Cte d'un matériau PCB typique est de 16 ppm. Les matériaux céramiques peuvent être conçus selon le CTE correspondant, mais les céramiques à 95% d'alumine ont un Cte de 6,3 ppm. L'Encapsulation à base de PCB nécessite un remplissage adhésif, bien que la fiabilité après remplissage soit également améliorée sur les substrats en céramique. Une alternative consiste à utiliser un substrat à structure intercalaire, par example une céramique à cte élevé ou un matériau flexible, comme matériau absorbant les vibrations entre la puce et le substrat principal, ce qui peut réduire les différences de Cte entre le PCB et la plaquette de silicium.

Quatrièmement, l'épaisseur du système PCB

L'expérience a montré que les PCB plus épais sont plus durs et que les PCB plus minces résistent aux forces de flexion causées par un impact plus important. Par exemple, une analyse a montré que l'augmentation de l'épaisseur du substrat fr - 4 de 0,6 mm à 1,6 mm pouvait augmenter le nombre de cycles d'essais de défaillance de 600 à 9003. Malheureusement, pour les dispositifs ultra - petits d'aujourd'hui, il est toujours irréaliste d'augmenter l'épaisseur du substrat. En effet, pour chaque doublement de l'épaisseur du substrat, la fiabilité augmente d'environ deux fois, mais l'augmentation de la taille de la puce entraîne une dégradation de quatre fois 4.

V. Le défi de l’enseignement de la terre

Une fois qu'il a été décidé d'utiliser la méthode de remplissage, une série de défis doivent être pris en compte afin de mettre en œuvre efficacement le processus et d'obtenir des résultats continus et fiables tout en maintenant le niveau de production requis. Ces questions clés comprennent:

Obtenez un flux de colle complet et sans vide au fond de la puce

Distribuer la colle autour d'une puce étroitement emballée

Éviter la contamination des autres composants

Distribution ouverte par boîtier ou blindage radiofréquence (RF)

Contrôle des résidus de flux.

6. Obtenez un flux de colle complet et sans vide

Parce que le matériau de remplissage doit être aspiré dans le fond de la puce par capillarité, la clé est de placer l'aiguille assez près de la puce pour commencer le flux de colle. Il faut veiller à éviter tout contact avec la puce ou toute contamination de l'arrière du moule. Le principe recommandé est de positionner le point de départ de la pointe à la moitié du diamètre extérieur de la pointe plus un déplacement XY de 0007 Po. La hauteur de Z est de 80% de la hauteur de la puce sur le substrat. Un contrôle précis est également nécessaire tout au long du processus de distribution pour maintenir l'écoulement de la colle et éviter les dommages et la contamination du moule.

Vii. Nombre de puces et relations avec les voisins

Lors de la conception d'un moule étroitement encapsulé sur une plaque dont le fond doit être rempli de colle, le concepteur de la plaque doit laisser suffisamment d'espace pour la buse de colle. Une voie de collage commune aux deux puces est une méthode de collage acceptable. Les éléments passifs parallèles aux bords de la puce auront un effet de blocage. Un composant faisant un angle de 90° par rapport au bord de la puce peut attirer la colle hors du composant à remplir. Aucun effet indésirable n'a été observé sur le matériau de remplissage entourant l'élément passif. Une action capillaire croisée à partir de puces adjacentes ou d'éléments passifs attirera le matériau de remplissage loin de l'élément cible, ce qui peut créer des vides sous le CSP ou la puce inversée.

8.spray colle de l'ouverture

À mesure que l'utilisation du remplissage de fond augmente dans l'assemblage RF, il est souvent nécessaire de contester le processus de distribution de colle et de mettre en œuvre un processus de remplissage de colle après l'assemblage du capot de blindage RF. Pour une productivité optimale, il est souvent nécessaire d'envisager de positionner le couvercle de blindage RF lors de l'installation d'autres composants et de tout souder en une seule soudure à reflux. Par conséquent, les concepteurs de produits et de processus doivent travailler ensemble pour laisser une ouverture suffisante dans le bouclier pour le remplissage du fond. Le concepteur doit également éviter de placer la puce trop près du capot de blindage RF, car l'action capillaire ou la distribution à grande vitesse peut faire couler le matériau de remplissage au - dessus du capot de blindage RF et du CSP ou de la puce inversée. Si l'espace entre l'assemblage et le couvercle est faible, la vitesse de goutte du matériau de remplissage est limitée pour éviter le remplissage sur l'assemblage. Réduire le taux de distribution ralentira le processus d'assemblage et limitera la sortie. Déplacez - vous vers un autre trou ou composant, puis revenez au premier trou et déposez plus de colle, ce qui peut être un peu décalé. Cependant, cela implique de nombreux mouvements, ce qui réduit à nouveau la production.

Schwiebert et Leong donnent l'équation du débit de colle de remplissage.

Le temps de flux est:

T = 3 îles L2 / [h îles cos (Í)]

Ici:

T = temps (secondes)

Isla = viscosité du fluide

L = distance parcourue

H = dégagement ou hauteur de balle

¦ = angle de contact ou de mouillage

Island = Tension superficielle à l'interface liquide - vapeur

(les valeurs de ces paramètres doivent être obtenues à la température de distribution du liquide, typiquement 90°c.)

La plupart des fabricants de PCBA ont des pompes et des vannes qui peuvent envoyer des liquides à un CSP ou à une puce inversée plus rapidement que le matériau peut circuler sous la puce. Le volume / poids du liquide sous la puce doit encore être déterminé 8. Une fois ces chiffres déterminés, un premier calcul approximatif du débit est effectué pour déterminer si le liquide doit tomber une fois ou plusieurs fois en petites quantités. Le processus typique est le suivant: lorsque le liquide circule sous le premier composant, déplacez - vous vers le deuxième composant pour déposer de la colle, puis revenez à la première position pour terminer.

11. Conclusion

L'utilisation efficace de l'encollage nécessite un large éventail de facteurs, y compris la conception des produits PCB pour s'adapter au processus d'encollage et la conception de la technologie d'encollage pour répondre aux besoins du produit. Le remplissage de colle précis et flexible requis par la conception au niveau de la puce impliquera inévitablement une collaboration entre les concepteurs de produits, les ingénieurs de processus de fabrication, les préparateurs de colle et les fournisseurs de systèmes de colle.