PCB技術 - 充填設計とPCBプロセスに関する考察

回路密度の増加と積形状因子の除去, 多くの新しい方法が PCB産業 チップレベル設計をボードレベルアセンブリとより密接に統合するために. ある程度まで, the emergence of technologies such as flip chip and chip scale package (CSP) has actually blurred the semiconductor die, chip packaging method and printed circuit board (PCB). ) The traditional dividing line between assembly-level craftsmanship. これらの新しい高密度チップ・レベル・アセンブリ技術の利点は非常に重要であるが, 小さいサイズはコンポーネントを作る, 接続, 物理的および温度的ストレスに敏感な包装, 連続した信頼性を構成して、成し遂げる最高のテクノロジーを選んでください. 生産効果はますます難しくなる.

なぜそれはいっぱいですか？

アンダーフィルシーラントの使用を考慮する最初の考えは、それが取り付けられるシリコンダイと下にある基板との間の全体的な温度膨張特性の不整合に起因する衝撃を低減することである。

接着剤充填の第2の利点は、湿気と他の汚染の形態を防ぐことである. マイナス側で, フィラーの使用により製造コストが増大し、再加工が困難になる. このため, 多く PCBA製造業者 リフロー後のクイック機能テストを実行し、充填前に.

第二に、接着剤を埋めるときに決める

50以上の異なったCSP Designes 1があるので、接続設計を含んでいる無数の変数と操作条件をプラスして、フィリングを使うときに、決定する正確な規則を提供するのは難しいです。しかし、PCBを設計する際に考慮すべき多くの重要な要因がある。重要な要素には以下のものがあります。

チップと基板の間の温度係数（cte）の係数の違いシリコンのCTEは2.4 ppmである典型的なPCB材料のCTEは16 ppmである。セラミック材料は、CTEと一致するが、95 %アルミナセラミックスのCTEは6.3 ppmである。充填後の信頼性の向上はセラミック基板上に示されているが，接着剤充填はpcbベースのパッケージに必要である。別の方法は、チップと主基板との間の振動吸収材料として、高いCTEセラミックまたは可撓性材料のような挿入構造を有する基板を使用することであり、PCBとシリコンチップとの間のCTE差を低減することができる。

第四に、システムのPCB厚さ

経験は、より厚いPCBがより堅くて、より薄いボードがより大きな影響に起因する曲げ力に抵抗することを示しました。例えば、FR−4基板の厚さを0.6 mmから1.6 mmまで増加させることにより、600〜9003の破壊試験サイクル数を増やすことができることがわかった。残念なことに、今日の超小型デバイスでは、基板の厚さを増加させることは常に非現実的である。実際には、基板の厚さを2倍にすることにより、約2倍の信頼性向上が得られるが、チップサイズの倍増により4倍の劣化が生じる。

五重の挑戦

一旦充填方法を使用するという決定がなされるならば、必要な生産レベルを維持している間、プロセスを効果的に実行して、連続で信頼できる結果を得るために一連の挑戦を考慮しなければなりません。これらの重要な問題は次のとおりです。

チップ底部で完全な無空隙接着剤流動を得る

接着されたチップのまわりに接着剤を分配する

他の成分の汚染を避ける

無線周波数（RF）ハウジングまたはシールドの開口部を通して接着剤を分配すること

制御フラックス残渣

6 .完全無空隙接着剤流動を得る

充填材は毛細管作用によってチップの底に吸われなければならないので、キーは接着剤の流れを開始するためにチップに十分近くに針を置くことである。チップに触れたり、ダイの裏面を汚染したりするのを避けるために注意しなければなりません。針の先端の出発点を針先端部の半分の位置に位置させ、針の先端を0.007「xy変位」にすることが推奨されます。Zの高さは基板の高さの80 %です。

七、チップの数と隣人関係

底の接着剤で満たされる必要があるボード上のきつくパックされたダイを設計するとき、ボードデザイナーは接着剤ノズルのために十分なスペースを残す必要があります。接着剤経路を共有する2つのチップは許容できる接着剤分配方法である。チップの縁に平行な受動部品はブロッキング効果を有する。チップの縁部に90°°の成分が充填される成分から接着剤を引き離すことがある。受動部品の周囲の充填材は、悪い影響を受けていない。隣接するチップ又は受動部品からのクロス毛細管作用は、ターゲット材料から充填材料を引き離し、それはCSP又はフリップチップの下でボイドを引き起こす可能性がある

開口部を通して接着する

RFアセンブリにアンダーフィルを使用することの増加に伴って、接着剤の分配プロセスに挑戦し、RFシールドカバーを組み立てた後の接着剤充填工程を実施することがしばしば必要である。最高の生産効率のために、通常、他のコンポーネントが取り付けられている間、RFシールドカバーを位置決めすることを考慮する必要があり、一度リフロー半田付けプロセスにおいてすべてをはんだ付けする。したがって、製品およびプロセス設計者は、下部充填のためのシールドカバーに十分な開口部を残すために協力しなければならない。また、設計者は、チップをRFシールドカバーに近づけないようにしなければならない。なぜなら、キャピラリ動作または高速分配は、充填材がRFシールドカバーおよびCSPまたはフリップチップより上に流れるのを許容し得るからである。部品とカバーとの間の間隙が小さい場合、充填材を滴下する速度は、部品の充填を避けるために制限される。遅延速度を遅くすると、アセンブリプロセスを遅くし、出力を制限します。別の穴やコンポーネントに移動し、最初の穴には、少しシフトすることがあります接着剤をドロップするに戻ります。しかし、これは再び出力を減らして、複数の動きを伴います。

schwiebertとleongは充填糊の流量の式を与えた。

フロー時刻は

t＝3・1／4／l 2／［h−1］

こちら

t = time (秒)

流体粘度

トラベルディスタンス

クリアランスまたはボール高さ

接触角又は濡れ角

液体蒸気界面における表面張力

（これらのパラメータの値は、液体吐出温度、通常90℃）で求められる。

大部分のPCBAメーカーからのポンプと弁は、材料がチップの下で流れることができるより速く、CSPまたはフリップチップに液体を供給することができます。チップ下の液体の体積／重量は、まだ決定される必要がある。一旦これらの数が決定されると、流量の第1の近似計算は液体が一度に減少させられるかどうかまたは少量の多重液滴を決定するためになされる。典型的なプロセスは、液体が第1の成分の下を流れているとき、接着剤を落とすために第2の成分に移動し、次いで、第1の位置に戻り、完了する。

結論

接着剤充填の効果的な使用は、以下のような広い範囲の因子を必要とする PCB製品 接着剤充填工程に適合し，接着剤充填技術の設計により製品ニーズに適合する. チップレベル設計要件のための接着剤の正確で柔軟な充填は必然的に製品設計者間のパートナーシップを含む, 製造プロセスエンジニア, 接着剤準備, と接着剤供給元.