Технология PCB - Внимание к проектированию наполнения и процессу PCB

С увеличением плотности схем и устранением фактора формы продукта в индустрии PCB появилось много новых способов более тесной интеграции дизайна чипа с сборкой пластины. В определенной степени появление технологий, таких как инвертированные чипы и упаковка чипов (CSP), фактически размывает сердечники полупроводниковых труб, методы упаковки чипов и печатные платы (PCB). Традиционная граница между сборочными процессами. Хотя преимущества этих новых технологий сборки чипов высокой плотности очень важны, поскольку меньшие размеры делают компоненты, соединения и упаковку более чувствительными к физическим и температурным напряжениям, выбирается лучшая технология для конфигурации и достижения постоянной надежности. Производственный эффект становится все сложнее.

1.Почему он был заполнен?

Первоначальная идея рассмотрения использования герметика для заполнения дна состояла в том, чтобы уменьшить влияние несоответствия общих характеристик температурного расширения между сердечником кремниевой трубки и фундаментом нижнего слоя, к которому она подключена.

Вторым преимуществом клеевого наполнения является защита от влаги и других форм загрязнения. Недостатком является то, что использование наполнителей увеличивает затраты на производственные операции и затрудняет переработку. Из - за этого многие производители PCBA проводят быстрые функциональные тесты после обратного потока и перед заполнением.

Во - вторых, решить, когда заполнить клей

Поскольку не менее 50 различных CSP - конструкций 1, а также бесчисленные переменные и условия работы, связанные с конструкцией соединения, трудно установить точные правила, когда использовать наполнение. Тем не менее, есть много ключевых факторов, которые необходимо учитывать при проектировании PCB. К числу важных факторов относятся:

Разница в коэффициенте температурного расширения (CTE) между чипом и базовой пластиной. CTE кремния составляет 2,4 ppm; Типичный CTE для PCB - материала составляет 16 ppm. Керамические материалы могут быть спроектированы по соответствующей CTE, но 95% глиноземной керамики имеет CTE 6,3 ppm. Упаковка на основе ПХД требует заполнения клеем, хотя надежность после заполнения также повышается на керамической основе. Альтернативой является использование базовых пластин со вставленными конструкциями, такими как высокоCTE керамика или гибкие материалы, в качестве вибрационного поглощающего материала между чипом и основной базой, что может уменьшить разницу в CTE между PCB и кремниевым чипом.

В - четвертых, толщина системы PCB

Опыт показывает, что более толстые ПХБ являются более жесткими, а более тонкие ПХБ могут противостоять изгибу, вызванному более крупными ударами. Например, один анализ показал, что увеличение толщины фундамента FR - 4 с 0,6 мм до 1,6 мм увеличивает количество циклов испытаний отказов с 600 до 9003. К сожалению, для сегодняшних сверхмалых устройств увеличение толщины подложки всегда нереально. Фактически, каждый раз, когда толщина подложки удваивается, надежность увеличивается примерно в два раза, но увеличение размера чипа приводит к четырехкратной деградации 4.

V. ПРОБЛЕМЫ ЗАДАЧИ

После принятия решения об использовании метода заполнения необходимо будет рассмотреть ряд проблем для эффективного осуществления процесса и получения последовательных и надежных результатов при сохранении требуемого уровня производства. К числу этих ключевых вопросов относятся:

Получите полный и свободный поток клея на дне чипа

Распределение клея вокруг плотно упакованных чипов

Предотвращение загрязнения других компонентов

Открытый клей через радиочастотную (RF) оболочку или экран

Контроль за остатками флюса.

Получение полного и свободного потока клея

Поскольку наполнитель должен быть втянут в дно чипа капиллярным действием, ключ заключается в том, чтобы поместить иглу достаточно близко к чипу, чтобы начать поток клея. Необходимо быть осторожным, чтобы избежать контакта с чипом или загрязнения задней части формы. Рекомендуемый принцип заключается в том, чтобы установить начало кончика иглы на половине внешнего диаметра кончика иглы плюс 0007 "XY смещение. Высота Z составляет 80% высоты чипа на базовой пластине. На протяжении всего процесса точечного клея также требуется точный контроль, чтобы поддерживать поток клея, чтобы избежать повреждения и загрязнения формы.

Количество чипов и отношения с соседями

При проектировании плотно упакованных форм на плите, которая должна быть заполнена клеем внизу, дизайнер пластины должен оставить достаточно места для клеевого сопла. Обмен клеем между двумя чипами является приемлемым методом распределения клея. Пассивные элементы, параллельные краям чипа, будут иметь блокирующий эффект. Компоненты с краем чипа под углом 90 ° могут привлекать клей вдали от компонентов, которые должны быть заполнены. Не было обнаружено никаких неблагоприятных последствий для наполнителей, окружающих пассивные элементы. Кросс - капиллярный эффект соседнего чипа или пассивного элемента оттягивает наполнитель от целевого элемента, что может привести к разрыву под CSP или перевернутым чипом

8. Выброс клея из отверстия

По мере увеличения использования нижнего наполнителя в радиочастотных компонентах, после завершения сборки крышки радиочастотного экрана, как правило, необходимо бросить вызов процессу распределения клея и реализовать процесс заполнения клеем. Для оптимальной эффективности производства обычно необходимо рассмотреть возможность установки RF - экранов при установке других компонентов и сварки всего в процессе обратной сварки. Поэтому дизайнеры продуктов и процессов должны сотрудничать, оставляя достаточное количество отверстий в экране для заполнения дна. Дизайнеры также должны избегать размещения чипа слишком близко к крышке RF - экрана, поскольку капиллярное действие или высокоскоростное распределение может привести к тому, что наполнитель попадет над крышкой RF - экрана и CSP или перевернутым чипом. Если зазор между компонентом и крышкой невелик, скорость капания наполнителя будет ограничена, чтобы избежать заполнения сборки. Замедление распределения замедлит процесс сборки и ограничит выход. Переместитесь в другое отверстие или компонент, а затем вернитесь в первое отверстие, чтобы капать больше клея, что может быть немного смещено. Однако это включает в себя несколько действий, которые снова снижают выход.

Швайберт и Леонг дали уравнение скорости потока заполненного клея.

Время движения:

t = 3 острова L2 / [h остров cos (н)]

Здесь.

T = Время (в секундах)

Isla = вязкость жидкости

L = Расстояние движения

H = высота зазора или шара

¦ = угол контакта или смачивания

Остров = поверхностное натяжение на границе между жидкостью и паром

(Значения этих параметров должны быть получены при температуре распределения жидкости, обычно 90°C.)

Насосы и клапаны большинства производителей PCBA могут доставлять жидкость в CSP или перевернутый чип быстрее, чем материал течет под чипом. Объем / вес жидкости под чипом все еще необходимо определить 8. После того, как эти цифры были определены, был произведен первый приблизительный расчет скорости потока, чтобы определить, должна ли жидкость капать один раз или несколько раз. Типичный процесс: когда жидкость течет под первой частью, она перемещается на вторую часть капля, а затем возвращается в первую позицию для завершения.

11. Выводы

Эффективное использование клеевого наполнения требует широкого спектра факторов, в том числе проектирования продуктов PCB для адаптации к процессу клеевого наполнения, а также технологии клеевого наполнения для удовлетворения потребностей продукта. Точное и гибкое клеевое наполнение, требуемое для проектирования на уровне чипа, неизбежно будет включать сотрудничество между дизайнерами продуктов, инженерами по производственным процессам, производителями клея и поставщиками клеевых систем.