Dati PCB - Tecnologia di assemblaggio Flip-Chip per schede PCB

Con l'emergenza di imballaggi ad alta densità miniaturizzati, i requisiti per schede PCB ad alta velocità e assemblaggio ad alta precisione sono diventati più critici e le attrezzature e i processi di assemblaggio correlati sono diventati più avanzati e flessibili. Dal momento che il flip-chip ha un fattore di forma più piccolo, un diametro della sfera più piccolo e un passo della sfera rispetto al BGA o al CSP, offre possibilità senza precedenti per il processo di posizionamento della sfera, la tecnologia del substrato, la compatibilità dei materiali, il processo di fabbricazione e le attrezzature e i metodi di ispezione. sfida. Oggi, ci sono sempre più forme di imballaggio miniaturizzate e ad alta densità di dispositivi elettronici, come imballaggio multi-modulo (MCM), sistema in pacchetto (SiP), flip-chip (FC, Flip-Chip) e altre applicazioni. L'avvento di queste tecnologie ha ulteriormente sfocato la linea tra imballaggio e assemblaggio secondario. Senza dubbio, con l'emergenza di imballaggi ad alta densità miniaturizzati, i requisiti per l'assemblaggio ad alta velocità e ad alta precisione sono diventati più critici e le attrezzature e i processi di assemblaggio correlati sono diventati più avanzati e flessibili. Dal momento che il flip-chip ha un fattore di forma più piccolo, un diametro della sfera più piccolo e un passo della sfera rispetto al BGA o al CSP, offre possibilità senza precedenti per il processo di posizionamento della sfera, la tecnologia del substrato, la compatibilità dei materiali, il processo di fabbricazione e le attrezzature e i metodi di ispezione. sfida. Questi requisiti sono analizzati in dettaglio di seguito:1. Per i requisiti di controllo della pressione di montaggio, considerando che il substrato a flip-chip per PCB è silicio relativamente fragile, se viene applicata una grande pressione durante il processo di recupero del materiale e immersione di flusso, è facile da fratturare e allo stesso tempo Piccoli urti di saldatura sono anche facilmente deformati durante questo processo, quindi provare ad utilizzare una pressione di montaggio relativamente bassa. Il requisito generale è di circa 150g. Per i chip ultrasottili, come 0,3 mm, a volte la pressione di montaggio è anche necessaria per essere controllata a 35 g.

2. Per i requisiti di precisione e stabilità del posizionamento, per i dispositivi con passaggio a sfera così piccolo come 0,1 mm, quale precisione di posizionamento è richiesta per raggiungere un alto rendimento? La deformazione e la deformazione del substrato, la dimensione e la deviazione di posizione della finestra della maschera di saldatura e l'accuratezza della macchina influenzeranno tutte l'accuratezza del posizionamento finale. Non discuteremo l'influenza della progettazione e della fabbricazione del substrato sul posizionamento, ma qui discuteremo solo l'accuratezza del posizionamento della macchina.3. I requisiti del processo di assemblaggio dei chip per l'attrezzatura di posizionamento, al fine di rispondere alle domande di cui sopra, costruiamo un semplice modello ipotetico: 1) Supponiamo che i urti di saldatura della scheda PCB a flip-chip siano sferici e i corrispondenti cuscinetti sul substrato siano circolari e abbiano lo stesso diametro; 2) Si presume che non vi sia alcuna influenza della deformazione del substrato e dei difetti di fabbricazione; 3) Non considera gli effetti di Theta e shock; 4) Durante il processo di saldatura a riflusso, il dispositivo è auto-neutro e il 50% del contatto tra la sfera di saldatura e la superficie umida può essere "tirato su" durante il processo di saldatura. Quindi, sulla base delle ipotesi precedenti, se il diametro della sfera di saldatura con un diametro di 25 μm è di 50 μm, la deviazione della posizione sinistra e destra (asse X) o la deviazione della posizione anteriore e posteriore (asse Y) è del 50% della dimensione del pad. Le palle sono sempre sui pads. Per schede PCB a flip-chip con un diametro di sfera di saldatura di 25 μm, se la capacità di processo Cpk è di raggiungere 1,33, la precisione della macchina deve raggiungere 12 μm.4. Secondo i requisiti delle telecamere e della tecnologia di elaborazione delle immagini, è necessaria una fotocamera digitale con megapixel per elaborare le immagini di schede PCB a flip-chip con passaggi a sfere di saldatura fine. Le fotocamere digitali con pixel più alti hanno ingrandimenti più elevati, tuttavia, più alti sono i pixel, più piccolo è il campo visivo (FOV), il che significa che i dispositivi più grandi potrebbero essere "fotografati" più volte. La sorgente luminosa della fotocamera è generalmente un diodo emettente di luce, che è diviso in sorgente luminosa laterale, sorgente luminosa anteriore e sorgente luminosa assiale e può essere controllato in modo indipendente. La fonte luminosa di imaging del flip chip per la scheda PCB adotta la luce laterale, la luce anteriore o una combinazione di entrambi. Come scegliere una fotocamera per un determinato dispositivo? Ciò dipende principalmente dall'algoritmo dell'immagine. Ad esempio, ci vogliono N pixel per distinguere una sfera di saldatura, e 2N pixel sono necessari per distinguere il passo della sfera. Prendendo come esempio la fotocamera digitale Magellan sulla macchina di posizionamento Universal Instruments, ci vogliono 4 pixel per distinguere una sfera di saldatura. Scegli una fotocamera, assumendo che tutte le immagini siano del 75% della dimensione effettiva dell'oggetto. L'elaborazione dell'immagine dei flip-chip fiduciali per schede PCB è simile a quella dei normali fiduciali. Il montaggio Flip-chip per schede PCB utilizza spesso fiduciali locali oltre ai fiduciali GLOBAL. In questo momento, i fiduciali saranno piccoli (0,15-1,0mm), e la selezione delle telecamere si riferisce al metodo sopra. La scelta della fonte di luce deve essere presa in considerazione. Generalmente, la fonte luminosa della fotocamera sulla testa SMD è la luce rossa e l'effetto è molto povero quando si tratta del punto di riferimento sulla scheda di circuito flessibile e il punto di riferimento non può nemmeno essere trovato. La ragione è che la superficie del punto di riferimento (rame) Il colore è molto vicino al colore del substrato e la differenza di colore non è ovvia. Se viene utilizzata la tecnologia della sorgente di luce blu di Universal Instruments, questo problema può essere risolto molto bene.5. Selezione degli ugelliDal momento che il substrato flip-chip per PCB è silicio, la superficie superiore è molto piatta e liscia e la testa è un materiale plastico rigido con un ugello ESD poroso. Se si sceglie un ugello con una testa in gomma, con l'invecchiamento della gomma, il dispositivo potrebbe aderire al dispositivo durante il processo di posizionamento, causando il spostamento del posizionamento o togliendo il dispositivo.6. Requisiti per l'unità di applicazione del flusso. L'unità di applicazione di flusso è una parte importante del controllo del processo di immersione di flusso. Il principio di base del suo lavoro è quello di ottenere un film a flusso stabile con uno spessore impostato, in modo che ogni sfera di saldatura del dispositivo possa essere facilmente immersa. Prendere la stessa quantità di flusso. Per controllare in modo stabile lo spessore del film di flusso soddisfando i requisiti di immersione ad alta velocità, l'unità di applicazione di flusso deve soddisfare i seguenti requisiti: 1) Può soddisfare i requisiti di immersione di più dispositivi con flusso allo stesso tempo (come immergere 4 o 7 pezzi allo stesso tempo) per aumentare la potenza; 2) L'unità per il flusso dovrebbe essere semplice, facile da usare, facile da controllare e facile da pulire; 3) Può gestire un'ampia gamma di flussi o pasta di saldatura. La gamma di viscosità dei flussi adatti al processo di immersione è ampia e può gestire sia flussi più sottili che più viscosi, e lo spessore del film ottenuto dovrebbe essere uniforme; 4) Il processo di immersione può essere controllato e i parametri del processo di immersione saranno diversi a causa di diversi materiali, quindi i parametri di processo del processo di immersione devono essere controllati individualmente, come l'accelerazione verso il basso, la pressione, il tempo di permanenza, l'accelerazione verso l'alto, ecc. Per le esigenze dell'alimentatore, per soddisfare la produzione di lotti ad alta velocità e ad alta resa, la tecnologia di alimentazione è anche molto critica. I metodi di imballaggio a flip-chip per schede PCB includono principalmente: bobine JEDEC da 2 * 2 o 4 * 4 pollici, bobine wafer da 200mm o 300mm (Wafer) e bobine (Reel). I corrispondenti alimentatori sono: alimentatore vassoio stazionario, alimentatore impilabile automatico, alimentatore wafer e alimentatore nastro. Tutte queste tecnologie di alimentazione devono essere in grado di alimentare ad alta velocità, e l'alimentatore di wafer è anche necessario per essere in grado di gestire una varietà di metodi di imballaggio del dispositivo, come ad esempio: L'imballaggio del dispositivo può essere vassoi JEDEC, o wafer nudi o persino chip completi nella macchina. Flip azione. Prendiamo un esempio per illustrare le caratteristiche dell'alimentatore a matrice nuda di Unovis (DDF Direct Die Feeder):1) Può essere utilizzato in circuiti ibridi o sensori, moduli multi-chip, sistema in pacchetto, RFID e assemblaggio 3D; 2) Il disco può essere alimentato verticalmente per risparmiare spazio, e una macchina può installare più DDFs; 3) Il chip può essere capovolto in DDF; 4) Può essere installato su una varietà di piattaforme di patch.8. Requisiti per il supporto della scheda e il sistema di posizionamento, alcuni chip flip PCB vengono utilizzati su schede a circuito flessibili o schede a circuito sottili. In questo momento, il supporto piatto del substrato è molto importante. La soluzione utilizza spesso una piastra portatrice e un sistema di aspirazione al vuoto per formare un sistema di supporto e posizionamento piatto che soddisfa i seguenti requisiti: 1) Controllo del supporto nella direzione Z del substrato e regolazione di programmazione dell'altezza del supporto; 2) Fornire interfaccia di supporto della scheda personalizzata; 3) generatore di vuoto completo; 4) Le schede di trasporto non standard e standard possono essere applicate.9. Ispezione dopo la saldatura a riflusso e la guarigione del riempimento, ci sono ispezioni non distruttive e ispezioni distruttive per l'ispezione del prodotto dopo il completamento del sottoriempimento. L'ispezione non distruttiva comprende: 1) Utilizzare un microscopio ottico per condurre un'ispezione visiva, come ad esempio verificare se il riempitore si arrampica sul lato del dispositivo, se si forma un buon filetto di bordo e se la superficie del dispositivo è sporca, ecc.; 2) Utilizzare un ispettore a raggi X per verificare se i giunti di saldatura sono a cortocircuito, a circuito aperto, offset, bagnati, vuoti nei giunti di saldatura, ecc.; 3) Test elettrico (test di continuità), che può testare se c'è un problema con la connessione elettrica. Per alcune tavole di prova con un design a catena di margherita, la posizione del guasto della giunzione di saldatura può essere determinata anche attraverso la prova di continuità; 4) Utilizzare il microscopio a scansione ad ultrasuoni (C-SAM) per controllare se ci sono vuoti, stratificazione e flusso completo dopo il sottoriempimento. Le ispezioni distruttive possono sezionare giunti di saldatura o underfill, combinate con microscopia ottica, microscopia metallografica o microscopia elettronica a scansione e analizzatori di dispersione energetica (SEM / EDX) per esaminare la microstruttura dei giunti di saldatura, ad esempio, microcrepe / micropori, cristallizzazione dello stagno, composti intermetallici, saldatura e condizioni di umidificazione, se il underfill ha vuoti, crepe, delaminazione e se il flusso è completo, ecc. I difetti comuni dei prodotti dopo la saldatura a riflusso e il processo di underfill sono: ponteggio / circuito aperto della giunzione di saldatura, umidificazione scarsa della giunzione di saldatura, vuoto / bolla della giunzione di saldatura, crepa / fragilità della giunzione di saldatura, delaminazione di underfill e chip e crepa di chip, ecc. . Per la completezza del sottoriempimento, sia che ci siano vuoti, crepe e delaminazione nel riempitore, deve essere osservato con un microscopio a scansione a ultrasuoni (C-SAM) o una sezione piatta parallela alla superficie inferiore del chip. I difetti aumentano la difficoltà. La delaminazione tra il materiale di sottoriempimento e il chip tende a verificarsi ai quattro angoli dei dispositivi sollecitati o all'interfaccia dei giunti di riempimento e saldatura. Flip-chip per PCB ha mostrato vantaggi in termini di costo del prodotto, prestazioni e imballaggio ad alta densità, e la sua applicazione è gradualmente diventata mainstream. A causa delle piccole dimensioni del flip-chip utilizzato per le schede PCB, è necessario garantire alta precisione, alta resa e alta ripetibilità, che porta sfide alle nostre attrezzature e processi tradizionali, che si riflettono nei seguenti aspetti:1) La progettazione del substrato (scheda dura o scheda morbida); 2) Assemblaggio e ispezione delle attrezzature; 3) processo di fabbricazione, processo di montaggio del chip, processo di fabbricazione del PCB, processo SMT; 4) Compatibilità materiale. Una comprensione completa dei problemi di cui sopra è la base per un processo di assemblaggio flip-chip di successo per schede PCB.