説明
各種チップリペア用自動BGAリワーク機DH-A2
1. C4 (コントロールド コラプス チップ コネクション コントロールド コラプス チップ コネクション)
C4 は超微細ピッチ BGA に似た形状です (図 1 を参照)。 シリコンウェーハに接続されたはんだボール配列の一般的なピッチは 0.203-0.254mm、はんだボールの直径は 0.102-0.127mm、はんだボールの組成は 97Pb/3Sn です。 これらのはんだボールは、シリコンウェーハ上に完全にまたは部分的に配置できます。 セラミックはより高いリフロー温度に耐えることができるため、セラミックは C4 接続の基板として使用されます。 通常、Au または Sn メッキの接続パッドがセラミックの表面に事前に配置され、C4 の形でフリップチップ接続が実行されます。 97Pb/3Sn はんだボールの溶融温度は 320 度であり、C4 接続を使用する相互接続構造にはんだの他の組成がないため、C4 接続は使用できず、既存のアセンブリ装置とプロセスをアセンブリに使用できます。 . C4 接続では、はんだペーストの漏れの代わりに、印刷高温フラックスが使用されます。 最初に、高温フラックスが基板のパッドまたはシリコンウェーハのはんだボールに印刷され、次にシリコンウェーハ上のはんだボールと基板上の対応するパッドが正確に位置合わせされ、十分な接着が提供されます。リフローはんだ付けが完了するまで、相対位置を維持するためのフラックス。 C4 接続に使用されるリフロー温度は 360 度です。 この温度では、はんだボールは溶融し、シリコンウェーハは「吊り下げられた」状態になります。 はんだの表面張力により、シリコンウェーハがはんだボールとパッドの相対位置を自動的に修正し、最終的にはんだが崩れます。 接続点を形成するために、特定の高さにします。 C4 接続方法は、主に CBGA および CCGA パッケージで使用されます。 さらに、一部のメーカーは、この技術をセラミック マルチチップ モジュール (MCM-C) アプリケーションにも使用しています。 現在、C4 接続を使用する I/O の数は 1500 未満であり、一部の企業は 3000 を超える I/O を開発する予定です。C4 接続の利点は次のとおりです。 (1) 優れた電気特性と熱特性を備えています。 (2) 中程度のボール ピッチの場合、I/O カウントが非常に高くなる可能性があります。 (3) パッドサイズによる制限はありません。 (4) 大量生産に適しています。 (5) 大幅な小型軽量化が可能です。 さらに、C4接続には、シリコンウェーハと基板間の相互接続インターフェースが1つしかないため、最短で干渉の少ない信号伝送経路を提供でき、インターフェースの数が減るため、構造がよりシンプルで信頼性が高くなります。 C4接続にはまだ技術的な課題が多く、実際の電子製品への適用はまだ難しい状況です。 C4 接続はセラミック基板にのみ適用でき、CBGA、CCGA、MCM-C などの高性能で I/O 数の多い製品で広く使用されます。
図1
2 DCA (ダイレクトチップアタッチ)
C4 と同様に、DCA は超微細ピッチ接続です (図 2 を参照)。 DCAのシリコンウエハーとC4接続のシリコンウエハーは同じ構造です。 両者の違いは下地の選択にあります。 DCA で使用される基板は、典型的な印刷材料です。 DCA のはんだボール組成は 97Pb/3Sn で、接続パッド上のはんだは共晶はんだ (37Pb/63Sn) です。 DCAの場合、間隔が0.203-0.254mmしかないため、共晶はんだが接続パッドに漏れにくいため、はんだペースト印刷の代わりに鉛錫はんだをメッキしています。組み立て前の接続パッドの上部。 パッド上のはんだ量は非常に厳しく、通常、他の超微細ピッチ コンポーネントよりもはんだ量が多くなります。 接続パッド上の0.051-0.102mmの厚さのはんだは、事前にメッキされているため、一般的にわずかにドーム型になっています。 パッチの前に水平にする必要があります。そうしないと、はんだボールとパッドの信頼性の高い位置合わせに影響します。
図 2
このタイプの接続は、既存の表面実装機器とプロセスで実現できます。 まず、フラックスを印刷によってシリコンウェーハ上に塗布し、次にウェーハをマウントし、最後にリフローします。 DCA アセンブリで使用されるリフロー温度は約 220 度です。これは、はんだボールの融点よりも低く、接続パッド上の共晶はんだの融点よりも高い温度です。 シリコン チップ上のはんだボールは、堅固なサポートとして機能します。 ボールとパッドの間にはんだ接合接続が形成されます。 2 つの異なる Pb/Sn 組成で形成されたはんだ接合の場合、2 つのはんだ間の界面ははんだ接合では実際には明らかではありませんが、97Pb/3Sn から 37Pb/63Sn への滑らかな遷移領域が形成されます。 はんだボールがしっかりと支えられているため、はんだボールは DCA アセンブリ内で「崩壊」せず、自己修正特性も備えています。 DCAが適用され始め、I/O数は350以下が中心で、500以上のI/Oの開発を計画している企業もある。 この技術開発の原動力は、I/O 数の増加ではなく、主にサイズ、重量、およびコストの削減です。 DCA の特性は C4 と非常によく似ています。 DCAは既存の表面実装技術を使用してPCBとの接続を実現できるため、この技術を使用できる多くのアプリケーションがあり、特に携帯用電子製品のアプリケーションで使用されます。 ただし、DCA テクノロジーの利点はいくら強調してもしすぎることはありません。 DCA技術の開発には、まだ多くの技術的課題があります。 この技術を実際の生産に使用しているアセンブラーは多くなく、DCAの適用範囲を拡大するために技術レベルを向上させようとしています。 DCA 接続は高密度関連の複雑さを PCB に移すため、PCB 製造の難易度を高めます。 さらに、はんだボール付きのシリコンウェーハの製造を専門とするメーカーはほとんどありません。 まだまだ注目すべき課題は多く、それらを解決して初めてDCA技術の開発が進められます。
3. FCAA (Flip Chip Adhesive Attachment) FCAA 接続には多くの形態があり、まだ開発の初期段階にあります。 シリコンウエハーと基板の接続はハンダではなく、接着剤で行います。 この接続におけるシリコンチップの底部は、はんだボールまたははんだバンプなどの構造を有することができる。 FCAA で使用される接着剤には、実際のアプリケーションでの接続条件に応じて、等方性タイプと異方性タイプがあります。 さらに、基板の選択には、通常、セラミック、プリント基板材料、およびフレキシブル回路基板が含まれます。 このテクノロジはまだ成熟していないため、ここでは詳しく説明しません。
