Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МИЭТ

Реферат

по дисциплине «Конструирование и сборка аппаратуры ТКС»

Монтаж Flip-chip. Защита при Flip-chip технологии. Chip-On-Board технология. Современное оборудование.

Выполнил: студент группы МП-59 Князев Александр

Москва 2011



Оглавление

• Введение
• Критерии миниатюризации
• Особенности монтажа flip-chip кристалла
• Скорость монтажа и возможность его автоматизации
• Герметизация при монтаже flip-chip
• Преимущества и недостатки технологии flip-chip
• Технология Chip-On-Board (COB)
• Нанесение адгезива
• Установка кристалла
• Плазменная чистка
• Разварка проволокой
• Заливка компаундом, герметизация
• Оборудование
• Выводы
• Литература


Введение

Процесс монтажа “flip-chip” заключается в присоединении полупроводникового кристалла интегральной схемы на подложку активной стороной вниз. Данная технология, названная Controlled Collapse Chip Connection (монтаж кристалла методом контролируемого сплющивания) или С4, была разработана фирмой IBM в 1960 году [1].

Сегодня многие фирмы широко используют flip-chip технологию для изготовления миниатюрных электронных устройств. Так, например, для медицинского применения по этой технологии изготавливают микросборки имплантантов, миниатюрные беспроводные устройства и др. Последние достижения этой технологии при трехмерном (пространственном) расположении чипов позволяют достичь беспрецедентной степени миниатюризации и надежности. При разработке технологии изготовления изделий, для которых основными требованиями являются минимальный объем, надежность и максимальный срок службы, основное внимание следует уделить выбору оптимального способа монтажа чипа на тонкие гибкие подложки.



1. Критерии миниатюризации

Три основных критерия определяют степень миниатюризации изделия. Во-первых, с уменьшением размеров микросхемы можно рассчитывать на повышение объемов ее продажи и увеличение применения, особенно в таких областях, как медицина, телекоммуникации, космонавтика и военная промышленность. Однако оптимальный выбор размеров изделия представляет собой компромисс между возможностями технологии и затратами на его изготовление.

Во-вторых, для отраслей, в которых расходы на миниатюризацию изделий являются оправданными, одним из первоочередных требований является их высокая надежность.

Существующие технологии миниатюризации позволяют сократить общее число соединений и их длину. При этом уменьшается индуктивность выводов, повышается КПД изделия и уменьшается его перегрев. В результате увеличивается надежность изделия.

В-третьих, принятие решения о миниатюризации изделий нередко связано с производственными проблемами (плотностью размещения кристаллов микросхем, свойствами подложки с печатными проводниками, наличием компонентов, возможностью автоматизации производства), а также с ожидаемым соотношением производственных затрат и планируемой прибыли.

Если успех изделия на рынке зависит от степени его миниатюризации, способности работы на более высоких частотах и уменьшения рассеиваемой мощности, то большинство технологических проблем при его изготовлении так или иначе связано с монтажом кристалла на подложку. К примеру, с уменьшением размера кристаллов микросхем все более важной становится оптимальная трассировка проводников.

Неудачная трассировка может привести к увеличению паразитных емкости, индуктивности и сопротивления проводников, что увеличит потребляемую мощность и паразитные связи между элементами. Слишком плотное размещение дорожек может привести к увеличению отказов из-за короткого замыкания между ними.

полупроводниковый интегральный плазменный миниатюризация

2. Особенности монтажа flip-chip кристалла

В настоящее время используются следующие способы монтажа flip-chip-кристалла на подложку:

- формирование оловянно-свинцовых выводов (рис. 1,2) и припаивание их к подложке методом оплавления

- формирование золотых столбиковых выводов гальваническим методом (рис. 3) и создание контакта с золотыми площадками подложки способом термокомпрессии

- приклеивание выводов кристалла к подложке с помощью электропроводного клея.

Рис.1 Схема формирования столбиков припоя: 1 -- кремниевая пластина; 2 -- волна припоя; 3 -- мотор; 4 -- преобразователь



Рис.2 Поперечное сечение контакта при монтаже методом перевернутого кристалла: 1 -- слой фазового состава Cr+Cu; 2 -- шарик припоя 5% Sn-95%Pb; 3 -- осажденный припой; 4 -- интерметаллическое соединение Cu-Sn; 5 -- стекло

Рис.3 Формирование золотых столбиков на алюминиевых контактных площадках

а) пластина после операций очистки и ионного травления; б) создание контактного барьерного слоя со слоем золота для предотвращения окисления; в) нанесение фоторезиста; г) электролитическое осаждение слоя золота; д) снятие резиста; е) удаление проводящих тонких пленок химическим травлением: 1 -- оксид кремния 1-1,5 мкм; 2 -- контактный барьерный слой 100 нм; 3 -- фоторезист 25 мкм

В зависимости от используемой технологии могут потребоваться дополнительные операции, например, создание добавочного слоя металлизации под будущими выводами, что связано с затратами времени и средств.

При пайке оплавлением возникает необходимость в операции очистки от остатков флюса, т. к. их наличие способствует образованию пустот в толще паяного соединения и растеканию флюса в сторону от места расположения вывода.

В случае монтажа кристаллов больших размеров может возникнуть погрешность в расположении его крайних выводов относительно площадок подложки, обусловленная различными коэффициентами линейного расширения кристалла и подложки.

Не следует также недооценивать механические напряжения, возникающие в паяном соединении в процессе изменения температуры. Влияние этого фактора возрастает с увеличением размеров кристалла.

Для его компенсации между кристаллом и подложкой вводят промежуточный слой полимера, называемого недоливком. Качество недоливка существенно влияет на надежность изделия. Во избежание отслоения выводов и потери контакта недоливок должен быть однородным, без пустот и обладать хорошей адгезией как к кристаллу, так и к подложке.

Различие коэффициентов линейного расширения влияет также и на изделия, монтируемые с помощью электропроводных клеев. Здесь также используют недоливок. Однако, если при нагревании он расширяется больше, чем электропроводный клей, контакт между кристаллом и подложкой может быть нарушен.

Кроме того, следует учитывать, что электрический контакт, создаваемый с помощью электропроводного клея, образуется вследствие наличия в нем токопроводящих частиц диаметром менее 1 мил (25 мкм). Поэтому во избежание потери контакта неплоскостность сочленяющихся поверхностей не должна превышать этой величины. В идеальном случае композитный клей должен был бы иметь тот же коэффициент линейного расширения, что и находящийся с ним в контакте диэлектрик, достичь чего можно было бы значительно проще, если бы в клее не было проводящих частиц. Поэтому здесь необходимо использовать различные способы крепления.

Уменьшение размеров контактных площадок ограничено свойствами подложки. Как правило, на гибких подложках допустимы площадки меньших размеров.

Это объясняется соотношением между толщиной подложки и диаметром переходных отверстий, соединяющих различные ее слои. При большой толщине подложки создание переходных отверстий малого диаметра не представляется возможным. Кроме того, при соотношении толщины подложки и диаметра отверстия более чем 5:1, невозможно создать в отверстии качественный слой металлизации. Если, например, в некотором изделии ширина дорожек и расстояние между ними должны быть не более 50 мкм, то диаметр переходных отверстий также должен быть равен этой величине. Следовательно, толщина подложки в этом случае должна быть не более 250 мкм. Дополнительное преимущество гибких подложек заключается в возможности придания им различной формы, и, как следствие, в большем разнообразии форм и габаритов корпусов микросхем.

В зависимости от способа миниатюризации подготовка кристалла микросхемы к монтажу может быть выполнена как до резки кремниевой пластины на отдельные кристаллы, так и после нее. К примеру, на кристалл могут быть нанесены дополнительные слои металлизации или выполнено перераспределение выводов. Кристаллы, предназначенные для пайки или приклеивания электропроводными клеями, лучше всего готовить до резки пластины. Для монтажа с применением непроводящих клеев формирование столбиковых выводов можно осуществить сравнительно простыми способами, как на неразрезанной кремниевой пластине, так и на отдельном кристалле. Пайка или склейка электропроводными клеями предпочтительны для крупносерийного производства, в то время как монтаж с помощью непроводящих клеев больше применим для выпуска малых и средних серий.

3. Скорость монтажа и возможность его автоматизации

Способы монтажа с помощью золотых выводов и электропроводных клеев лишены многих недостатков, присущих пайке. Являясь по сути механическими операциями, они могут быть легко автоматизированы.

Правда, в некоторых случаях возникает необходимость в ручной сборке, что требует участия квалифицированных монтажников. Во всяком случае, использование этих способов предоставляет широкие возможности монтажа различных типов микросхем на различные подложки.

Процесс создания золотых столбиковых выводов на поверхности кристалла может быть автоматизирован как для неразрезанной кремниевой пластины, так и для отдельного кристалла. В отличие от других способов монтажа для выращивания золотых выводов (см.рис.3) не требуется предварительная металлизация.

Используемый для монтажа непроводящий клей наносят на подложку способом трафаретной печати.

Применение непроводящих термопластичных клеев позволяет несколько уменьшить действие сил, возникающих вследствие различных коэффициентов линейного расширения кристалла и подложки. Эти клеи размягчаются при нагревании, что позволяет упростить и ускорить монтаж, сведя его к трем операциям: нагреву, прижиму и охлаждению кристалла. Типовыми параметрами процесса монтажа являются:

- сила прижима (на один вывод) от 50 до 80 г;

- температура от 150 до 250 °С;

- время отвердевания не более 10 с;

- точность позиционирования кристалла ±5 мкм.

Термопластичные непроводящие клеи отличаются низким газовыделением, так как при их применении отсутствует химическая реакция. Это дает возможность использовать их в герметизированной аппаратуре. Скорости изготовления изделий с применением этих клеев и хорошо известных эпоксидных соизмеримы. Отличие состоит в том, что первые допускают ремонт печатных плат с заменой микросхем. Это особенно важно в случае применения микросхем с большим числом выводов, замена которых экономически оправдана.

Установка микросхем на печатную плату может осуществляться как вручную, так и автоматически в зависимости от способа соединения, числа выводов и т. д. При автоматической или полуавтоматической установке для позиционирования микросхемы относительно места посадки используют серийно выпускаемое или специализированное оборудование. Затем микросхему прижимают к плате, в результате чего ее выводы сплющиваются и под действием местного нагрева (в течение 10 с) создается надежное соединение золотых выводов и контактной площадки, а также отвердевание клея. Монтаж с помощью клея существенно ускоряет процесс изготовления изделий и обеспечивает надежность соединения.

На хорошо спроектированном оборудовании все соединения можно выполнить за одну технологическую операцию, при этом шаг между выводами может быть менее 100 мкм, а толщина гибкой подложки - 25 мкм.

В таком оборудовании предусматривается возможность регулировки силы прижима выводов микросхемы для компенсации неровности подложки и различий в форме выводов. Это особенно важно в случае монтажа микросхем с большим числом выводов.

4. Герметизация при монтаже flip-chip [6]

Технологию flip-chip можно отнести к технологии Cristall-on-board (кристалл на плате). В последнее время корпуса «кристалл-на-плате» (СОВ -- Cristall-on-Board) стали еще меньше и тоньше. Зазор между подложкой и ристаллом стал чрезвычайно малым.



Рис.4 Тенденции развития корпусов микросхем

На рис. 4 показаны основные тенденции при производстве корпусов типа «кристалл-на-плате». В частности, происходит переход от процессов проводного соединения с подложкой к технологии flip-chip. Некоторые компоненты поверхностного монтажа могут быть установлены лишь с использованием оборудования, обладающего высокоточным позиционированием.

Для повышения механической прочности и надежности изделий, производимых по технологии flip-chip, необходимы совершенные методы заливки под корпус. Сравнительно недавно стало уделяться больше внимания процессам заливки, которые могут облегчить решение проблем, связанных с уменьшением зазоров и увеличением размеров кристаллов -- признаками появления нового поколения устройств, выполненных по технологии flip-chip. Надежность устройств, созданных по технологии flip-chip, во многом зависит от качества заливки.

Рис.5 Основные проблемы в процессах заливки: отрыв, поры, трещины

На рис. 5 показаны основные сложности, возникающие при заливке:

а) образование «апельсиновой корки»: из-за плохой адгезии на поверхности подложки или кристалла образуются области отслаивания заливки;

б) пустоты: при заполнении зазора появляются пустоты, которые остаются в заливке;

в) трещины: при термоударе через расположенные с краю пустоты могут пройти трещины. Эти проблемы чаще всего возникают, если перед заливкой плохо обработаны поверхности, между которыми она производится.

Эти проблемы чаще всего возникают, если перед заливкой плохо обработаны поверхности, между которыми она производится. К примеру, органические или неорганические загрязнения, недостаточная активация поверхностей по обе стороны зазора. Исходя из этого, контроль текучести пасты-заполнителя становится важной задачей.

Основные типы плазменной обработки это обработка аргонной плазмой и кислородной плазмой. Обработка аргонной плазмой (рис. 6) необходима для очищения поверхности рядом с кристаллом от загрязнений, но она не может проникать между самим кристаллом и подложкой. Кислородное же плазмирование (рис. 7) благодаря содержанию атомарного кислорода, ионов кислорода и молекул проникает под кристалл и модифицирует поверхность, например изменяет ее смачиваемость.

Рис. 6 Аргонная плазма. Очищение поверхности



Рис. 7 Кислородная плазма. Модифицирование поверхности.

Таким образом полный цикл плазменной обработки представлен на рисунке 8.

Рис.8 Плазмменная обработка поверхности для технологии flip-chip.

В результате получаем значительное ускорение процесса заливки и улучшение её качества.



Рис. 9 Эффект от применения плазмирования

5. Преимущества и недостатки технологии flip-chip

К очевидным преимуществам можно отнести:

· экономия места на печатной плате;

· небольшая высота и незначительный вес;

· снижение стоимости материалов;

· сокращение длины соединений, что обеспечивает лучшие электрические параметры;

· меньшее количество соединений, что сокращает количество потенциальных узлов отказа и обеспечивает более эффективное распределение тепловой энергии.

Но как и все остальные, эта популярная технология, в последние годы в чем-то символизирующая передовые тенденции технологии монтажа на поверхность (SMT), имеет и свои минусы, вызывающие беспокойство:

· дороговизна технологии прикрепления (полусферических) выводов к кристаллу;

· чрезвычайно плотная разводка платы под посадочное место для flip-chip, что приводит к повышению расходов на голую плату;

· больший объем работы технологов по оптимальному выбору флюсующих веществ и адгезивов в зависимости от вида flip-chip, подложки и процесса;

· трудности в контроле качества техпроцесса flip-chip, а также ремонта плат с их применением.

Кроме того, до сих пор не решен вопрос со стабильно высоким уровнем выхода годных кристаллов. Время цикла сборочной системы с применением технологии flip-chip может быть довольно долгим из-за этапов нанесения специальных материалов и процессов их отверждения. Особое внимание должно быть обращено на распределение тепловой энергии для обеспечения высокой надежности сборки.

6. Технология Chip-On-Board (COB)

Технология COB (Chip-on-Board) представляет из себя процесс непосредственного монтажа кристаллов на подложку. В качестве подложек могут применяться печатные платы, изготовленные из стеклотекстолита различных марок (FR4, FR5), гибкие платы (полиимид) и т.д. [4] Вследствие того, что на подложку монтируются не корпусированные кристаллы, это позволяет повысить коэффициент интеграции изделия и минимизировать его размеры, а так же дает возможность использовать технологию COB в современных технологических процессах изготовления электронных устройств, стремящихся к миниатюризации конечного продукта (например, для производства мобильных телефонов, различных датчиков и т.д.). Технология Chip-on-Board позволяет создавать микроминиатюрные изделия, контролировать и исправлять ошибки в процессе их изготовления, гарантирует повышенную надежность.

Процесс Chip-on-Board или процесс непосредственного монтажа кристаллов включает в себя несколько важных стадий. Первый шаг в процессе - нанесение адгезива на подложку методом трафаретной печати или методом переноса. В основном же, адгезив наносят методом дозирования. Второй шаг - монтаж кристалла на подложку и отверждение адгезива. Следующий шаг - плазменная очистка, важный момент в технологии перед разваркой проволоки, т.к. необходимо удалить любые загрязнения с поверхности подложки.

После разварки проволоки, ее и кристалл необходимо защитить, как и любые проводниковые изделия, от воздействий внешней среды. Обычно кристалл с разваренными выводами герметизуют специальным компаундом методом заливки. Отверждение компаунда проводится несколькими способами - под действием высоких температур, облучения УФ или же в нормальных условиях.

Последовательность процессов и используемая в технологии оборудование представлены на рисунке 10.

Рис.10 Последовательность монтажа по технологии СОВ. Оборудование, используемое в технологии.

1. Нанесение адгезива. 2. Установка кристалла и отверждение адгезива. 3. Разварка проволоки. 4. Корпусирование. 5. Нанесение пасты и установка кристалла. 6. Печь для отверждения адгезива. 7. Плазменная чистка. 8. Разварка проволоки. 9. Glop Top корпусирование. 10. Печь для отверждения.



Рис. 11 Внешний вид процесса на каждой стадии. 1. Подложка. 2. Нанесение адгезива.

3. Установка кристалла. 4. Разварка проволокой. 5. Корпусирование (заливка).

На рисунке 11 наглядно представлена последовательность Chip-on-Board технологии. На первом этапе наносится защитный барьер от разбрызгивания компаунда (адгезива) на подложку (на рисунке 2 это белое кольцо), наносится он дозированием.

После этого на место посадки кристалла наносится адгезив (клей) и на него устанавливается сам кристалл, после чего адгезив отверждается (под действием нагревания или облучения УФ). Следующая операция - разварка проволокой. В заключение всю конструкцию заливают жидким компаундом для защиты изделия от внешних воздействий. Итак, рассмотрим все процессы технологии Chip-on-Board подробнее.

Нанесение адгезива

Нанесение адгезива это достаточно важный вопрос в технологии COB. Наиболее распространенные адгезивы - это эпоксидные смолы (или клей). Они могут иметь различные свойства в зависимости от требований процесса и своего состава (наполнителя); например, если необходимо получить электрическое соединение между подложкой и кристаллом, то в качестве наполнителя используется серебро; для того чтобы полученное соединение проводило тепло, в качестве наполнителя используются алюминиевые соединения. Отверждение смол может происходить при температурах от +60?С до +180?C в течение от 30-60 минут до 6 часов. Отверждение может происходить и в нормальных условиях, в зависимости от типа клея. Есть также и быстро затвердевающие материалы (например, под воздействием УФ излучения), на сушку которых достаточно до 60 секунд.

Существуют и другие менее распространенные адгезивы для технологии Chip-on-Board, например, наполненные серебром стекла. Для их обработки нужна более высокая температура, приблизительно 300?С-400?С и около 6-8 минут.

При подборе необходимого адгезива нужно учитывать температурный диапазон его сушки (нельзя применять адгезив, температура плавления которого выше температуры остальных компонентов на подложке). Как упоминалось выше, существует несколько методов нанесения адгезива. Трафаретная печать более дешевый способ и лучше всего подходит для больших объемов производств. Следующий способ - нанесение адгезива методом переноса. Он дороже первого, но более гибкий, т.к. позволяет выполнять более точные присоединения, с очень маленьким шагом, подходит для изготовления различных изделий. Наиболее общий способ нанесения адгезива - дозирование. Данный способ достаточно дорогой, но очень гибкий и универсальный, что позволяет применять его для многих процессов. Для выполнения того или иного процесса необходимо правильно подобрать адгезив.

Адгезив необходимо наносить таким образом, чтобы он максимально полно покрывал площадь посадки кристалла, в случае образования пустот под кристаллом он может быть подвержен растрескиванию или поломке на последующих операциях. Такие зоны имеют большее термическое сопротивление. Рекомендуемая толщина наносимой эпоксидной смолы должна быть от 13 до 76 микрон, в зависимости от процесса. Более толстый слой отрицательно влияет на термическую устойчивость и вовсе не улучшает сцепление. Что касается операции корпусирования, то при неправильном выборе адгезива могут образовываться зоны, которые могут поглощать воздух и при этом образуются поры.

Установка кристалла

Сам кристалл устанавливают с помощью вакуумного наконечника для захвата. Пинцет применять для захвата кристаллов не следует. Он часто становится причиной повреждения кромок кристалла и легко соскальзывает, это может привести к потере работоспособности кристалла.

Рис. 12 Вакуумный наконечник для захвата кристалла

Кристаллы толщиной менее 254 микрон требуют дополнительной защиты и особого обращения для предотвращения появления трещин и разломов. По мере уменьшения толщины изделия и/или увеличения площади необходимо уделять этому больше внимания, особенно с развитием технологии тонких плат.

Плазменная чистка

Плазменная чистка - важный шаг в обеспечении чистоты поверхности кристалла и подложки от загрязнений для последующей разварки и заливки жидким компаундом. Ее необходимо выполнять, т.к. на подложке или кристалле могут остаться подтеки смолы, частицы пыли, частички коррозии и другие загрязнения, возникающие на операциях технологического процесса. Загрязнения также могут стать причиной образования пор при герметизации. В связи с этими факторами обязательно нужно проводить плазменную чистку с использованием кислорода или аргона перед разваркой, для удаления галогенов и органических загрязнений, а так же перед герметизацией.

Разварка проволокой

Разварка проволокой - это необходимый в технологии COB процесс, с его помощью получают электрические соединения между контактными площадками кристалла и контактными площадками подложки. Разваривают проволоку методом ультразвуковой микросварки с помощью специальных автоматов. В качестве соединительного материала используют микропроволоку из алюминия, золота и меди. Наиболее часто применяют проволоку из алюминия и золота. Диаметр проволоки колеблется в пределах от 17 до 500 микрон. При разварке проволокой необходимо контролировать проволоку на прочность - тестировать проволоку на отрыв и на сдвиг соединения. Необходимо отслеживать так же износ клина и капилляра. На рисунке 13 представлен пример кристалла после разварки проволокой.

Рис.13 Модуль памяти с алюминиевыми проводниками

Заливка компаундом, герметизация

И, наконец завершающая стадия процесса - заливка кристалла жидким компаундом - герметизация.

Рис.14 Дозирование шприцем



Жидкий компаунд это обычно или эпоксидная смола или силикон, хотя смола распространена больше. Компаунды для заливки кристалла должны быть непрозрачными, только если не оговорены другие специальные условия. В технологии COB существует несколько способов заливки. Первый способ - литьевая пресс-форма (с помощью специального наконечника уже имеющего специальную форму для заливки). При таком методе остаются отметки на поверхности. Еще один способ - нанесение дозированием с использованием шприца (см. рисунок 14). Это более дорогой способ и занимает больше времени, но он более распространен по сравнению с первым, т.к. подходит для различных процессов.

Заливку кристалла осуществляют различными по вязкости компаундами:

а) компаунд единой вязкости с и без защитного экрана от растекания (см. рисунок 5). Заливку компаундом с защитным барьером применяют в случае, если окружающие предметы ограничивают нанесение компаунда (рядом есть компоненты, попадание адгезива на которые не желательно). Вязкость используемого компаунда зависит от высоты барьера, чем больше его высота, тем меньше должна быть вязкость компаунда. Меньшая вязкость снижает риск образования пор вследствие попадания воздуха.

б) двойная вязкость (см. рисунок 5) - при таком методе применяют два компаунда с различной вязкостью. Компаунд с большей вязкостью наносят для образования защитного барьера вокруг корпусируемого компонента, а материалом с меньшей вязкостью заполняют и корпусируют изделие, т.е. кристалл с разваренными выводами.



Рис. 15 Варианты герметизации заливкой

в) последний вариант - изоляционная защита. При этом способе используют высокое кольцо для ограничения растекания компаунда.

7. Оборудование

Как уже упоминалось выше, процесс COB начинается с операции нанесения (дозирования) адгезива для посадки кристалла. Для данной операции применяются дозаторы адгезивов (пасты или клеи). В соответствии с объемом выпуска изделий дозатор следует выбирать либо ручной, либо полуавтоматический, либо автоматический. В зависимости от типа наносимого адгезива дозаторы могут оснащаться различными видами дозирующих головок (время-давление и др.). Данный тип оборудования представлен на рисунке 16.

Рис. 16 Дозаторы для технологии СОВ. Слева направо: ручной, роботизированный (модель WB 300), автоматический (модель MAX II)



Особенностями дозаторов являются:

- универсальность,

- простота эксплуатации,

- наличие специализированного ПО для программирования работы и библиотеки форм дозирования,

- повторяемость дозирования до 20 мкм,

- высокая скорость,

- до 100 000 точек дозирования в одной программе и др.

Благодаря универсальности данного оборудования его можно применять и для операции герметизации кристаллов (для нанесения защитных барьеров и последующей заливки кристаллов).

Следующей операцией в технологическом процессе является операция монтажа кристалла. Для этой операции применяются установщики кристаллов. Данные установки также подразделяются на ручные, полуавтоматические и автоматические. Выбор вида автоматизации так же зависит от типа производства и его серийности. Одними из основных характеристик данного оборудования являются точность посадки кристаллов и производительность оборудования.

Рис. 17 Установки монтажа кристаллов. Слева на право: ручные/полуавтоматические (модель UDB-140), автоматические (модель MAT 6400), высокопроизводительные (модель 69200)

Для сушки и отверждения адгезивов в COB применяются печи отверждения. Процесс отверждения в технологии COB аналогичен процессам оплавления припоя и сушки клея в технологии поверхностного монтажа, а соответственно аналогично и используемое оборудование. Разница между двумя процессами заключается лишь в выборе правильного режима отверждения для соответствующего типа адгезива.

Следующим видом рассматриваемого оборудования являются установки плазменной очистки. Они представляют собой установки камерного типа с настольным или отдельно стоящим конструктивным исполнением. Стоит отметить так же, что существуют и модели конвейерного типа, но в рамках данной статьи они не рассматриваются.

Рис. 18 Установки плазменной очистки

Данные установки могут использовать различные газы (кислород, аргон и др.) и оснащены программируемым логическим контроллером, для настройки параметров процесса, а так же массовыми расходомерами для настройки подачи рабочего газа. Основным отличием установок является размер рабочей камеры, максимальные размеры которой составляют 400х340х450 мм. Установки оснащаются генератором плазмы с частотой 2,45 ГГц и мощностью до 1,2 кВт. Так же установки имеют возможность оснащения несколькими газовыми линиями (до 4-х).

В зависимости от требований изделия и процесса в технологии COB могут применяться два способа разварки кристаллов: шариковая и клиновая. В соответствии с этим оборудование для выполнения этих операций так же подразделяется на установки шариковой и клиновой сварки. Существуют так же и универсальные установки, позволяющие выполнять оба вида сварки. Для операции разварки компания «Совтест АТЕ» так же предлагает широкий выбор оборудования как для научно-исследовательских целей и мелко серийного производства (ручные и полуавтоматические установки), так и для серийного и высокопроизводительного производства (высокопроизводительные автоматы).

Рис. 19 Универсальная полуавтоматическая установка микросварки (модель Hybond 626)

Рис. 20 Автоматическое оборудование для клиновой и шариковой микросварки. Слева автоматическая установка клиновой сварки (модель BJ 820), справо автоматическая установка шариковой сварки (модель WB3100)

Оборудование для разварки может работать с алюминиевой и золотой проволокой диаметром от 12,5 до 85 мкм, а так же лентой для клиновой сварки, размерами 25х300 мкм. Точность разварки на автоматизированном оборудовании достигает 1 мкм с шагом менее 40 мкм. Максимальная производительность автоматизированного оборудования для клиновой сварки до 7 соединений в секунду, для шариковой сварки до 17соединений в секунду.



Выводы

В данном реферате были рассмотрены две технологии монтирования кристалла на плату: flip-chip технология и chip on board технология. Обе данные технологии активно разрабатываются и развиваются. На данный момент они являются перспективными и обладают целым рядом преимуществ над альтернативными технологиями: упрощение конструкции, увеличение плотности монтажа, повышение надежности и снижение себестоимости изделия.



Используемая литература

1. http://www.pk-altonika.ru - Технология flip-chip

2. http://www.power-e.ru - Технологические особенности монтажа flip-chip

3. http://www.tech-e.ru/2005_6_71.php - “Кристалл на плате” новая эра сборочных технологий

4. http://www.micro.sovtest.ru/teh/chiponboard/ - Chip-on-board

5. Доклад на тему: «Технология миниатюризации электронных устройств. Технологии “flip-chip»

6. http://kit-e.ru/articles/device/2008_12_148.php - Технология обработки поверхностей плазмой для установки корпусов flip-chip

Размещено на Allbest.ru