Wprowadzenie Elementy elektroniczne w obudowach SO, CC i QFP Elementy elektroniczne w obudowach BGA i CSP

Transkrypt

1 Plan wykładu Wprowadzenie Elementy elektroniczne w obudowach SO, CC i QFP Elementy elektroniczne w obudowach BGA i CSP Montaż drutowy i flip-chip struktur nie obudowanych Tworzywa sztuczne i lepkospręż ężystość Elementy elektroniczne bierne i optoelektroniczne Płytki obwodów w drukowanych Podłoża a o dużej gęstog stości połą łączeń Techniki lutowania Podstawy lutowania, luty i topniki Pasty lutownicze Lutowanie bezołowiowe owiowe Mycie po lutowaniu, lutowanie no-clean Wady lutowania, ocena jakości lutowania, zasady projektowania POD Mechanizm klejenia, kleje Techniki nakładania adania klejów Techniki montażu u powierzchniowego Podsumowanie Geneza podłoży y o dużej gęstog stości połą łączeń (HDI) 1

2 Wiercenie otworów w jest zbyt kosztowne Mikrołączniki (ang. microvias) Dlaczego mikrołą łączniki? Niższe koszty, zwłaszcza gdy liczba warstw przekracza osiem Większa gęstog stość połą łączeń; mikrołą łączniki w obrębie bie pól p l lutowniczych Lepsze właściwow ciwości elektryczne; mniejsze indukcyjności ci i pojemności połą łączeń Lepsze właściwow ciwości cieplne Większa niezawodność Wymagania: Mała a podziałka pól p l lutowniczych Planarność Precyzja położenia maski lutowniczej Kompatybilność materiałów Mikrołą łącznik metalizowany otwór r o średnicy 150μm m (wraz z polem lutowniczym 350μm), zazwyczaj ślepy lub zagrzebany. Materiały: Ceramika (HTCC, LTCC) Krzem (podłoża a aktywne) Polimery i kompozyty polimerowe 2

3 Technologia mikrołączników Technologia mikrołączników (fotolitografia) IBM (Yasu( Yasu,, Japonia) 1990r Zalety - jednoczesne wykonanie wszystkich otworów - znana technologia maski lutowniczej Wady - skomplikowany proces wykonania - dielektryk bez wzmocnienia Opłaca się stosować,, gdy gęstog stość mikrołą łączników o średnicy 100μm m jest 40/cm 2 podłoża! 3

4 Technologia mikrołączników Nie wypełniony miedzią mikrołą łącznik jest przyczyną tworzenia się pęcherzy podczas lutowania rozpływowego. Norma IPC-7095 wyróżnia trzy kategorie pęcherzy p w połą łączeniach BGA: Klasa III, małe powierzchnia przekroju pęcherza p jest < 9% powierzchni przekroju złąz łącza, Klasa II, średnie powierzchnia przekroju pęcherza p zawiera się w granicach 9% - 20%, Klasa I, duże - powierzchnia przekroju pęcherza p zawiera się w granicach 20% - 36%. Trzy procesy miedziowania: Standardowy, kwaśna miedź - dużo o kwasu siarkowego, mało o miedzi A, Czerwony, dużo miedzi, mało kwasu siarkowego, dodatki (?) B, Niebieski, dużo miedzi, mało kwasu siarkowego, dodatki (?) C. Dyconex Technologia mikrołą łączników (trawienie) Dyconex (Zurich,, Szwajcaria) 1989r Trawienie: plazmowe, suche - jednoczesne wykonanie wszystkich otworów w kilkunastu płytkach lecz zaletę tę niweluje długi czas trwania procesu, mokre (KOH) folie poliimidowe, jednoczesne wykonanie wszystkich otworów 4

5 Hewlett-Packard Packard, Finstrate TM, 1982r Siemens (poliimid( foliowany Cu) Technologia mikrołą łączników (ablacja laserowa) Typ Zakres widmowy Długość fali [nm] UV: YAG ultrafiolet 355, 266 Excimer ultrafiolet 193, 248, 308 CO 2 podczerwień 9300, Zalety - technika kompatybilna z różnorodnymir materiałami ami - mała średnica otworów Ablacja termiczna lub/i chemiczna. Wady - mała a wydajność - zależno ność szybkości ablacji od rodzaju materiału Technologia mikrołą łączników wypełnionych pastą Matsushita (ALIVH) 5

6 Nowe materiały Isola AG, Niemcy PPC Electronic AG, Szwajcaria Fraunhofer IZM, Niemcy Zamiast tradycyjnego laminatu żywica epoksydowa tkanina szklana proponuje się laminat żywica epoksydowa folia szklana. Współczynnik rozszerzalności cieplnej [ppm/k] Przewodność cieplna [W/mK] Absorpcja wilgoci [%] Stała 10GHz 10GHz Moduł Young a [GPa] Przyczepność folii Cu [N/mm] 7 (15) 1 < 0,1 5,3 (4,7) 0,004 (0,025) 66 0,8 Polimer ciekłokrystaliczny: (Liquid Crystalline Polymer Zyvex) Rogers stała a dielektryczna 2,9 10GHz 0,002 bez halogenków Zasady projektowania płytek p HDI 6

7 Zasady projektowania płytek p HDI Gęstość połączeń -całkowita długość wszystkich ścieżek przewodzących we wszystkich warstwach podłoża podzielona przez jego powierzchnię. Miarą gęstości połączeń jest cm/cm 2. Możliwa do uzyskania gęstość połączeń na płytce drukowanej zależy od: podziałki/odstępu pomiędzy mikrołącznikami lub otworami, liczby ścieżek, które można przeprowadzić pomiędzy sąsiednimi mikrołącznikami lub otworami, wymaganej liczby warstw. Mikrołączniki zagrzebane i ślepe umożliwiają uzyskanie dużej gęstości połączeń. Liczba ścieżek w bramce: C N = (F P L D 2S + C S )/(C W + C S ) gdzie F P podziałka, L D średnica pola, C S odstęp między ścieżkami, C W szerokość ścieżki, S odstęp pomiędzy polem i ścieżką. 10 Gęstość połą łączeń IPC-2315 Design Guide for High Density Interconnect Structures and Microvias 100 wypr/cm 2 Gęstość upakowania [liczba elementów / cm 2 ] 1 technologie konwencjonalne złożoność montażu: 10 wypr/cm 2 gęstość połączeń: 12cm/cm 2 technologie zaawansowane gęstość połączeń: 40cm/cm 2 0, Złożoność elementów [przeciętna liczba wyprowadzeń / element] p - całkowita liczba elementów l - całkowita liczba wyprowadzeń a - pole powierzchni płytki p (jednostronne) Gęstość połą łączeń W c = β (p/a) (l/p) 7