Anwendung der Bottom-Filling-Technologie bei der Leiterplattenbestückung

Klassifizierung der Bodenfülltechnologie

Die Bodenfüllung kann auf der Grundlage der Kapillarströmungstheorie in Fluiditäts-Bodenfüllung und Nicht-Fluiditäts-Bodenfüllung klassifiziert werden. Bisher umfasst die Bodenfülltechnologie, die für Chips von BGA, CSP usw. geeignet ist, hauptsächlich:Kapillarbodenfülltechnologie, SMT-Schmelzklebefolientechnologie, ACA- (Anisotropically Conductive Adhesives) und ACF- (Anisotropically Conductive Films) Technologie, ESC (Epoxy Encapsulated Lötverbindung)-Technologie und mehr. Bei der Kapillarbodenfülltechnologie und der SMT-Schmelzklebefolientechnologie sind Lötflussmittel und Füllstoff voneinander unabhängig, während bei der ACA- und ACF-Technologie und der ESC-Technologie Lötflussmittel und Füllstoff als eins kombiniert werden.

Kapillarbodenfülltechnologie

Die Theorie der Kapillarflüssigkeit geht so. Flüssigkeit mit ausgezeichneter Fließfähigkeit wie flüssiges Epoxidharz wird um BGA und CSP-Chip getropft, und durch die Kapillarwirkung wird flüssiges Harz in den Raum zwischen Chipboden und PCB gesaugt. Dann werden Harz, gelöteter Chip und PCB durch Erhitzen oder UV-Härtung miteinander verbunden, um die Lötstellen zu schützen, die durch Stress verursachten Schäden zu verringern und die Zuverlässigkeit der Lötstellen zu erhöhen.

Die Kapillarbodenfülltechnologie wird in den Bereichen PCB-Chip-Bodenfüllung und Flip-Chip-Verpackung eingesetzt. Die Anwendung der Bottom-Filling-Technologie kann die Belastung der Lötkugelspitze auf der Unterseite des Chips verteilen, um die Zuverlässigkeit der gesamten Leiterplatte zu erhöhen. Der Prozess der Kapillarbodenfüllung sollte wie folgt implementiert werden. Zuerst werden oberflächenmontierte Chips wie BGA und CSP mit darauf gedruckter Lötpaste auf der Leiterplatte montiert. Dann wird ein Aufschmelzlöten durchgeführt, so dass eine Legierungsverbindung gebildet wird. Nach dem Löten des Chips wird eine Verteilungstechnologie angewendet, um Bodenfüllmaterial in eine oder zwei Kanten an der Unterseite des Chips zu füllen. Füllmaterial fließt an der Unterseite des Chips und füllt den Raum zwischen Chip und Leiterplatte. Obwohl die kapillare Bodenbefüllung die Zuverlässigkeit stark erhöhen kann, sind Geräte, die Bodenfüllmaterial füllen, ausreichend Fabrikraum für die Gerätemontage und Arbeiter, die in der Lage sind, heikle Operationen abzuschließen, erforderlich, um diesen Prozess abzuschließen. Darüber hinaus kann die Kapillarbodenfülltechnologie nicht implementiert werden, bis die Leiterplattenbestückung abgeschlossen ist, und weist einige andere Nachteile auf, wie z. B. schwierige Bedienung, großer Zeit- und Energieverbrauch und Schwierigkeiten bei der Füllmengenkontrolle. Daher wird die Kapillarbodenfülltechnologie nur bei einigen Schlüsselchips oder Chips angewendet, deren Wärmeausdehnungskoeffizient sich stark von dem des PCB-Substrats unterscheidet, sodass die Kapillarbodenfülltechnologie bei der Leiterplattenmontage nicht massiv angewendet wird.

SMT Hot Melt Adhesive Sheet Technology

In Übereinstimmung mit den RoHS- und WEEE-Vorschriften bietet die SMT-Schmelzklebefolie die Vorteile von ungiftig, halogenfrei, ohne Schwermetallrückstände, hervorragende Isolierung, Grenzabmessungen, die mit Standard- und präzisen Größen kompatibel sind, bequem für die Montage optischer Identifizierung. SMT-Schmelzklebefolie kann zwischen PCB und BGA oder CSP montiert und mit normalem bleihaltigem oder bleifreiem Löthandwerk gelötet werden. Im Schmelzprozess lässt sich die Klebefolie nicht mit Lötzinn beeinflussen und ihre Eigenschaft, dass kein Lösungsmittel verdunstet und keine Reinigung erforderlich ist, trägt zu ihrem Status als ideales Leiterplatten-Füllmaterial bei. Das Prozessflussdiagramm der SMT-Schmelzklebefolientechnologie ist in Abbildung 1 unten dargestellt.

Abbildung 1

Basierend auf Abbildung 1 fügt die Anwendung der SMT-Schmelzklebefolientechnologie tatsächlich einen Schritt der Heißschmelzklebefolienmontage vor der IC-Chipmontage hinzu, was bedeutet, dass BGA- und CSP-Chips mit der Notwendigkeit einer Bodenfüllung mit Schmelzklebefolie montiert werden vor der IC-Chipmontage. Schließlich werden das Chip-Löten und das Bodenfüllen beim Reflow-Löten abgeschlossen, wobei der Schritt des Wiederbefüllens weggelassen wird. Es eignet sich gut für die Unterfüllung von Leiterplatten bei Kleinserienfertigung.

ACA- und ACF-Technologie

Die ACA- und ACF-Technologie reduziert Verfahren und Kosten durch gleichzeitiges Löten und Bodenfüllen. Sowohl ACA als auch ACF sind leitfähige Klebstoffe, die im Allgemeinen aus Matrixharz und leitfähigem Füllmaterial bestehen und in ICA (isotroper leitfähiger Klebstoff) und ACA (anisotroper leitfähiger Klebstoff) eingeteilt werden. ACA ist eine Art leitfähiger Füllkleber, der die Bodenfüllung mit abgeschlossener elektrischer Verbindung abschließen kann. Basierend auf den Unterschieden der Formen wird ACA in gelatinöse Form und Dünnfilmform eingeteilt. Im Allgemeinen wird ACA in Dünnfilmform auch als anisotroper leitfähiger Film (ACF) bezeichnet. ACA ist entlang der Richtung der Z-Achse leitfähig, während es entlang der Richtung der X- und Y-Achse nicht leitfähig ist. Eine Isolationsschicht wird über eine leitfähige Partikelschicht gelegt und die Partikel sind nicht leitfähig zueinander. Nur wenn Partikel unter Spannung zwischen Chip-Bump und PCB-Substrat-Pad leiden und die Isolationsschicht als Folge der Spannung zerkleinert wird, kann die Leitfähigkeit entlang der Z-Achse sichergestellt werden.

ESC-Technologie

Die ESC-Technologie, kurz für Epoxy Encapsulated Solder Connection Technology, ist eine neuartige Technologie mit dem Pastenmaterial „Pastenpartikel plus Harz“ anstelle von ACF. Der Prozessablauf der ESC-Technologie beginnt damit, dass Lötpaste, Harzkleber auf das PCB-Pad tropft. Dann wird der Chip-Bump mit dem Pad der PCB ausgerichtet und darauf montiert. Schließlich werden das Löten und die Erstarrung des Harzes durch Erhitzen und Komprimieren abgeschlossen.

Nacharbeit der Bodenfüllung

Da die gegenwärtige Technologie den guten Zustand der gelieferten Chips nicht sicherstellt, so dass einige defekte Chips erst nach einem PCB-Test gefunden werden können, besteht ein großer Bedarf an Nachbesserung und Austausch. Wenn das untere Füllmaterial des PCB-Chips eine hervorragende thermische Stabilität und Unlöslichkeit aufweist, treten weitere Nachbearbeitungsschwierigkeiten auf, und manchmal wird sogar die gesamte PCB aufgegeben. Wenn schwache chemische Bindungen in das Epoxidharz des Bodenfüllmaterials eingebracht werden, wird das Harz nach der Verfestigung durch Erhitzen oder Hinzufügen von chemischen Reagenzien zersetzt, was die Nachbearbeitung der Bodenfüllung erheblich erleichtert.

Die Anwendung der Bottom-Filling-Technologie bei Leiterplatten kann die Festigkeit von Lötverbindungen von einigen Chips wie BGA und CSP erhöhen und die Widerstandsfähigkeit gegen Herunterfallen, die Beständigkeit gegen Wärmezyklen und die Zuverlässigkeit von Leiterplatten verbessern. Daher wird es in Zukunft massiv in der Leiterplattenbestückung eingesetzt.

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