Aplicación de la tecnología de relleno inferior en el ensamblaje de placas de circuito impreso

Clasificación de la tecnología de llenado inferior

El relleno inferior puede clasificarse en relleno inferior fluido basado en la teoría del flujo capilar y relleno inferior no fluido. Hasta ahora, la tecnología de relleno inferior adecuada para chips deBGA, CSP, etc. incluye principalmente: tecnología de relleno inferior capilar, tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT, tecnología ACA (adhesivos anisotrópicamente conductivos) y ACF (películas anisotrópicamente conductivas), tecnología ESC (conexión de soldadura encapsulada en resina epoxi), entre otras. En la tecnología de relleno inferior capilar y en la tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT, el fundente de soldadura y el material de relleno son independientes entre sí, mientras que en la tecnología ACA y ACF y en la tecnología ESC, el fundente de soldadura y el material de relleno se combinan en uno solo.

Tecnología de Relleno Inferior Capilar

La teoría de la fluidez capilar es la siguiente. Un líquido con excelente fluidez, como la resina epoxi líquida, se gotea alrededor de los chips BGA y CSP, y la acción capilar hace que la resina líquida sea absorbida en el espacio entre la parte inferior del chip y la PCB. Luego, la resina, el chip soldado y la PCB se fijan juntos mediante calentamiento o curado ultravioleta para proteger los puntos de soldadura, reducir el daño causado por el estrés y aumentar la fiabilidad de los puntos de soldadura.

La tecnología de relleno inferior capilar se aplica en los campos de relleno inferior de chips en PCB y en el encapsulado de flip chip. La aplicación de la tecnología de relleno inferior puede distribuir la tensión que soporta el punto de bola de soldadura en la parte inferior del chip, de modo que se incremente la fiabilidad de toda la PCB. El proceso de relleno inferior capilar debe implementarse de la siguiente manera. Primero, se montan en la PCB chips de montaje superficial como BGA y CSP con la pasta de soldadura ya impresa en ella. Luego se lleva a cabo la soldadura por refusión para que se forme la unión de aleación. Después de la soldadura del chip, se aplica la tecnología de dispensado para introducir el material de relleno inferior en uno o dos bordes de la parte inferior del chip. El material de relleno fluye por la parte inferior del chip y llena el espacio entre el chip y la PCB. Aunque el relleno inferior capilar es capaz de aumentar enormemente la fiabilidad, se requieren equipos para dispensar el material de relleno inferior, suficiente espacio en la fábrica para el montaje de los equipos y trabajadores capaces de realizar operaciones delicadas para completar este proceso. Además, la tecnología de relleno inferior capilar no puede implementarse hasta queensamblaje de PCBse completa y presenta otras desventajas, como una operación difícil, un gran consumo de tiempo y energía y dificultad en el control de la cantidad de relleno. Por lo tanto, la tecnología de relleno inferior capilar solo se aplica a algunos chips clave o a chips cuyo coeficiente de expansión térmica es extremadamente diferente del del sustrato de PCB, de modo que la tecnología de relleno inferior capilar no se aplica de forma masiva en el ensamblaje de PCB.

Tecnología de láminas adhesivas termofusibles SMT

De conformidad con las regulaciones deRoHSy WEEE, la tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT presenta ventajas como ser no tóxica, libre de halógenos, sin residuos de metales pesados, excelente aislante, con dimensiones de borde compatibles con tamaños estándar y precisos, conveniente para el montaje con identificación óptica. La lámina adhesiva termofusible SMT puede montarse entre la PCB y el BGA o el CSP y puede soldarse con plomo normal osoldadura sin plomoartesanía. En el proceso de fusión, la lámina adhesiva no puede verse afectada por la soldadura y sus características de no evaporación de disolventes y de no requerir limpieza contribuyen a que sea un material de relleno ideal para PCB. El diagrama de flujo del proceso de la tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT se muestra en la Figura 1 a continuación.

Figura 1

Según la Figura 1, la aplicación de la tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT consiste en añadir en realidad un paso de montaje de la lámina adhesiva termofusible antes del montaje del chip IC, lo que significa que los chips BGA y CSP que requieren relleno inferior se montan con la lámina adhesiva termofusible antes del montaje del chip IC. Finalmente, la soldadura del chip y el relleno inferior se completan en la soldadura por refusión, omitiendo el paso de rellenado posterior. Es bastante adecuada para el relleno inferior de PCB con producción de pequeños lotes.

Tecnología ACA y ACF

La tecnología ACA y ACF reduce los procedimientos y los costos al completar simultáneamente la soldadura y el relleno inferior. Tanto ACA como ACF son adhesivos conductores que generalmente están compuestos por una resina matriz y un material de relleno conductor, y se clasifican en ICA (adhesivo conductivo isotrópico) y ACA (adhesivo conductivo anisotrópico). ACA es un tipo de adhesivo de relleno conductor, capaz de realizar el relleno inferior mientras completa la conexión eléctrica. Según las diferencias de forma, el ACA se clasifica en forma gelatinosa y en forma de película delgada. En general, el ACA en forma de película delgada también se denomina película conductiva anisotrópica (ACF). El ACA es conductor a lo largo de la dirección del eje Z, mientras que no es conductor a lo largo de las direcciones de los ejes X e Y. Sobre la capa de partículas conductoras se coloca una capa aislante y las partículas no son conductoras entre sí. Solo cuando las partículas sufren tensión entre el bump del chip y la almohadilla del sustrato PCB, y la capa aislante se rompe como resultado de dicha tensión, se puede garantizar la conductividad a lo largo del eje Z.

Tecnología ESC

La tecnología ESC, abreviatura de tecnología de conexión por soldadura encapsulada en resina epoxi, es un nuevo tipo de tecnología que utiliza un material en pasta de "partículas de soldadura más resina" en lugar de ACF. El flujo de proceso de la tecnología ESC comienza con el goteo de adhesivo de resina con pasta de soldadura sobre la almohadilla del PCB. Luego, el bump del chip se alinea con la almohadilla del PCB y se monta sobre ella. Finalmente, la soldadura y la solidificación de la resina se completan mediante calentamiento y compresión.

Reelaboración del llenado inferior

Dado que la tecnología actual no garantiza el buen estado de los chips suministrados, algunos chips defectuosos no pueden detectarse hasta la prueba de la PCB, por lo que la retrabajabilidad y la sustitución son muy necesarias. Si el material de relleno inferior del chip de la PCB presenta una excelente estabilidad térmica e insolubilidad, surgirán mayores dificultades de retrabajo e incluso, en ocasiones, se desechará toda la PCB. Si se introducen enlaces químicos débiles en la resina epoxi del material de relleno inferior, la resina se descompondrá mediante calentamiento o añadiendo un reactivo químico después de la solidificación, lo que facilitará enormemente el retrabajo del relleno inferior.

La aplicación de la tecnología de relleno inferior en PCB puede aumentar la resistencia de las uniones de soldadura de algunos chips como BGA y CSP, y mejorar la resistencia a las caídas, el rendimiento frente a ciclos térmicos y la fiabilidad de la PCB. Por lo tanto, se aplicará de forma masiva en el ensamblaje de PCB en el futuro.

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