Applicazione della tecnologia di riempimento dal basso nell'assemblaggio di circuiti stampati

Classificazione della tecnologia di riempimento dal basso

Il riempimento dal basso può essere classificato in riempimento fluido dal basso basato sulla teoria del flusso capillare e riempimento non fluido dal basso. Fino ad ora, la tecnologia di riempimento dal basso adatta ai chip diBGA, CSP ecc. include principalmente: tecnologia di riempimento capillare dal basso, tecnologia di fogli adesivi a caldo SMT, tecnologia ACA (adesivi conduttivi anisotropi) e ACF (film conduttivi anisotropi), tecnologia ESC (connessione di saldatura incapsulata in epossidica) e altro. Per la tecnologia di riempimento capillare dal basso e la tecnologia di fogli adesivi a caldo SMT, il flussante di saldatura e il riempitivo sono indipendenti l’uno dall’altro, mentre per la tecnologia ACA e ACF e per la tecnologia ESC, il flussante di saldatura e il riempitivo sono combinati in un unico materiale.

Tecnologia di riempimento capillare dal basso

La teoria della fluidità capillare è la seguente. Un liquido con eccellente fluidità, come la resina epossidica liquida, viene fatto gocciolare intorno ai chip BGA e CSP e l’azione capillare fa sì che la resina liquida venga aspirata nello spazio tra la parte inferiore del chip e il PCB. Successivamente la resina, il chip saldato e il PCB vengono fissati insieme tramite riscaldamento o polimerizzazione ai raggi ultravioletti, in modo da proteggere i punti di saldatura, ridurre i danni causati dallo stress e aumentare l’affidabilità dei punti di saldatura.

La tecnologia di underfill capillare viene applicata nei campi dell’underfill sul lato inferiore dei chip PCB e del packaging flip chip. L’applicazione della tecnologia di underfill può distribuire le sollecitazioni cui è sottoposto il punto di contatto delle sfere di saldatura sul lato inferiore del chip, in modo da aumentare l’affidabilità dell’intero PCB. Il processo di underfill capillare dovrebbe essere eseguito come segue. Per prima cosa, chip per montaggio superficiale come BGA e CSP vengono montati sul PCB su cui è stata stampata la pasta saldante. Successivamente si esegue la saldatura a rifusione in modo che si formi il collegamento in lega. Dopo la saldatura del chip, si applica la tecnologia di distribuzione per riempire il materiale di underfill in uno o due lati sul fondo del chip. Il materiale di riempimento fluisce sul lato inferiore del chip e riempie lo spazio tra il chip e il PCB. Sebbene l’underfill capillare sia in grado di aumentare notevolmente l’affidabilità, per completare questo processo sono necessari dispositivi per l’applicazione del materiale di underfill, uno spazio di fabbrica sufficiente per l’assemblaggio dei dispositivi e operatori in grado di eseguire lavorazioni delicate. Inoltre, la tecnologia di underfill capillare non può essere implementata finchéAssemblaggio PCBè completato e presenta alcuni altri svantaggi, come il funzionamento difficoltoso, l’elevato consumo di tempo ed energia e la difficoltà nel controllo della quantità di riempimento. Pertanto, la tecnologia di underfill capillare viene applicata solo ad alcuni chip chiave o a chip il cui coefficiente di dilatazione termica è estremamente diverso da quello del substrato PCB, per cui la tecnologia di underfill capillare non è ampiamente applicata nell’assemblaggio PCB.

Tecnologia dei fogli adesivi termofusibili SMT

In conformità con i regolamenti diRoHSe WEEE, la tecnologia dei fogli adesivi a caldo SMT presenta i vantaggi di essere atossica, priva di alogeni, senza residui di metalli pesanti, con eccellente capacità isolante, dimensioni dei bordi compatibili con quelle standard e dimensioni precise, comoda per il montaggio con identificazione ottica. Il foglio adesivo a caldo SMT può essere montato tra PCB e BGA o CSP e può essere saldato con normale stagno con piombo osaldatura senza piomboartigianale. Nel processo di fusione, il foglio adesivo non può essere influenzato dalla saldatura e le sue caratteristiche di assenza di evaporazione di solventi e di non necessità di pulizia contribuiscono tutte al suo status di materiale ideale di riempimento per PCB. Il diagramma di flusso del processo della tecnologia del foglio adesivo a caldo SMT è mostrato nella Figura 1 qui sotto.

Figura 1

Sulla base della Figura 1, l’applicazione della tecnologia del foglio adesivo termofusibile SMT consiste in realtà nell’aggiungere una fase di montaggio del foglio adesivo termofusibile prima del montaggio del chip IC, il che significa che i chip BGA e CSP che richiedono il riempimento inferiore vengono montati con il foglio adesivo termofusibile prima del montaggio del chip IC. Infine, la saldatura del chip e il riempimento inferiore vengono completati nella saldatura a rifusione, omettendo la fase di riempimento successivo. È particolarmente adatta per il riempimento inferiore di PCB con produzione in piccoli lotti.

Tecnologia ACA e ACF

La tecnologia ACA e ACF riduce le procedure e i costi completando simultaneamente la saldatura e il riempimento inferiore. Sia l’ACA che l’ACF sono adesivi conduttivi generalmente composti da una resina di matrice e da un materiale di riempimento conduttivo, classificati in ICA (adesivo conduttivo isotropo) e ACA (adesivo conduttivo anisotropo). L’ACA è un tipo di adesivo conduttivo di riempimento, in grado di completare il riempimento inferiore con il collegamento elettrico già realizzato. In base alle differenze di forma, l’ACA è classificato in forma gelatinosa e in forma di film sottile. In generale, l’ACA in forma di film sottile è chiamato anche film conduttivo anisotropo (ACF). L’ACA è conduttivo lungo la direzione dell’asse Z, mentre non è conduttivo lungo le direzioni degli assi X e Y. Uno strato isolante è posto sopra lo strato di particelle conduttive e le particelle non sono conduttive tra loro. Solo quando le particelle sono sottoposte a sollecitazione tra il bump del chip e il pad del substrato PCB e lo strato isolante viene schiacciato a causa della sollecitazione, si può garantire la conduttività lungo l’asse Z.

Tecnologia ESC

La tecnologia ESC, acronimo di tecnologia di connessione saldata incapsulata in resina epossidica, è un nuovo tipo di tecnologia che utilizza un materiale in pasta costituito da “particelle di pasta più resina” al posto dell’ACF. Il flusso di processo della tecnologia ESC inizia con il deposito, tramite gocciolamento, dell’adesivo in resina con pasta saldante sul pad del PCB. Successivamente, il bump del chip viene allineato con il pad del PCB e montato su di esso. Infine, la saldatura e la solidificazione della resina vengono completate tramite riscaldamento e compressione.

Rielaborazione del riempimento inferiore

Poiché la tecnologia attuale non riesce a garantire il buono stato dei chip forniti, alcuni chip difettosi non possono essere individuati fino al collaudo del PCB, rendendo il rework e la sostituzione estremamente necessari. Se il materiale di underfill del chip sul PCB presenta un’eccellente stabilità termica e insolubilità, si creeranno maggiori difficoltà di rework e talvolta l’intero PCB verrà persino scartato. Se nel sistema epossidico del materiale di underfill vengono introdotti legami chimici deboli, la resina, dopo la solidificazione, potrà essere decomposta tramite riscaldamento o aggiunta di reagenti chimici, rendendo il rework dell’underfill molto più semplice.

L’applicazione della tecnologia di underfill nei PCB può aumentare la resistenza dei giunti di saldatura di alcuni chip come BGA e CSP e migliorare la resistenza alle cadute, le prestazioni ai cicli termici e l’affidabilità dei PCB. Pertanto, in futuro sarà ampiamente utilizzata nell’assemblaggio dei PCB.

Risorse utili:
•Progettazione per la Produzione e l’Assemblaggio di PCB e Regole Generali a cui è Conforme
•Processo di assemblaggio di circuiti stampati
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