Industrie van elektronische apparatuur

Waarnemen en meten van Ball Grid Arrays (BGA) met een digitale microscoop

Door de uitrol van mobiele communicatiesystemen van de vijfde generatie (5G) zijn halfgeleiderapparaten steeds kleiner en compacter geworden, wat de vraag naar het inspecteren en analyseren van producten heeft doen toenemen.
In dit gedeelte worden voorbeelden gegeven van het waarnemen en meten van de oneffenheden van BGA's, die een standaarddoel zijn voor waarneming met digitale microscopen.

Gebruikelijke IC-pakketten
Gebruikelijke verbindingen voor het monteren van IC-chips
Methoden voor het maken van oneffenheden voor verbinden van Flip-chips
Voorbeelden van het waarnemen en meten van BGA's (oneffenheden) met een digitale microscoop

Gebruikelijke IC-pakketten

Naarmate IC's compacter worden, is de surface mount technology (SMT) gangbaarder geworden. Pakketten van het matrixtype (BGA-type) worden gebruikt voor zeer compacte IC's.
In dit gedeelte worden de volgende gangbare IC-pakketten beschreven.

Surface mount technology (SMT): pakket zonder lood

SON-pakket (small outline no-leaded): Dit zijn SMT-pakketten zonder lood. Elektrodeblokken worden als aansluitklemmen gebruikt. SON zijn type pakketten met aansluitingen aan twee zijden voor een klein aantal pinnen.
QFN-pakket (quad flat no-leaded): Dit zijn SMT-pakketten zonder lood. Elektrodeblokken worden als aansluitklemmen gebruikt. QFN zijn type pakketten met aansluitingen aan alle vier de zijden.

Surface mount technology (SMT): pakket van het matrixtype

BGA (Pin Grid Array): Soldeerballetjes (bolvormig) zijn op de bodem van het pakket gerangschikt om als aansluiting dienst te doen.
PGA (Pin Grid Array): Pinnen worden op de bodem van het pakket gerangschikt om als aansluiting dienst te doen.
LGA (Land Grid Array): Elektrodeblokken (inclusief koperen blokken) zijn op de bodem van het pakket gerangschikt om als aansluiting dienst te doen.

Gebruikelijke verbindingen voor het monteren van IC-chips

Draadverbinding

Draadverbindingen worden gebruikt om de elektroden van halfgeleiderchips te verbinden met de elektrische geleiders van loden frames of printplaten met dunne draden van goud, aluminium, of koper.

Flip-chip-verbinding

De methode waarbij IC-chips rechtstreeks op een printplaat worden bevestigd, heet FC-BGA (Flip Chip-BGA). Op de elektroden van een IC-chip worden oneffenheden aangebracht die vervolgens worden verbonden met de elektroden van een printplaat. Dit bespaart vergeleken met draadverbindingen ruimte.

Links: IC-chip

Rechts: Flip (naar beneden)

Methoden voor het maken van oneffenheden voor verbinden van Flip-chips

Aanbrengen van soldeerballetjes: Soldeerballetjes worden van tevoren gemaakt, op de elektroden aangebracht en vervolgens "gereflowd" om oneffenheden te maken. Er kunnen hogere oneffenheden worden gemaakt dan met het aanbrengen van soldeerpasta mogelijk is. Door de soldeerballetjes even groot te maken, is er geen hoogteverschil in de oneffenheden.
Aanbrengen van soldeerpasta: Soldeerpasta wordt op de elektroden aangebracht en vervolgens "gereflowd" om oneffenheden te maken. De doorvoer is hoog maar het is lastig om de oneffenheden even hoog te maken.
Platering: Galvaniseren worden gebruikt voor het maken van soldeeroneffenheden. Er kunnen zeer kleine oneffenheden worden gemaakt, maar de doorvoer is dan laag.

Voorbeelden van het waarnemen en meten van BGA's (oneffenheden) met een digitale microscoop

Hieronder staan de nieuwste voorbeelden van het waarnemen en meten van beelden van BGA's (oneffenheden) met de 4K digitale microscoop van KEYENCE uit de VHX-reeks.