Branża urządzeń elektronicznych

Obserwacja i pomiary układów z obudową typu BGA przy użyciu mikroskopu cyfrowego

Rozpowszechnienie systemów komunikacji mobilnej piątej generacji (5G) spowodowało, że urządzenia półprzewodnikowe stały się mniejsze i bardziej zintegrowane, a także zwiększyło zapotrzebowanie na kontrolę i analizę produktów.
W tej sekcji przedstawiono przykłady obserwacji i pomiarów wyprowadzeń sferycznych w układach BGA, które są często obserwowane za pomocą mikroskopów cyfrowych.

Typowe pakiety układów scalonych (IC = integrated circuit = układ scalony)
Typowe łączenia do montażu układów scalonych IC (IC = integrated circuit = układ scalony)
Metody tworzenia wyprowadzeń sferycznych do połączeń typu flip-chip
Przykłady obserwacji i pomiarów układów z obudową typu BGA (wyprowadzenia sferyczne) przy użyciu mikroskopu cyfrowego

Typowe pakiety układów scalonych (IC = integrated circuit = układ scalony)

W miarę jak układy scalone stają się bardziej zintegrowane, technologia montażu powierzchniowego SMT (Surface Mount Technology = technologia montażu powierzchniowego) stała się główną metodą. Pakiety typu matrycowego (typu BGA) są używane w wysoce zintegrowanych układach scalonych.
W tym rozdziale przedstawiono następujące typowe pakiety układów scalonych.

Technologia montażu powierzchniowego (SMT): Pakiet typu bezprzewodowego

Pakiet SON (Small Outline No-Leaded = mały bezprzewodowy): Są to pakiety SMT bezprzewodowe. Jako terminale połączeniowe wykorzystywane są pola kontaktowe elektrod. SON to pakiety typu dwukierunkowego stosowane dla małej liczby pinów.
Pakiet QFN (Quad Flat No-Leaded = poczwórny płaski bezprzewodowy): Są to pakiety SMT bezprzewodowe. Jako terminale połączeniowe wykorzystywane są pola kontaktowe elektrod. QFN są pakietami typu krzyżowego.

Technologia montażu powierzchniowego (SMT): Pakiet typu matrycowego.

BGA (Ball Grid Array = obudowa z wyprowadzeniami sferycznymi w siatce rastrowej): Kulki lutownicze (o kulistym kształcie) są rozmieszczone na spodzie pakietu, aby użyć ich jako terminali.
PGA (Pin Grid Array = obudowa z wyprowadzeniami w postaci pinów): Piny są rozmieszczone na spodzie pakietu i służą jako terminale.
LGA (Land Grid Array = obudowa, w której zrezygnowano z pinów, przenosząc je, w nieco zmienionej formie, do gniazda): Pola kontaktowe elektrod (w tym miedziane) są rozmieszczone na spodzie pakietu i używane jako terminale.

Typowe łączenia do montażu układów scalonych IC (IC = integrated circuit = układ scalony)

Łączenie drutowe

Łączenie drutowe jest używane do łączenia elektrod układów półprzewodnikowych z przewodnikami elektrycznymi ramek przewodowych lub płyt za pomocą cienkich drutów ze złota, aluminium lub miedzi.

Łączenie metodą flip-chip

Metoda, w której układy scalone IC są mocowane bezpośrednio do płytki drukowanej PCB, nosi nazwę FC-BGA (Flip Chip-BGA). Na elektrodach układu scalonego IC wykonuje się wyprowadzenia sferyczne, które następnie łączy się z elektrodami płytki drukowanej PCB. Pozwala to na zaoszczędzenie miejsca w porównaniu z łączeniem drutowym.

Po lewej stronie: Układ scalony IC

Po prawej: Flip (powierzchnią górną w dół)

Metody tworzenia wyprowadzeń sferycznych do połączeń typu flip-chip

Montaż kulek lutowniczych: Kulki lutownicze są wykonywane z wyprzedzeniem, umieszczane na elektrodach, a następnie rozpalane w celu wykonania wypukłości. Wyprowadzenia sferyczne mogą być wykonane wyższe, niż jest to możliwe w przypadku użycia pasty lutowniczej. Ujednolicenie rozmiaru kulek lutowniczych zapobiega również różnicom w wysokości wyprowadzeń sferycznych.
Pasta lutownicza: Pasta lutownicza jest nanoszona na elektrodach, a następnie usuwana w celu uzyskania wyprowadzeń sferycznych. Wydajność jest wysoka, ale trudno jest ujednolicić wysokość wyprowadzeń sferycznych.
Galwanizacja: Galwanizacja jest używana do tworzenia lutowniczych wyprowadzeń sferycznych. Można uzyskać dokładne wyprowadzenia sferyczne, ale wydajność jest niska.

Przykłady obserwacji i pomiarów układów z obudową typu BGA (wyprowadzenia sferyczne) przy użyciu mikroskopu cyfrowego

Poniżej przedstawiono najnowsze przykłady obrazów obserwacji i pomiarów układów BGA (wyprowadzenia sferyczne) przy użyciu mikroskopu cyfrowego 4K KEYENCE Serii VHX.