Während eines Aufenthalts in Südostasien im letzten Sommer hatten das technische Team von Indium und ich die Gelegenheit, mit einem großen Ausrüstungshersteller über Flip-Chip-Tauchprozesse zu sprechen. Eines der Themen war die "Aufnahme" von Bauteilen (Bumped Package oder Die) aus einer Flip-Chip-Flussmittel-Tauchschale und wie verschiedene Faktoren beeinflussen, ob das Bauteil aus dem klebrigen Flussmittel entfernt werden kann. Die gleichen Diskussionen sind für alle Flussmittel- und Lotpastentauchprozesse relevant, von Flip-Chip über MEMS-Gehäusemontage bis hin zum WL-CSP-Flussmitteltauchen.
Eine Zeit lang war es ein Rätsel, warum kleine Geräte schwieriger aus einer Dip-Schale zu entnehmen sind als große. Dies scheint der Logik zu widersprechen, da ein kleineres Gerät:
- wird leichter sein (geringere Masse), so dass das Aufnehmen einfacher und nicht schwieriger werden sollte
- Bei gleicher E/A-Größe und Dichte (Anzahl der E/As pro Flächeneinheit) sollte die Auswirkung der Dehnungsviskosität ("Klebrigkeit"), wie bereits erwähnt, linear mit der Gerätefläche skalieren. Es sollte also keinen Einfluss der Flusskontaktfläche geben.
Wir haben gelernt, dass es noch einen dritten Aspekt gibt, der berücksichtigt werden muss: die Genauigkeit der Ausrichtung des Geräts mit dem Vakuum-Aufnahmekopf.
Diese Genauigkeit hängt davon ab, wie genau die Mitte des Geräts mit der Mitte der Aufnahmedüse übereinstimmt. Wie man sich vorstellen kann, muss im schlimmsten Fall eine ungenaue Platzierung des Vakuumkopfes eine Verpackung aufnehmen, die sich in ihrer Umverpackung (Tape & Reel oder Waffelpackung) bewegt hat, und sie dann mit sehr hoher Geschwindigkeit in das Flussmittel eintauchen. Um diesen Effekt abzuschwächen, wird der Vakuumkopf immer so konstruiert, dass sein Kontaktumfang (der immer kleiner ist als der scheinbare Durchmesser der Düse) immer innerhalb des Düsenbereichs liegt. Daher gibt es eine statistisch ermittelte "Sperrbreite" (KOW), die sich natürlich umso negativer auswirkt, je kleiner das Gehäuse ist.
Der Fall einer einfachen Situation mit einer runden Düse ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt.
Es ist eine einfache Rechnung, um die Wirkung als Funktion der Packungsbreite für eine quadratische Packung zu zeigen, wobei die "% effektive Fläche" = Düsenfläche / Packungsfläche ist, wie unten gezeigt wird. Denken Sie daran, dass die einzige Kraft, die das Gerät nach oben zieht, der Druckunterschied zwischen der Außenseite und der Innenseite der Düse ist, multipliziert mit der Fläche innerhalb der Düse.
Beachten Sie, dass es noch andere Faktoren gibt, die sich auf die Fähigkeit auswirken können, kleine Würfel und Verpackungen aufzunehmen: Sie alle hängen mit einem geringeren Druckunterschied zwischen dem Inneren der versiegelten Verpackung/Düsenhohlraum und der Außenluft zusammen:
- Ein kleines Leck an der Schnittstelle zwischen Verpackung und Düse wirkt sich in einer kleinen Düse stärker auf das Vakuum aus als in einer großen.
- Der atmosphärische Druck kann variieren (Höhe über dem Meeresspiegel oder Wetterbedingungen)
Die beste Chance für eine Düse, einen kleinen oder anderweitig problematischen Würfel aus einer Tauchschale zu entnehmen, besteht daher in der Anwendung einer oder mehrerer der folgenden Maßnahmen:
- Flip-Chip oder MEMS-Flussmittel mit geringer "Klebrigkeit
- Maximierung der Düsenwirkfläche durch Düsendesign und Gerätetoleranzen (reduzierter KOW)
- Langsame Entnahme aus der Flussmitteltauchschale
- Engere Toleranzen bei Verpackungstaschen" für Band und Rolle oder waffelverpackte Stanzformen oder Verpackungen
Der Nachteil dabei ist, dass ein Flussmittel mit niedriger Viskosität/Haftung die Bauteile vor oder während des Reflow-Prozesses möglicherweise nicht an Ort und Stelle halten kann und dass ein langsamerer, präziserer Tauch- und Platzierungsprozess den Durchsatz verringert.
Die Indium Corporation erweitert derzeit ihr Angebot an tauchfähigen Flussmitteln mit sehr geringen und nahezu keinen Rückständen, und wir werden Ihnen in den kommenden Monaten weitere Informationen zur Verfügung stellen. Bitte teilen Sie uns Ihre Erkenntnisse mit.
Meinem Freund Dr. Hyoryoon Jo verdanke ich die Prägung des Begriffs "Wirkungsbereich".
Zum Wohl! Andy
