El verano pasado, durante una estancia en el sudeste asiático, el equipo técnico de Indium y yo tuvimos la oportunidad de hablar sobre los procesos de inmersión de flip-chips con un importante proveedor de equipos. Uno de los temas tratados fue la "recogida" de dispositivos (paquetes o matrices con protuberancias) de una bandeja de inmersión en fundente para flip-chips, y cómo los distintos factores afectan a la capacidad del dispositivo para ser retirado del fundente pegajoso. Los mismos debates son aplicables a todos los procesos de inmersión en fundente y pasta de soldadura, desde el flip-chip hasta el ensamblaje de paquetes MEMS, pasando por la inmersión en fundente WL-CSP.
Algo que había sido un misterio durante un tiempo era por qué los dispositivos pequeños son más difíciles de coger de una bandeja de inmersión que los grandes. Esto parece contrario a la lógica, ya que un dispositivo más pequeño:
- será más ligero (menor masa), lo que facilitará la recogida, no la dificultará.
- para el mismo tamaño y densidad de E/S (número de E/S por unidad de superficie), el efecto de la viscosidad extensional ("pegajosidad"), como se ha comentado anteriormente, debería escalar linealmente con la superficie del dispositivo. Por lo tanto, no debería haber ningún efecto del área de contacto del flujo.
Hemos aprendido que hay un tercer aspecto que debe tenerse en cuenta: la precisión de la alineación del dispositivo con el cabezal de recogida por vacío.
Esta precisión depende del cuidado con que se alinee el centro del dispositivo con el centro de la boquilla de recogida. Como puede imaginarse, en el peor de los casos, un cabezal de vacío mal colocado debe recoger un envase que se ha dejado mover en su sobreenvase (cinta y bobina o envase waffle), y luego sumergirlo en el fundente a una velocidad muy elevada. Para atenuar este efecto, el cabezal de vacío siempre se diseña de forma que su perímetro de contacto (que siempre es menor que el diámetro aparente de la boquilla) siempre esté dentro de la zona de la matriz. Por lo tanto, existe una "anchura de retención" (KOW) derivada estadísticamente, que obviamente tiene un mayor impacto negativo a medida que disminuye el tamaño del envase.
En la imagen siguiente se muestra el caso de una situación sencilla en la que se utiliza una boquilla circular.
Es matemáticamente sencillo mostrar el efecto en función de la anchura del envase para un envase cuadrado, donde el "% de área efectiva" = Área de la boquilla / Área del envase, como se muestra a continuación. Recuerde que la única fuerza que actúa para tirar del dispositivo hacia arriba es la diferencia de presión entre el exterior y el interior de la boquilla, multiplicada por el área del interior de la boquilla.
Tenga en cuenta que hay otros factores que también pueden afectar a la capacidad de recoger troqueles y envases pequeños: todos están relacionados con un diferencial de presión reducido entre el interior de la cavidad sellada del envase/boquilla y el aire exterior:
- Una pequeña fuga en la interfaz envase/boquilla afectará más al vacío dentro de una boquilla pequeña que dentro de una grande.
- La presión atmosférica puede variar (altura sobre el nivel del mar o condiciones meteorológicas)
Por tanto, la mejor forma de que una boquilla recoja un troquel pequeño o problemático de una bandeja de inmersión es mediante la aplicación de una o varias de las siguientes técnicas:
- Flip-chip de baja "pegajosidad" o flujo MEMS
- Área efectiva de la boquilla maximizada por el diseño de la boquilla y las tolerancias del equipo (KOW reducido)
- Retirada lenta de la cubeta de fundente
- Tolerancias más estrictas en las "bolsas" de envasado para troqueles o envases de cinta y bobina o envases gofrados
Las desventajas son que un fundente de baja viscosidad/apego puede no ser capaz de mantener los componentes en su sitio antes o durante el reflujo, y que un proceso de inmersión y colocación más lento y preciso reduce el rendimiento.
Indium Corporation está ampliando actualmente nuestra gama de fundentes sumergibles de residuo ultrabajo y casi nulo, y le iremos enseñando más en los próximos meses. No dude en compartir sus descubrimientos con nosotros.
Gracias a mi amigo el Dr. Hyoryoon Jo por acuñar el término "zona efectiva".
Salud Andy
