Lors d'un séjour en Asie du Sud-Est l'été dernier, l'équipe technique d'Indium et moi-même avons eu l'occasion de discuter des processus de trempage des flip-chips avec un important fournisseur d'équipement. L'un des sujets abordés était le "ramassage" du dispositif (boîtier ou puce) dans un bac de trempage de flux de flip-chip, et la manière dont différents facteurs influent sur la capacité du dispositif à être retiré du flux collant. Les mêmes discussions s'appliquent à tous les processus de trempage de flux et de pâte à braser, qu'il s'agisse de flip-chip, d'assemblage de boîtiers MEMS ou de trempage de flux WL-CSP.
La raison pour laquelle les petits appareils sont plus difficiles à extraire d'un bac de trempage que les grands est restée mystérieuse pendant un certain temps. Cela semble contraire à la logique, puisqu'un appareil plus petit :
- sera plus léger (masse plus faible), ce qui devrait faciliter le ramassage et non le rendre plus difficile.
- pour une même taille et une même densité d'E/S (nombre d'E/S par unité de surface), l'effet de la viscosité d'extension ("tack"), comme nous l'avons vu précédemment, devrait s'échelonner linéairement avec la surface du dispositif. Il ne devrait donc pas y avoir d'effet de la zone de contact du flux.
Nous avons appris qu'un troisième aspect doit être pris en compte : la précision de l'alignement de l'appareil avec la tête d'aspiration.
Cette précision dépend du soin apporté à l'alignement du centre de l'appareil avec le centre de la buse de prélèvement. Comme on peut l'imaginer, le pire scénario est celui où une tête de vide mal placée doit saisir un emballage qui a été laissé en mouvement dans son suremballage (ruban et bobine ou emballage gaufré), puis le plonger dans le flux à une vitesse très élevée. Afin d'atténuer cet effet, la tête de vide est toujours conçue de manière à ce que son périmètre de contact (qui est toujours plus petit que le diamètre apparent de la buse) se trouve toujours à l'intérieur de la zone de la matrice. Il existe donc une "largeur de maintien" (KOW) dérivée statistiquement, qui a évidemment un impact négatif plus important à mesure que la taille de l'emballage diminue.
Le cas d'une situation simple utilisant une buse circulaire est illustré dans l'image ci-dessous.
Il est facile de calculer l'effet en fonction de la largeur de l'emballage pour un emballage carré, où le "% de surface efficace" = surface de la buse / surface de l'emballage, comme le montre le schéma ci-dessous. N'oubliez pas que la seule force qui tire le dispositif vers le haut est la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la buse, multipliée par la surface à l'intérieur de la buse.
Il convient de noter que d'autres facteurs peuvent également influer sur la capacité à prélever des matrices et des emballages de petite taille : tous sont liés à une différence de pression réduite entre l'intérieur de l'emballage scellé / la cavité de la buse et l'air extérieur :
- Une petite fuite au niveau de l'interface emballage/buse aura un impact plus important sur le vide à l'intérieur d'une petite buse qu'à l'intérieur d'une grande.
- La pression atmosphérique peut varier (hauteur au-dessus du niveau de la mer ou conditions météorologiques).
La meilleure chance pour une buse de récupérer un petit dé ou un dé problématique d'un plateau de trempage est donc de mettre en œuvre un ou plusieurs des éléments suivants :
- Flux flip-chip ou MEMS à faible adhérence
- Surface efficace de la buse maximisée par la conception de la buse et les tolérances de l'équipement (KOW réduit)
- Retrait lent du plateau de trempage du flux
- Tolérances plus étroites sur les "poches" d'emballage pour les rubans et les bobines ou les filières ou emballages gaufrés
Les inconvénients sont qu'un flux à faible viscosité/adhérence peut ne pas être en mesure de maintenir les composants en place avant ou pendant la refusion, et qu'un processus de trempage et de mise en place plus lent et plus précis réduit la capacité de production.
Indium Corporation élargit actuellement sa gamme de flux trempables à résidus ultra-faibles ou proches de zéro et nous vous en apprendrons davantage dans les mois à venir. N'hésitez pas à nous faire part de vos découvertes.
Merci à mon ami le Dr Hyoryoon Jo d'avoir inventé le terme "zone efficace".
Santé ! Andy
