La scorsa estate, mentre ci trovavamo nel Sud-Est asiatico, il team tecnico di Indium e io abbiamo avuto l'opportunità di discutere dei processi di immersione dei flip-chip con un importante fornitore di apparecchiature. Uno degli argomenti trattati è stato il "prelievo" del dispositivo (pacchetto o die urtato) da un vassoio di immersione del flussante per flip-chip e il modo in cui i diversi fattori influenzano la capacità del dispositivo di essere rimosso dal flussante appiccicoso. Le stesse discussioni sono rilevanti per tutti i processi di immersione del flussante e della pasta saldante, dai flip-chip all'assemblaggio di pacchetti MEMS, fino all'immersione del flussante nei WL-CSP.
Per un po' di tempo è rimasto un mistero il motivo per cui i dispositivi piccoli sono più difficili da estrarre da un vassoio di immersione rispetto a quelli grandi. Ciò sembra contrario alla logica, poiché un dispositivo più piccolo:
- sarà più leggero (massa inferiore), per cui il prelievo dovrebbe essere più facile, non più difficile.
- a parità di dimensioni e densità di I/O (numero di I/O per unità di superficie), l'effetto della viscosità estensionale ("tack"), come discusso in precedenza, dovrebbe scalare linearmente con l'area del dispositivo. Quindi non dovrebbe esserci alcun effetto dell'area di contatto del flusso.
Abbiamo imparato che c'è un terzo aspetto da considerare: l'accuratezza dell'allineamento del dispositivo con la testa di aspirazione.
Questa precisione dipende dalla precisione con cui il centro del dispositivo si allinea al centro dell'ugello di prelievo. Come si può immaginare, lo scenario peggiore è quello in cui un posizionamento impreciso della testa del vuoto deve prelevare una confezione che è stata lasciata muovere nel suo overpack (tape & reel o waffle pack), per poi immergerla nel flusso a una velocità molto elevata. Per attenuare questo effetto, la testa del vuoto è sempre progettata in modo che il suo perimetro di contatto (che è sempre più piccolo del diametro apparente dell'ugello) si trovi sempre all'interno dell'area della matrice. Esiste quindi una "larghezza di mantenimento" (KOW) derivata statisticamente, che ovviamente ha un impatto negativo maggiore al diminuire delle dimensioni del pacchetto.
Il caso di una situazione semplice con un ugello circolare è illustrato nella figura seguente.
L'effetto in funzione della larghezza della confezione per una confezione quadrata è semplice da mostrare in matematica, dove la "% di area efficace" = Area dell'ugello / Area della confezione, come mostrato di seguito. Ricordate che l'unica forza che agisce per tirare il dispositivo verso l'alto è la differenza di pressione tra l'esterno e l'interno dell'ugello, moltiplicata per l'area all'interno dell'ugello.
Si noti che esistono anche altri fattori che possono influire sulla capacità di prelevare fustelle e confezioni di piccole dimensioni: tutti sono legati a un differenziale di pressione ridotto tra l'interno della cavità della confezione/ugello sigillata e l'aria esterna:
- Una piccola perdita nell'interfaccia confezione/ugello avrà un impatto più forte sul vuoto all'interno di un ugello di piccole dimensioni rispetto a uno di grandi dimensioni.
- La pressione atmosferica può variare (altezza sul livello del mare o condizioni meteorologiche).
La migliore possibilità per un ugello di prelevare una matrice piccola o comunque problematica da un vassoio di immersione è, quindi, l'implementazione di uno o più di questi elementi:
- Flip-chip a bassa adesività o flusso MEMS
- Area efficace dell'ugello massimizzata dalla progettazione dell'ugello e dalle tolleranze dell'attrezzatura (KOW ridotto)
- Ritiro lento dal vassoio di immersione del flusso
- Tolleranze più strette sulle "tasche" dell'imballaggio per le fustelle o le confezioni in nastro e bobina o in waffle.
I compromessi sono che un flussante a bassa viscosità/impronta potrebbe non essere in grado di mantenere i componenti in posizione prima o durante il processo di rifusione e che un processo di immersione e posizionamento più lento e preciso riduce la produttività.
Indium Corporation sta attualmente ampliando la propria gamma di flussanti immergibili a bassissimo e quasi nullo residuo e nei prossimi mesi ve ne illustreremo altri. Non esitate a condividere con noi le vostre scoperte.
Ringrazio il mio amico Dr. Hyoryoon Jo per aver coniato il termine "area efficace".
Salute! Andy
