No verão passado, enquanto estávamos no Sudeste Asiático, a equipa técnica da Indium e eu tivemos a oportunidade de discutir os processos de imersão de flip-chip com um grande fornecedor de equipamento. Um dos tópicos foi a "recolha" do dispositivo (pacote ou matriz) de um tabuleiro de imersão de fluxo de flip-chip e a forma como diferentes factores afectam a capacidade do dispositivo de ser removido do fluxo pegajoso. As mesmas discussões são relevantes para todos os processos de imersão de fluxo e pasta de solda, desde o flip-chip, à montagem de pacotes MEMS, até à imersão de fluxo WL-CSP.
Durante algum tempo, foi um mistério saber porque é que os dispositivos pequenos são mais difíceis de retirar de um tabuleiro de imersão do que os grandes. Isto parece contrário à lógica, uma vez que um dispositivo mais pequeno:
- será mais leve (menor massa), o que deverá facilitar, e não dificultar, a recolha
- para o mesmo tamanho e densidade de E/S (número de E/S por unidade de área), o efeito da viscosidade extensional ("tack"), tal como discutido anteriormente, deve ser escalonado linearmente com a área do dispositivo. Assim, não deverá haver qualquer efeito da área de contacto do fluxo.
Aprendemos que há um terceiro aspeto que deve ser considerado: a precisão do alinhamento do dispositivo com a cabeça de aspiração.
Esta precisão é uma função do cuidado com que o centro do dispositivo se alinha com o centro do bocal de recolha. Como se pode imaginar, o pior cenário possível é aquele em que uma colocação incorrecta da cabeça de vácuo tem de apanhar uma embalagem que se tenha deslocado na sua sobreembalagem (fita e bobina ou embalagem waffle), e depois mergulhá-la no fluxo a uma velocidade muito elevada. Para atenuar este efeito, a cabeça de vácuo é sempre concebida de modo a que o seu perímetro de contacto (que é sempre inferior ao diâmetro aparente do bocal) esteja sempre dentro da área da matriz. Existe, por conseguinte, uma "largura de manutenção" (KOW) derivada estatisticamente, que tem obviamente um maior impacto negativo à medida que a embalagem diminui de tamanho.
O caso de uma situação simples utilizando um bocal circular é mostrado na figura abaixo.
A matemática é simples para mostrar o efeito em função da largura da embalagem para uma embalagem quadrada, em que a "% de área efectiva" = Área do bocal / Área da embalagem, como se mostra abaixo. Lembre-se que a única força que actua para puxar o dispositivo para cima é a diferença de pressão entre o exterior e o interior do bocal, vezes a área dentro do bocal.
Note-se que existem outros factores que também podem afetar a capacidade de recolha de moldes e embalagens pequenas: todos eles estão relacionados com um diferencial de pressão reduzido entre o interior da embalagem selada / cavidade do bocal e o ar exterior:
- Uma pequena fuga na interface embalagem / bocal terá um impacto mais forte no vácuo dentro de um bocal pequeno do que dentro de um bocal grande
- A pressão atmosférica pode variar (altura acima do nível do mar ou condições climatéricas)
A melhor hipótese de um bico recolher um molde pequeno ou problemático de um tabuleiro de imersão é, portanto, através da implementação de um ou mais dos seguintes procedimentos
- Fluxo de flip-chip ou MEMS de baixa "aderência
- Área efectiva do bico maximizada pela conceção do bico e tolerâncias do equipamento (KOW reduzido)
- Retirada lenta do tabuleiro de imersão de fluxo
- Tolerâncias mais apertadas nos "bolsos" de embalagem para fitas e bobinas ou moldes ou embalagens de waffles
As desvantagens neste caso são que um fluxo de baixa viscosidade/aderência pode não ser capaz de manter os componentes no lugar antes ou durante o refluxo e que um processo de imersão e colocação mais lento e preciso reduz o rendimento.
A Indium Corporation está atualmente a expandir a sua gama de fluxos de resíduos ultrabaixos e quase nulos por imersão e iremos ensinar-lhe mais nos próximos meses. Sinta-se à vontade para partilhar connosco as suas descobertas.
Agradeço ao meu amigo Dr. Hyoryoon Jo por ter cunhado o termo "área efectiva".
Saúde! Andy
