Технология объемных многокристальных модулей ("корпус-на-корпусе", РоР) становится все более обыденной в портативных устройствах. А благодаря технологии underfill этот метод обретает уникальные возможности.
Портативные устройства остро нуждаются в экономии пространства. Для этого лучше всего подходит технология объемных многокристальных модулей, называемая за рубежом технологией PoP – "корпус-на-корпусе". Для обеспечения надежности во многих РоР-модулях пространство между корпусами заливают компаундом (технология underfill), что компенсирует удары, падения и жесткое воздействие окружающей среды.
В РоР микросхемы (например, логическая ИС и память) располагаются друг над другом, что существенно снижает площадь печатной платы (рис.1). Как и в стандартном корпусе CSP (корпус в размер кристалла), слой компаунда удерживает паяные соединения в состоянии гидростатического сжатия и служит для механического соединение прибора и платы.
Слои между корпусами объемных многокристальных модулей заполняются компаундом одновременно. Для этого предпочтительна технология впрыскивания компаунда струей, которая позволяет заливать меньшие площади и точнее управлять процессом. Причем лучше всего заботиться о реализации underfill еще на этапе проектирования печатных узлов, поскольку тогда возможно изменить расположение компонентов и зазоров между приборами. Однако underfill применим, даже если модуль изначально не был рассчитан на эту технологию. Проектирование с учетом underfill
Компаунд при заполнении изначально скапливается вдоль одной или двух сторон компонента, образуя своеобразное озерко. Затем капиллярные силы перемещают его к другим сторонам компонента, в результате чего полностью герметизируются паяные соединения под ним. Для этого озерка требуется определенное место на плате (рис.2). Причем компауд может соприкасаться только с компонентом, под которым проводится заливка. Если компаунд соприкоснется с другими компонентами, то из-за сил поверхностного натяжения он начнет перетекать к ним, в результате может произойти неполная заливка компаунда под заданный компонент. Во избежание этого, заливку можно проводить в несколько проходов, чтобы озерко компаунда было не слишком велико. Очевидно, чем больше проходов, тем длительнее этот процесс. Однако зачастую в печатных узлах, не рассчитанных для underfill, это – единственное решение. Поэтому столь важно проектирование печатного узла с изначальным учетом требований технологии underfill.
В печатных узлах с высокой плотностью монтажа модули РоР могут располагаться настолько близко друг к другу, что при заливке озерко компаунда оказывается общим для нескольких многокристальных модулей одновременно (рис.3). Именно так уже много лет размещаются РоР-модули в сотовых телефонах.
В технологии underfill важно учитывать процессы теплопереноса. Для оптимального капиллярного потока основание платы и компоненты обычно нагревают до 70–90°С. Поскольку нагреватель гонит горячий воздух снизу ПП, важно, чтобы конструкция устройства не содержала мощного теплоотвода сверху нагретой области, который перемещает тепло от компонента. Для быстрого достижения температуры основания 70–90°С температуру нагревателя обычно устанавливают в 110–125°С. При этом необходимо учитывать наличие термочувствительных элементов на плате и в многокристальных модулях.
Процесс underfill
В технологии underfill впрыск компаунда струей через сопло намного эффективнее, чем его введение шприцем (рис.4). Впрыскивание струей сокращает площадь заливки, поскольку она ограничивается внутренним диаметром сопла, а не внешним диаметром иглы шприца. Поэтому жидкость можно впрыскивать в пределах 100 мкм от компонента. Как бесконтактный процесс, впрыскивание меньше загрязняет соседние компоненты и повышает выход годных. Эта запатентованная технология "впрыскивание струей на лету" распределяет жидкость быстро, что повышает производительность. Если компаунд наносится через ВЧ-экран, при струйной инжекции отверстия в нем могут быть меньше, чем для шприца. Скорость потока при впрыскивании через сопло также выше, чем при использовании шприца того же диаметра.
В РоР-модуле размеры верхнего и нижнего компонентов обычно одинаковы. Компаунд под них должен заливаться одновременно. Но из-за разницы температур верхний слой компаунда заливается медленнее, чем нижний. Чтобы для обоих уровней процесс underfill проходил одновременно, жидкость должна достигать верхушки зазора верхнего уровня. Более того, если уровень озерка компаунда опустится ниже поверхности чипа, каппилярной заливки на этом уровне не произойдет.
Одно из больших преимуществ заливки впрыскиванием состоит в том, что при этом используется запатентованная технология "точка на точке", при которой компаунд впрыскивается отдельными порциями-точками, которые быстро сливаются вблизи края чипа. Это снижает растекание жидкости к соседним компонентам и уменьшает объем компаунда, необходимого для полной заливки.
Для успешной заливки компаунда на верхний уровень РоР-модуля жидкость должна постоянно оставаться в контакте с нижней стороной верхнего корпуса. Это требует точного подбора вязкости компаунда: если она слишком низка, озерко компаунда будет оседать, поскольу материал будет слишком быстро заполнять нижний уровень.
Таким образом, РоР-технология существенно повышает функциональность устройств при заданном свободном объеме. Одно из ее преимуществ – возможность использования существующих технологий установки компонентов и пайки. В значительной степени развитию метода объемных многокристальных модулей способствует и рассмотренная технология underfill. Однако ее применение очень важно принимать в расчет еще в процессе проектирования печатного узла.
В РоР микросхемы (например, логическая ИС и память) располагаются друг над другом, что существенно снижает площадь печатной платы (рис.1). Как и в стандартном корпусе CSP (корпус в размер кристалла), слой компаунда удерживает паяные соединения в состоянии гидростатического сжатия и служит для механического соединение прибора и платы.
Слои между корпусами объемных многокристальных модулей заполняются компаундом одновременно. Для этого предпочтительна технология впрыскивания компаунда струей, которая позволяет заливать меньшие площади и точнее управлять процессом. Причем лучше всего заботиться о реализации underfill еще на этапе проектирования печатных узлов, поскольку тогда возможно изменить расположение компонентов и зазоров между приборами. Однако underfill применим, даже если модуль изначально не был рассчитан на эту технологию. Проектирование с учетом underfill
Компаунд при заполнении изначально скапливается вдоль одной или двух сторон компонента, образуя своеобразное озерко. Затем капиллярные силы перемещают его к другим сторонам компонента, в результате чего полностью герметизируются паяные соединения под ним. Для этого озерка требуется определенное место на плате (рис.2). Причем компауд может соприкасаться только с компонентом, под которым проводится заливка. Если компаунд соприкоснется с другими компонентами, то из-за сил поверхностного натяжения он начнет перетекать к ним, в результате может произойти неполная заливка компаунда под заданный компонент. Во избежание этого, заливку можно проводить в несколько проходов, чтобы озерко компаунда было не слишком велико. Очевидно, чем больше проходов, тем длительнее этот процесс. Однако зачастую в печатных узлах, не рассчитанных для underfill, это – единственное решение. Поэтому столь важно проектирование печатного узла с изначальным учетом требований технологии underfill.
В печатных узлах с высокой плотностью монтажа модули РоР могут располагаться настолько близко друг к другу, что при заливке озерко компаунда оказывается общим для нескольких многокристальных модулей одновременно (рис.3). Именно так уже много лет размещаются РоР-модули в сотовых телефонах.
В технологии underfill важно учитывать процессы теплопереноса. Для оптимального капиллярного потока основание платы и компоненты обычно нагревают до 70–90°С. Поскольку нагреватель гонит горячий воздух снизу ПП, важно, чтобы конструкция устройства не содержала мощного теплоотвода сверху нагретой области, который перемещает тепло от компонента. Для быстрого достижения температуры основания 70–90°С температуру нагревателя обычно устанавливают в 110–125°С. При этом необходимо учитывать наличие термочувствительных элементов на плате и в многокристальных модулях.
Процесс underfill
В технологии underfill впрыск компаунда струей через сопло намного эффективнее, чем его введение шприцем (рис.4). Впрыскивание струей сокращает площадь заливки, поскольку она ограничивается внутренним диаметром сопла, а не внешним диаметром иглы шприца. Поэтому жидкость можно впрыскивать в пределах 100 мкм от компонента. Как бесконтактный процесс, впрыскивание меньше загрязняет соседние компоненты и повышает выход годных. Эта запатентованная технология "впрыскивание струей на лету" распределяет жидкость быстро, что повышает производительность. Если компаунд наносится через ВЧ-экран, при струйной инжекции отверстия в нем могут быть меньше, чем для шприца. Скорость потока при впрыскивании через сопло также выше, чем при использовании шприца того же диаметра.
В РоР-модуле размеры верхнего и нижнего компонентов обычно одинаковы. Компаунд под них должен заливаться одновременно. Но из-за разницы температур верхний слой компаунда заливается медленнее, чем нижний. Чтобы для обоих уровней процесс underfill проходил одновременно, жидкость должна достигать верхушки зазора верхнего уровня. Более того, если уровень озерка компаунда опустится ниже поверхности чипа, каппилярной заливки на этом уровне не произойдет.
Одно из больших преимуществ заливки впрыскиванием состоит в том, что при этом используется запатентованная технология "точка на точке", при которой компаунд впрыскивается отдельными порциями-точками, которые быстро сливаются вблизи края чипа. Это снижает растекание жидкости к соседним компонентам и уменьшает объем компаунда, необходимого для полной заливки.
Для успешной заливки компаунда на верхний уровень РоР-модуля жидкость должна постоянно оставаться в контакте с нижней стороной верхнего корпуса. Это требует точного подбора вязкости компаунда: если она слишком низка, озерко компаунда будет оседать, поскольу материал будет слишком быстро заполнять нижний уровень.
Таким образом, РоР-технология существенно повышает функциональность устройств при заданном свободном объеме. Одно из ее преимуществ – возможность использования существующих технологий установки компонентов и пайки. В значительной степени развитию метода объемных многокристальных модулей способствует и рассмотренная технология underfill. Однако ее применение очень важно принимать в расчет еще в процессе проектирования печатного узла.
Отзывы читателей
