Mejorando el ensamblaje PCB: Tecnologías avanzadas de relleno inferior

Clasificación de la Tecnología de Relleno Inferior

El relleno inferior puede clasificarse en relleno inferior fluido basado en teoría de flujo capilar y relleno inferior no fluido. Hasta ahora, la tecnología de relleno inferior adecuada para chips de BGA, CSP, etc. incluye principalmente: tecnología de relleno inferior capilar, tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT, tecnología ACA (Adhesivos Conductoras Anisotrópicos) y ACF (Películas Conductoras Anisotrópicas), tecnología ESC (Conexión de Soldadura Encapsulada en Epoxi) y más. Para tecnología de relleno inferior capilar y tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT, el flux de soldadura y el relleno son independientes entre sí, mientras que para tecnología ACA, ACF y ESC, el flux de soldadura y el relleno se combinan como uno.

Tecnología de Relleno Inferior Capilar

La teoría del flujo capilar es así. Líquido con excelente fluidez como resina epoxi líquida se gotea alrededor de chips BGA y CSP y la acción capilar hace que la resina líquida sea succionada en el espacio entre el fondo del chip y el PCB. Luego, la resina, el chip soldado y el PCB se fijan juntos a través del método de calentamiento o curado ultravioleta para proteger puntos de soldadura, reducir el daño causado por estrés y aumentar la fiabilidad de los puntos de soldadura.

La tecnología de relleno inferior capilar se aplica en los campos de relleno inferior de chip de PCB y empaquetado de chip invertido. La aplicación de tecnología de relleno inferior puede distribuir el estrés sufrido por el punto de bola de soldadura en el fondo del chip para aumentar la fiabilidad de todo el PCB. El proceso de relleno inferior capilar debe implementarse como sigue. Primero, chips de montaje superficial como BGA y CSP se montan en el PCB con pasta de soldadura impresa en él. Luego se lleva a cabo soldadura de reflujo para que se forme conexión de aleación. Después de la soldadura del chip, se aplica tecnología de distribución para llenar material de relleno inferior en uno o dos bordes en el fondo del chip. El material de relleno fluye en el fondo del chip y llena el espacio entre chip y PCB. Aunque el relleno inferior capilar es capaz de aumentar grandemente la fiabilidad, se requieren dispositivos para llenar material de relleno inferior, espacio de fábrica suficiente para ensamblaje de dispositivos y trabajadores capaces de terminar operación delicada para completar este proceso. Además, la tecnología de relleno inferior capilar no puede implementarse hasta que el ensamblaje PCB se complete y presenta otras desventajas como operación difícil, gran consumo de tiempo y energía y dificultad en control de cantidad de relleno. Por tanto, la tecnología de relleno inferior capilar solo se aplica en algunos chips clave o chips cuyo coeficiente de expansión térmica es extremadamente diferente al de sustrato PCB para que la tecnología de relleno inferior capilar no se aplique masivamente en ensamblaje PCB.

Tecnología de Lámina Adhesiva Termofusible SMT

De acuerdo con regulaciones RoHS y WEEE, la tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT presenta ventajas de no tóxico, libre de halógenos, sin residuos de metales pesados, excelente aislamiento, dimensión de límite compatible con estándar y tamaño preciso, conveniente para identificación óptica de montaje. La lámina adhesiva termofusible SMT puede montarse entre PCB y BGA o CSP y puede soldarse con proceso normal de soldadura con plomo o sin plomo. En el proceso de fusión, la lámina adhesiva no puede ser influenciada con soldadura y sus atributos de no evaporación de solvente y no necesidad de limpieza contribuyen a su estatus de material de relleno ideal para PCB. El diagrama de flujo de proceso de tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT se muestra en la Figura 1 a continuación.

Figura 1

Basado en la Figura 1, la aplicación de tecnología de lámina adhesiva termofusible SMT es en realidad agregar un paso de montaje de lámina adhesiva termofusible antes del montaje de chip IC, lo que significa que chips BGA y CSP con necesidad de relleno inferior se montan con lámina adhesiva termofusible antes del montaje de chip IC. Finalmente, la soldadura del chip y el relleno inferior se completan en soldadura de reflujo con el paso de relleno omitido. Es bastante adecuado para el relleno inferior de PCBs con producción en pequeños lotes.

Tecnología ACA y ACF

La tecnología ACA y ACF reduce procedimientos y coste al completar simultáneamente soldadura y relleno inferior. Tanto ACA como ACF son adhesivos conductores generalmente compuestos por resina matriz y material de relleno conductor, clasificados en ICA (adhesivo conductor isótropo) y ACA (adhesivo conductor anisotrópico). ACA es un tipo de adhesivo conductor de relleno, capaz de terminar relleno inferior con conexión eléctrica completada. Basado en las diferencias de formas, ACA se clasifica en forma gelatinosa y forma de lámina delgada. Generalmente, ACA de forma de lámina delgada también se llama película conductora anisotrópica (ACF). ACA es conductora a lo largo de la dirección del eje Z mientras no es conductora a lo largo de los ejes X e Y. Una capa de aislamiento se coloca sobre la capa de partículas conductoras y las partículas no son conductoras entre sí. Solo cuando las partículas sufren estrés entre el bump del chip y el pad del sustrato PCB y la capa de aislamiento se tritura como resultado del estrés, la conductividad a lo largo del eje Z puede asegurarse.

Tecnología ESC

La tecnología ESC, abreviatura de tecnología de conexión de soldadura encapsulada en epoxi, es un nuevo tipo de tecnología con material de pasta de "partículas de pasta más resina" en lugar de ACF. El flujo de proceso de tecnología ESC comienza con goteo de adhesivo de resina de pasta de soldadura en pad de PCB. Luego el bump del chip se alinea con el pad de PCB y se monta en él. Finalmente, la soldadura y solidificación de resina se completan a través de calentamiento y compresión.

Retrabajo de Relleno Inferior

Dado que la tecnología actual falla en asegurar la buena condición de chips suministrados para que algunos chips defectuosos no puedan encontrarse hasta la prueba de PCB, el retrabajo y reemplazo son de gran necesidad. Si el material de relleno inferior de chip de PCB tiene excelente estabilidad térmica e insolubilidad, más dificultades de retrabajo surgirán e incluso a veces toda la PCB será abandonada. Si se introducen enlaces químicos débiles en la resina epoxi de material de relleno inferior, la resina se descompondrá a través de calentamiento o añadiendo reactivo químico después de solidificación, lo que hará el retrabajo de relleno inferior mucho más fácil.

La aplicación de tecnología de relleno inferior en PCB puede aumentar la resistencia de uniones de soldadura de algunos chips como BGA y CSP y mejorar la resistencia a caídas, rendimiento anti-ciclo térmico y fiabilidad de PCB. Por tanto, se aplicará masivamente en ensamblaje PCB en el futuro.

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