Проблемы при PoP-монтаже BGA (Корпус на Корпусе - Package-to-Package)

Конструкция «корпус на корпусе» – новая технология, которая помогает сохранить место на печатной плате. Такой способ гарантирует большую производительность и функциональность в пределах одиночного корпуса с матрицей шариковых выводов (BGA). Монтаж «корпус на корпусе» представляет собой размещение корпусов одного компонента поверх другого в целях их интеграции в один более функциональный компонент.

Этот процесс можно сравнить со строительным, когда каждый последующий этаж конструкции позволяет ей расти и в итоге получить статус многоэтажного офисного здания с большим количеством свободных помещений. При монтаже «корпус на корпусе» растет суммарная высота сборки, что важно учитывать в технологическом процессе.

Зачастую высота сборки не повод для беспокойства, поскольку многие современные корпуса микросхем выпускаются в компактном исполнении. Технология flip chip так же позволяет снизить высоту микросхемы. Стандартное количество компонентов при монтаже «корпус на корпусе» не превышает 2 штук; нижний компонент, который обычно представляет собой активную интегральную схему (с большим количеством соединений с печатной платой), и верхний (-ие) блок (-и), которые представляют собой дополнительную память.

Компоненты технологии устанавливаются друг на друга либо производителем, либо в ходе монтажа печатной платы.

Технология монтажа «корпус на корпусе» выполняется с помощью пайки, разварки либо соединением выводов проводящим адгезионным материалом.

К основным недостаткам технологии монтажа «корпус на корпусе» можно отнести такие дефекты, как  разрыв соединений, коробление компонентов сборки, а также различные проблемы с печатной платой. Помимо описанных недостатков ремонт собранных компонентов и повторная пайка верхнего компонента сборки может стать непростой задачей. Ну, например, нужно ли перепаивать все конструкцию полностью? Или только некоторые части? Какими могут быть последствия? Кроме того, при 2-D рентген контроле конструкции могут возникнуть затруднения с интерпретацией полученные данных в силу многоуровневой структуры соединений шариковых выводов и проволочных соединений корпуса.

В случае если готовая конструкция, выполненная монтажом «корпус на корпусе», просто паяется на печатную плату, метод монтажа незначительно отличается от метода при монтаже обычного BGA-корпуса. Паяльная паста наносится на контактные площадки печатной платы, и монтаж методом «корпус на корпусе» проводится так же, как стандартный процесс установки и пайки BGA. Существуют нюансы, которые необходимо принять во внимание. Во-первых, высота сборки «корпус на корпусе» значительно выше обычного BGA-корпуса, поэтому требуется отдельное внимание к температурному профилю. Во-вторых многоуровневая структура, паяных соединений способна сделать монтаж непростой задачей. Необходимо обратить внимание на отдельные проблемы, а именно коробление микросхем при пайке и образование пустот.

Решение проблемы образования пустот – применение специальных компаундов Underfill. Данные компаунды обладают низким поверхностным натяжением, являются ремонтопригодными, изготавливаются из эпоксидной смолы, улучшающей смачиваемость и одновременно предотвращающей образование пустот. Underfill можно наносить как в цикле нанесения пасты так и перед монтажом компонента. Отсюда следует, что паять основной монтаж на печатной плате и сборку, собранную методом «корпус на корпусе» можно при стандартном температурном профиле с пастой, не содержащей свинец. Иными словами сборка корпус на корпусе паяется в одном производственном цикле с основным монтажом на печатной плате.