Повезивање микропроцесорског чипа са његовим пакетом укључује топљење низа микроскопских куглица за лемљење под вакуумом како би се спречили заробљени мехурићи гаса. Плоча за грејање која врши ово прелијевање мора бити термално ремек-дело, које држи сваки од тих стотина или хиљада лемних спојева на идентичној температури топљења у нетакнутом окружењу-без честица.
У савременој производњи електронике,грејна плоча вакуум рефлов лемљење полупроводникапроцес је критичан корак који директно одређује електричну поузданост, механичку чврстоћу и дугорочну{0}}стабилност уређаја.
Вакуумско рефлов лемљење у амбалажи полупроводника
Вакуумско лемљење се користи за причвршћивање полупроводничких матрица на подлоге путем контролисаног топљења и очвршћавања куглица за лемљење или избочина.
Процес обично укључује:
Прецизно поравнање чипа-за-подлогу
Постављање на равну загрејану плочу
Контролисана термичка рампа-до температуре повратног тока лема
Примена вакуума за уклањање заробљених гасова
Задржите фазу за формирање зглобова
Контролисани циклус хлађења
Вакуумско окружење, које се обично одржава на приближно:
10−3 мбар или ниже10^{-3}\\ \\матхрм{мбар} \\ \\тект{или мање}10−3 мбар или мање
спречава оксидацију и елиминише стварање шупљина узроковано заробљеним ваздухом или испарљивим гасовима.
Термички захтеви грејне плоче
Грејна плоча је основни термални елемент унутар вакуумске рефлов коморе. Мора да испоручује изузетно уједначену топлоту по целој својој површини.
Лемови{0}}без олова, као што је САЦ305, топе се у уском опсегу:
Тмелт≈217–220∘ЦТ_{топљење} \\приближно 217\\тект{–}220^\\цирц\\матхрм{Ц}Тмелт≈217–220∘Ц
Због овог уског прозора топљења, варијација температуре преко плоче мора бити изузетно мала.
Захтеви за уједначеност температуре
Типични захтеви укључују:
Уједначеност површине унутар ±1 степен
Минимални топлотни градијенти у низовима матрица
Стабилни профили термалне рампе
Поновљиви циклуси грејања
Чак и мала одступања могу довести до:
Делимично обнављање лема
Непотпуно влажење
Формирање празнине
Грешке у поузданости зглобова
У паковању полупроводника, термичка прецизност се директно претвара у учинак приноса.
Пројектовање и изградња грејних плоча
Грејна плоча која се користи у системима за вакуумско рефлуксовање је пројектована за термичку стабилност и ултра{0}}ниску контаминацију.
Избор материјала
Плоче се обично производе од:
Легура алуминијума компатибилна{0}}у вакууму
никловане{0}} површине
Тврди елоксирани алуминијумски премази
Ови материјали пружају:
Висока топлотна проводљивост
Ниске карактеристике испуштања гасова
Стабилно димензионално понашање под термичким циклусом
Отпорност на површинску контаминацију
Уграђени систем грејања
Унутрашњи грејачи кертриџа су уграђени у тело плоче. Њихов распоред је одређен коришћењем термичке анализе коначних елемената (ФЕА) како би се осигурало:
Равномерна дистрибуција топлоте
Компензација за губитке ивице
Уравнотежено топлотно ширење
Минимизиране вруће тачке
Распоред грејача је оптимизован пре обраде како би се осигурало да топлотни градијенти остану у строгим границама процеса.
Улога вакуума у перформансама рефлов
Услови вакуума играју двоструку улогу у лемљењу полупроводника.
Превенција оксидације
Уклањање кисеоника спречава оксидацију површина лемљења током топљења, побољшавајући:
Понашање при влажењу
Снага зглобова
Електрична проводљивост
Уклањање празнина
Гас заробљен у растопљеном лему уклања се под вакуумом, смањујући стварање шупљина и побољшавајући:
Топлотна проводљивост спојева
Механичка поузданост
Дугорочна-отпорност на замор
Међутим, вакуумски рад такође уводи секундарни захтев: грејна плоча не сме да испушта гас.
Ниски{0}}захтеви за испуштање гаса
Унутар вакуумске коморе, било који испарљиви материјал ослобођен са грејне плоче може контаминирати лемне спојеве.
Потенцијални загађивачи укључују:
Органски остаци
Десорпција влаге
Производи распада премаза
Паре мазива са лоше припремљених површина
Из тог разлога, грејна плоча мора бити произведена и одржавана у складу са строгим стандардима чистоће.
Напомена о чистоћи
Потребно је редовно одржавање да би се обезбедиле стабилне перформансе вакуумског повратног тока.
Препоручене праксе укључују:
Периодично брисање{0}}површине плоче растварачем
Инспекција честица у условима чистог осветљења
Праћење деградације или промене боје премаза
Провера равности и чистоће површине
Уклањање било каквог заосталог флукса или остатака процеса
Чак и микроскопска контаминација може ометати понашање влажења лемљења у апликацијама полупроводника.
Термичка контрола и стабилност процеса
Савремени системи за вакуумско рефлуксовање ослањају се на прецизну контролу температуре у затвореном{0}}петљу.
Грејна плоча мора да подржава:
Прецизно детектовање температуре у више зона
Брз термички одговор без прекорачења
Стабилне температуре одржавања током задржавања повратног тока
Поновљиви термички циклусни профили
У фабрици за паковање чипова, плоча је ефективно наковањ за милионе микроскопских електричних прикључака, који су сви формирани истовремено под контролисаним термичким условима.
Важност уједначености површине
Не{0}}уједначено загревање може да доведе до:
Неравномерно колапс лопте за лемљење
Нагнути наставак за матрице
Променљива дебљина споја
Локализовани термички стрес
Смањена поузданост уређаја
Из тог разлога, равност плоче и термичка униформност се третирају као подједнако критични параметри у дизајну система.
Индустриал Апплицатионс
Вакуумске грејне плоче се широко користе у:
Преокретна{0}}паковање полупроводника за чип
БГА (Балл Грид Арраи) склоп
Израда МЕМС уређаја
Системи за међусобно повезивање{0} велике густине
Напредно паковање процесора
Склоп модула енергетске електронике
Свака примена зависи од прецизне термичке контроле како би се обезбедило конзистентно формирање лемних спојева на микро{0}}размерима.
Закључак
Грејна плоча у систему за лемљење вакуумским рефлуксом је високо специјализован термички инструмент где се конвергирају прецизно инжењерство, чистоћа материјала и термичка униформност. У оквиру процеса паковања полупроводника,грејна плоча вакуум рефлов лемљење полупроводникаСистем дефинише квалитет сваке микроскопске електричне везе формиране између чипа и подлоге.
Са легурама за лемљење као што је САЦ305 које захтевају строго контролисане услове топљења око 217–220 степени и нивое вакуума близу 10⁻³ мбар, чак и мања одступања у перформансама плоче могу утицати на коначну поузданост уређаја.
На крају крајева, невидљиве електричне везе унутар модерних полупроводничких уређаја су створене на темељу савршено контролисане, равномерно распоређене топлоте-испоручене кроз пажљиво пројектовану прецизну грејну плочу која ради у чистом вакуумском окружењу.
