プリント回路基板アセンブリにおける底部充填技術の適用

底部充填技術の分類

底詰めは、毛細管流動理論に基づく流動性底詰めと非流動性底詰めに分類できます。これまで、BGA、CSPなどのチップに適したボトムフィル技術には、主にキャピラリーボトムフィル技術、SMTホットメルト接着シート技術、ACA (Anisotropically Conductive Adhesives) およびACF (Anisotropically Conductive Films) 技術、ESC (Epoxy Encapsulated) が含まれます。はんだ接続）技術など。キャピラリー底部充填技術と SMT ホットメルト接着シート技術では、はんだ付けフラックスとフィラーは互いに独立していますが、ACA と ACF 技術と ESC 技術では、はんだ付けフラックスとフィラーが 1 つに組み合わされています。

キャピラリー底部充填技術

毛管流動性の理論は次のようになります。液状エポキシ樹脂などの流動性に優れた液体をBGAやCSPチップの周囲に滴下し、毛細管現象により液状樹脂をチップ底面とPCB間に吸い込みます。次に、はんだ付けポイントを保護し、応力による損傷を減らし、はんだ付けポイントの信頼性を高めるために、樹脂、はんだ付けされたチップ、PCB を加熱または紫外線硬化の方法で固定します。

キャピラリー底部充填技術は、PCB チップ底部充填およびフリップ チップ パッケージングの分野で適用されます。ボトム フィリング技術の適用により、チップの底部にあるはんだボール ポイントが受ける応力を分散し、PCB 全体の信頼性を高めることができます。キャピラリー底部充填のプロセスは、次のように実装する必要があります。まず、はんだペーストが印刷されたPCBにBGAやCSPなどの表面実装チップを実装します。その後、リフローはんだ付けを行い、合金接続を形成します。チップはんだ付け後、分布技術を適用して、チップの底部の 1 つまたは 2 つのエッジに底部充填材を充填します。充填材はチップの底に流れ、チップと PCB の間のスペースを埋めます。キャピラリー底部充填は信頼性を大幅に向上させることができますが、このプロセスを完了するには、底部充填材料を充填するデバイス、デバイスを組み立てるための十分な工場スペース、および繊細な操作を完了することができる作業者が必要です。さらに、キャピラリー底部充填技術は、PCB アセンブリが完了するまで実装できず、操作が難しい、時間とエネルギーがかかる、充填量の制御が難しいなどの欠点もあります。したがって、キャピラリー ボトム フィリング技術は、PCB アセンブリにキャピラリー ボトム フィリング技術が大規模に適用されないように、PCB 基板の熱膨張係数とは著しく異なる一部の重要なチップまたはチップにのみ適用されます。

SMT ホットメルト接着シート技術

RoHSおよびWEEEの規制に従って、SMTホットメルト接着シート技術は、非毒性、ハロゲンフリー、重金属残留物なし、優れた絶縁性、標準および正確なサイズと互換性のある境界寸法、光学的識別取り付けに便利な利点を備えています。 SMT ホットメルト接着シートは、PCB と BGA または CSP の間に取り付けることができ、通常の鉛または鉛フリーのはんだ付け技術ではんだ付けできます。接着シートは溶融過程で半田の影響を受けず、溶剤の蒸発がなく、洗浄の必要がないなど、プリント基板の充填材として最適です。 SMT ホットメルト接着シート技術のプロセス フロー図を下の図 1 に示します。

図 1

図1より、SMTホットメルト接着シート技術の適用は、実際にはICチップ実装前にホットメルト接着シート実装の工程を追加したものであり、これはボトムフィルが必要なBGAやCSPチップをホットメルト接着シートで実装することを意味します。 ICチップ実装前。最後にリフローはんだ付けでチップはんだ付けとボトムフィルを行い、リフィル工程を省きます。小ロット生産の PCB の底部充填に最適です。

ACA および ACF テクノロジー

ACA および ACF 技術は、はんだ付けと底部充填を同時に完了することにより、手順とコストを削減します。 ACA、ACFともに一般的にマトリックス樹脂と導電性充填材から構成される導電性接着剤で、ICA（等方性導電性接着剤）とACA（異方性導電性接着剤）に分類されます。 ACAは充填導電性接着剤の一種で、電気接続が完了した状態で底部充填が可能です。形態の違いから、ACAはゼラチン状と薄膜状に分類されます。一般に薄膜状のＡＣＡは、異方性導電膜（ＡＣＦ）とも呼ばれる。 ACA は Z 軸方向に導電性がありますが、X 軸と Y 軸方向には導電性がありません。絶縁層は導電性粒子層の上に置かれ、粒子は互いに導電性がありません。チップ バンプと PCB 基板パッドの間でパーティクルが応力を受け、その応力によって絶縁層が破壊された場合にのみ、Z 軸方向の導電性が確保されます。

ESC テクノロジー

ESC技術は、エポキシ封止はんだ接続技術の略で、ACFの代わりに「ペースト粒子＋樹脂」のペースト材料を用いた新しいタイプの技術です。 ESC 技術のプロセス フローは、はんだペースト樹脂接着剤を PCB パッドに滴下することから始まります。次に、チップ バンプを PCB のパッドに位置合わせして実装します。最後に、加熱と圧縮を経て半田付けと樹脂固化が完了します。

ボトムフィリングのリワーク

現在の技術では、供給されたチップの良好な状態を保証できず、一部の不良チップは PCB テストまで発見できないため、リワークと交換が非常に必要とされています。 PCBチップの底部充填材料が優れた熱安定性と不溶性を備えている場合、リワークの困難さが増し、時にはPCB全体が放棄されることさえあります.底詰め材のエポキシ樹脂に弱い化学結合を導入すると、固化後に加熱や薬品添加により樹脂が分解し、底詰めのリワークが容易になります。

PCB にボトム フィル技術を適用すると、BGA や CSP などの一部のチップのはんだ接合部の強度を高め、PCB の耐落下性、耐ヒート サイクル性能、および信頼性を向上させることができます。したがって、将来的には PCB アセンブリに大規模に適用されるでしょう。

役立つリソース:
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