使用球栅阵列或…为什么我看到斑点

2018年4月24日

小four-pin场效应晶体管(给每个人适合!)系统芯片,它是越来越难找到一个产品没有小袋。让我们全身心投入。

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你不能摆脱这些事情。(我的照片,Aperto网络FPGA)

历史

他们已经使用了几十年,没有放缓的迹象。他们是一个表面装配针网阵列的后代。在采用之前,最常见的高密度包装的四扁平封装(QFP)导致爆发在所有四个侧面。反过来,这些设备取代了两面小轮廓集成电路的主要框架(SOIC)和古老的双列直插式组件(DIP)让我们月球并返回。

解决方案导致无止境地问题。

每一代都是出于同样的原因。更多的东西在引擎盖下的芯片。我们需要更多的连接从死到外面的世界。从本质上讲,摩尔定律把我们的包周围的线性空间不再是满足所有的I / o。

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图表来源:陶瓷金属焊接技术组。

导致这些第一组件提供一个重要的目的除了对信号的一个渠道。我们知道,物质扩张和收缩与温度波动。热的东西生长,发出红外线光谱的一部分。不同材料扩张和收缩的速度不同。变化的速度被称为热膨胀系数或CTE。率的方差不同的材料给我们CTE“不匹配”,这是我们解决了我们组件的小腿站。

基质的材料和模具本身有一个CTE密切匹配。为什么?否则,从热循环衰竭死亡及其载波芯片拥有房子将是一个问题。不能拥有的。把无所不在的失效模式对系统良好的判断力,挽救了许多人的美分芯片供应商。中间人是形状的线索。Gullwing或J-lead和其他配置提供了一个自然减压部分提前热身的印刷电路板。

金属疲劳是真实的,为早期的设计提出了一个真正的问题,还是。从前,有人向我展示了如何将一个铁丝衣架只要来回弯曲它,直到它失败了。没有其他的方法一个8岁的孩子可以用自己的双手,吊架撕开。吸取的教训。不要热循环断裂点。

橡胶与道路的微小的焊料球给了BGA它的名称。

解决这个问题落在材料科学家。如果你看过一个芯片上(棒子)你会发现问题是由一个坚硬的茧;所谓的glob-top。其明显的明显是保护微型芯片。不太明显的是防止底层板以其常规速度扩张和收缩。通配符匹配操作符顽强地保持周围的PCB材料,焊点不扯破当董事会试图增长或萎缩速度比设备。两端持续工作带来衬底和PCB材料随着温度的上升和下跌共存。

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我的照片,Airgo网络基带芯片(无人居住的)

陶瓷芯片造成的温度荷载作用下更稳定加热而做很多工作。塑料弹性,使一个好的商业级选择模具和董事会之间的材料。橡胶与道路的微小的焊料球给了BGA它的名称。让球的软金属具有优良的柔软和快速转换从液体到固体是一个理想的解决方案。相对较低的熔点/凝固点也将有所帮助。有史以来最好的合金之一发现63%锡和铅的37%。它被称为共晶焊料。这近乎完美的解决方案,有一个缺陷。领先。这是一个沉默的杀手,主要是被禁止的。

到目前为止,更换更高的熔点,有点硬,一旦他们巩固。我们感到痛苦两次。一旦当我们把设备,一次又一次(再一次)每次翻转开关。一旦我们达到完美的焊接概要,本身不平凡的,剩下的脆性焊点容易开裂。这种现象造成的潜在缺陷是最糟糕的,因为产品——直到它不工作。

这种现象造成的潜在缺陷是最糟糕的,因为产品——直到它不工作。

问题使我们的解决方案。同样的想法glob-topping chip-on-board是用另一种方式。而不是封装整个过程,我们使用一个未充满物质,爬到裂缝在BGA一旦治愈,拥有一切。填充不足除了所谓的保形涂层,NASA喷洒在整个PCB组装。这两个过程要返工几乎是不可能的。解决方案导致无止境地问题。

保持凉爽

图为说明从我们的朋友在英特尔,描绘了一个倒装芯片BGA衬底。热路径向下通过碰撞和衬底焊料球,最终到PCB本身。

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图表来源:英特尔

另一种方法是一个腔设置,我们采用散热器、一个小风扇或加热机的组件。这是相当强劲,能够驱散许多瓦来运行我们的超级计算设备。热能仍然转移到董事会,但不是主要的道路。

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图表来源:英特尔

律师绕回到戈登·摩尔和他的超水平发挥,密度有增无减。曾几何时,的标准针间距BGA球将1/20英寸。在指标方面,这是1.27毫米。我们辞职然后1.0毫米到0.8毫米到0.65毫米,最小的音高有通孔路由解决方案。尽管这是狡猾的,我们不做。

亲爱的,我缩小了芯片!

在世纪之交,高密度互连(HDI)慢慢地从手机行业(据我所知),使小袋减少螺距0.5毫米。Micro-via-in-pad是唯一合理的方式处理扇出球场。我船上的设备管理色散的光学数据传输领域。让供应商谁能规模是有问题当所有的大男孩对于初创企业占用了人类发展指数供应链。

它变得容易。越来越多的PCB厂商也加入了竞争。中国的大多数工厂处理0.5毫米和0.4毫米沥青设备。对我来说,是高通迎来了0.4毫米的时代部分。不满足于连成排的球,我们使用一个偏移量模式,允许更紧的集成。而不是四个等距邻近的别针,与六个相邻别针我们摔跤蜂窝模式。混乱!

他们让我做的参考设计供应商,那些想把低成本的董事会绝大低/中端市场层。所以,我发现自己处理最芯片最便宜的(1 + 4 + 1层叠。我确信地面花边是不够的。我用花边这个词因为飞机是减少与微孔几乎没有core-via过渡层上2。不知何故,团队工作,但是有时候,我还是在半夜醒来一身冷汗

顺便说一下,这是在微孔的大小决定了垫大小。

好了,从0.4毫米的唯一方法就是下台到0.35毫米。数英寸,这低于14/1000;一个巨大的飞跃,我们开始在50岁以上。顺便说一下,这是在微孔的大小决定了垫大小。即便如此,我们不能扩大焊接掩模,期望它坚持这细间距和低于最终焊接掩模的定义。

崩溃和Non-Collapsing

导致我们的另一个方面。一些BGA设备是为了定居在焊料回流。他们指望短热路径和较低的电感。我们到达那里垫有点小于球本身。它是根据定义,Non-Solder面具(NSMD)定义的。这个过程允许球“崩溃”的边缘。仍然有一些设备和董事会之间的大气空间填充不足。

当没有更多的空间技术,我们切换到non-collapsing几何学。球本身变得如此之小,我们需要让他们站在缓解压力/温度高。大多数来源我发现说这开关发生在0.5毫米,而我只是写道,它在0.35 mm间距是强制性的。我知道我读过,我知道我已经完成了。如果你发现自己在灰色地带的某个地方,查阅资料表并运行它过去的你最喜欢的工厂。

嗨,谢谢你的时间阅读我的小故事小袋。交替变得更难找到和人类发展指数董事会成为常态,这是不可避免的,你最终会遇到同样的问题我已经解决。我希望这可以帮助。

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