Pâte de brasage et profondeur du liquide de trempage : I
Mercredi 9 novembre 2011 par Andy Mackie [voir biographie]
Mon ami et collègue Chris Nash et moi-même avons récemment discuté de certains résultats intrigants relatifs à une faible profondeur de trempage pendant le test de matériaux package-on-package (PoP). Les résultats seront intéressants pour tous ceux qui utilisent une procédure de trempage dans les assemblages SMT et de puces retournées. Tout d’abord, un peu de contexte. Beaucoup d’entre vous connaissent les deux types de plateaux de trempage utilisés pour les assemblages PoP et de puces retournées :
Type rotatif : il possède une lame de chirurgien fixe réglable en hauteur fixée à un plateau de trempage rotatif contenant un liquide ou une pâte de brasage qui tourne sous la lame, offrant une surface à niveau et une épaisseur connue de la substance dans laquelle le composant est trempé.
Type linéaire : bien que la lame de chirurgien dans un système de ce type soit habituellement le composant mobile, il y a des outils dans lesquels le plateau de trempage lui-même bouge latéralement sous une « lame » fixe ou un réservoir. L’équipement de trempage de puce retournée EB Datacon, par exemple, peut être d’un type ou de l’autre.
Les avantages ont été annoncés pour les deux types de système mais le type rotatif semble prendre le pas sur le type linéaire du fait de son contrôle très précis de la profondeur de trempage. Ceci dit, le type linéaire semble être beaucoup plus courant. Pourquoi ?
Un indice que nous avons récemment découvert est que la profondeur de trempage d'un système linéaire est toujours inférieure à la profondeur conçue : que le liquide dans celui-ci soit un liquide ou une pâte de brasage à trempage. La supposition est que la profondeur du liquide dans le plateau de trempage linéaire est exactement la même que la hauteur de conception (ci-dessous).
La réponse peut probablement être trouvée en référence au concept d’une couche de limitation (le cercle rouge ci-dessus) : une couche de substance immédiatement adjacente à une surface qui est soit complètement immobile (couche de limitation statique) ou qui bouge à une vitesse inférieure à la majorité du liquide en déplacement. Sans couche de limitation, il n’y aurait pas de tirant (forces de friction du liquide) et, bien sûr, c’est pour cette raison que les balles de golfes ont des creux : donc la couche de limitation est conservée en majorité sous la surface externe de la bille afin de réduire le tirant. Ce principe a aussi été adopté pour certaines lames racloirs.
La réduction de hauteur est de l’ordre de 10 à 20 microns, selon la précision que nous pouvons obtenir à l’aide des systèmes de mesure disponibles. Donc, pour une profondeur de trempage de 200 microns, cela ne conduira qu’à une erreur de -5 ou -10 % de la hauteur de trempage réelle.
Comme la plupart des substances de trempage sont pâteuses, la complication de la durée de dépendance de rhéologie de la substance vient s’ajouter. Le moyen le plus rapide de parvenir à un équilibre de la profondeur de trempage consiste à utiliser un mouvement très rapide du système de lame de chirurgien bien que cela augmentera presque inévitablement la prévalence de bulles.
Encore une fois, le système linéaire est le plus souvent vu sur la plupart des applications de trempage de PoP et de puces retournées mais il a clairement ses limites comme nous en discuterons dans la partie II.
J’attends vos commentaires.
Au plaisir ! Andy
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