Package-on-Package (PoP) Solder Paste | Indium Corporation Blog

Package-on-Package (PoP) Lötpaste

Tuesday, February 22, 2011

Dienstag, 22. Februar 2011, von Andy Mackie [Biographie ansehen]

Ein kurzer Ausflug, um mit einem der weltweit führenden Hersteller von Prozessoren über Roadmapping zu diskutieren und ein Besuch, um über Pb-freie Bestückungsmaterialien zu diskutieren, verschaffte mir ein paar freie Stunden am LAX.

Diese Mal versuchte ich herauszufinden, mit wie viel Package-on-Package (PoP) Lötpaste wir für ein CSP auf Waferlevel (WL-CSP) oder einen zur Hälfte eingetauchten BGA rechnen können. Dieses Mal wurde die intensive Überlegung durch einen Kunden angetrieben, der fragte, an welchem Punkt eine PoP-Tauchpaste von einem Typ 4 zu einem Typ 5, 6, 7 und so weiter (wie auch immer Sie sie definieren) übergehen muss, basierend auf dem PoP/CSP Teil- oder Kugeldurchmesser.

Zunächst einmal muss sich die PoP-Paste weit unter dem Punkt befinden, an dem rheopektisches Verhalten auftreten kann (das ist weitaus weniger als 50% vom Volumen des Lötpulvermetalls), um einheitliche Mengen an Paste auf jeder Kugel zu erhalten. Dadurch garantieren Sie quasi eine "Monoschicht" an Lötpastenpulverpartikeln (Radius r), welche die CSP- oder BGA-Kugel (Radius R) beschichten. Abbildung 1 zeigt das Resultat, die für eine gute Paste typisch ist: in diesem Fall unsere halogenfreie PoP-Paste Indium 9.88-HF.

Figure 1: 0.4mm CSP dipped in PoP paste

Abbildung 1: 0,4mm Raster CSP mit PoP-Paste

Wenn die Beladung mit Metall zu hoch ist, selbst zum Zeitpunkt Null, werden Sie selbst auf benachbarten Kugeln erhebliche Schwankungen der Menge an PoP-Lötpaste feststellen, die auf der Oberfläche jeder Kugel (Erhebungen) haftet: die geringe Menge an Paste, die während des Tauchvorgangs aufgenommen wird, haftet in ungleichmäßigen Klumpen an der Hauptlötkugel. Deshalb funktioniert das standardmäßige Drucken von Typ 4 Lötpasten einfach nicht bei PoP-Anwendungen: es sind nicht nur die Partikel zu groß - die Rheologie ist komplett falsch.

Wenn R>>r, dann kann man als vertretbare Annäherung erster Ordnung sagen, dass die Oberfläche planar ist und dadurch kann die Zahl der Lötpartikel auf Basis einer Reihe von Partikeln mit hexagonal geschlossener Kugelpackung modelliert werden (In Abbildung 2 sind die Definitionen).
Figure 2: Definitions for PoP process

Abbildung 2: Definitionen für das Tauchverfahren der PoP-Paste

Mit Hilfe des gleichen Modells für die Partikelgröße des Lötpulvers wie unter Diskussion über Waferbumping-Paste können mehrere potentiell nützliche Dinge berechnet werden:

i/ Die maximale Zahl an Lötpulverpartikel auf jeder Lötkugel (Bump)

ii/ Die Masse der Lötpaste, die an jeder Lötkugel anhaftet

Das erste (i/) ist nützlich zum Bestimmen der Variabilität infolge der endlichen Größe des Lötpulvers. Ich neige zum Vorschlag einer weiteren Mackie-Faustregel von einem Minimum von 150 Lötpulverpartikeln pro Lotbump, basierend auf der maximal erlaubten Partikelgröße (Durchmesser). Die Tabelle unten zeigt die Ergebnisse dieser vereinfachenden Analyse:
Table: Effect of Bump Diameter and Paste Type

Tabelle: Wirkung des Packungs-Bump-Durchmessers auf den Typ der benötigten Lötpaste

ein 400-Mikron Bump sollte daher gut sein, selbst mit einer Tauchpaste vom Typ 3, wohingegen ein 200-Mikron-Bump eine Paste vom Typ 5 benötigt.

Ich warte darauf, dass dies jemand widerlegt. Das zweite (ii/) ist nützlich, weil wir es einfach verwenden können, um die theoretische Masse der PoP-Tauchpaste gegenüber der tatsächlich gefundenen Masse zu überprüfen. Bedenken Sie, dass dies nur einfache Geometrie ist: Wir erfahren so nicht, wie viel Paste tatsächlich benötigt wird, um Probleme wie die 60-90 Mikron-Durchbiegung zu lösen, von der uns unsere Kunden berichten, selbst bei den derzeit erhältlichen härteren PoP-Verpackungen. Ich werde hierzu mehr erzählen auf der SMTA Intermountain Chapter Concerence und dem Vendor Day in Boise Idaho am 22. März 2011.

Bis bald! Andy