Aprimorando a Montagem de PCB: Tecnologias Avançadas de Preenchimento Inferior (Bottom-Filling)

Classificação da Tecnologia de Preenchimento Inferior

O preenchimento inferior pode ser classificado em preenchimento inferior fluido baseado na teoria de fluxo capilar e preenchimento inferior não fluido. Até agora, tecnologias de preenchimento inferior adequadas para chips BGA, CSP etc. incluem principalmente: tecnologia de preenchimento inferior capilar, tecnologia de folha adesiva termofusível SMT, tecnologia ACA (Adesivos Condutivos Anisotrópicos) e ACF (Filmes Condutivos Anisotrópicos), tecnologia ESC (Conexão de Solda Encapsulada em Epóxi) e mais. Para tecnologia de preenchimento inferior capilar e tecnologia de folha adesiva termofusível SMT, fluxo de solda e material de enchimento são independentes entre si, enquanto para tecnologia ACA, ACF e ESC, fluxo de solda e enchimento são combinados como um.

Tecnologia de Preenchimento Inferior Capilar

A teoria da fluidez capilar funciona assim. Líquido com excelente fluidez, como resina epóxi líquida, é gotejado ao redor de chips BGA e CSP e a ação capilar faz a resina líquida ser sugada para o espaço entre o fundo do chip e o PCB. Então, a resina, o chip soldado e o PCB são fixados juntos através do método de aquecimento ou cura ultravioleta, de modo a proteger pontos de solda, reduzir danos causados por tensão e aumentar a confiabilidade dos pontos de solda.

A tecnologia de preenchimento inferior capilar é aplicada nos campos de preenchimento inferior de chip de PCB e encapsulamento de flip chip. A aplicação da tecnologia de preenchimento inferior pode distribuir a tensão sofrida pelo ponto de esfera de solda no fundo do chip, aumentando a confiabilidade de todo o PCB. O processo de preenchimento inferior capilar deve ser implementado da seguinte forma. Primeiro, chips de montagem superficial como BGA e CSP são montados no PCB com pasta de solda impressa nele. Então, a soldagem por refluxo é realizada para que a conexão de liga seja formada. Após a soldagem do chip, a tecnologia de distribuição é aplicada para preencher material de preenchimento inferior em uma ou duas bordas na base do chip. O material de enchimento flui na base do chip e preenche o espaço entre chip e PCB. Embora o preenchimento inferior capilar seja capaz de aumentar muito a confiabilidade, são necessários dispositivos para enchimento de material, espaço de fábrica suficiente para montagem de dispositivos e trabalhadores capazes de realizar operação delicada para completar este processo. Além disso, a tecnologia de preenchimento inferior capilar não pode ser implementada até que a montagem do PCB seja concluída e apresenta outras desvantagens como operação difícil, grande consumo de tempo e energia e dificuldade no controle da quantidade de enchimento. Portanto, a tecnologia de preenchimento inferior capilar é aplicada apenas em alguns chips-chave ou chips cujo coeficiente de expansão térmica é extremamente diferente do substrato do PCB, de modo que a tecnologia de preenchimento inferior capilar não é amplamente aplicada na montagem de PCB.

Tecnologia de Folha Adesiva Termofusível SMT

De acordo com regulamentos RoHS e WEEE, a tecnologia de folha adesiva termofusível SMT apresenta vantagens de não tóxico, livre de halogênio, sem resíduo de metal pesado, excelente isolamento, dimensão de fronteira compatível com padrão e tamanho preciso, conveniente para identificação óptica e montagem. A folha adesiva termofusível SMT pode ser montada entre PCB e BGA ou CSP e pode ser soldada com processo normal de solda com chumbo ou sem chumbo. No processo de fusão, a folha adesiva não pode ser influenciada pela solda e seus atributos de nenhuma evaporação de solvente e nenhuma necessidade de limpeza contribuem para seu status de material de enchimento ideal para PCB. O diagrama de fluxo de processo da tecnologia de folha adesiva termofusível SMT é mostrado na Figura 1 abaixo.

Figura 1

Com base na Figura 1, a aplicação da tecnologia de folha adesiva termofusível SMT é na verdade adicionar uma etapa de montagem de folha adesiva termofusível antes da montagem do chip IC, o que significa que chips BGA e CSP com necessidade de preenchimento inferior são montados com folha adesiva termofusível antes da montagem do chip IC. Finalmente, a soldagem do chip e o preenchimento inferior são completados na soldagem por refluxo com a etapa de reenchimento omitida. É bastante adequado para o preenchimento inferior de PCBs com produção em pequenos lotes.

Tecnologia ACA e ACF

A tecnologia ACA e ACF reduz procedimentos e custo completando simultaneamente soldagem e preenchimento inferior. Tanto ACA quanto ACF são adesivos condutivos geralmente compostos por resina matriz e material de enchimento condutivo, classificados em ICA (adesivo condutivo isotrópico) e ACA (adesivo condutivo anisotrópico). ACA é um tipo de adesivo condutivo de enchimento, capaz de terminar o preenchimento inferior com conexão elétrica completada. Baseado nas diferenças de formas, ACA é classificado em forma gelatinosa e forma de filme fino. Geralmente, ACA de forma de filme fino também é chamado de filme condutivo anisotrópico (ACF). ACA é condutivo na direção do eixo Z enquanto não é condutivo na direção dos eixos X e Y. Uma camada de isolamento é colocada sobre a camada de partículas condutivas e as partículas não são condutivas entre si. Apenas quando as partículas sofrem tensão entre o bump do chip e o pad do substrato do PCB e a camada de isolamento é esmagada como resultado da tensão, a condutividade ao longo do eixo Z pode ser garantida.

Tecnologia ESC

A tecnologia ESC, abreviação de tecnologia de conexão de solda encapsulada em epóxi, é um novo tipo de tecnologia com material de pasta de "partículas de pasta mais resina" em vez de ACF. O fluxo de processo da tecnologia ESC começa com gotejamento de adesivo de resina de pasta de solda no pad do PCB. Então, o bump do chip é alinhado com o pad do PCB e montado nele. Finalmente, soldagem e solidificação da resina são completadas através de aquecimento e compressão.

Retrabalho de Preenchimento Inferior

Como a tecnologia atual falha em garantir a boa condição dos chips fornecidos, de modo que alguns chips defeituosos não podem ser encontrados até o teste do PCB, retrabalho e substituição são muito necessários. Se o material de preenchimento inferior do chip do PCB tiver excelente estabilidade térmica e insolubilidade, mais dificuldades de retrabalho surgirão e às vezes a placa PCB inteira será abandonada. Se ligações químicas fracas forem introduzidas na resina epóxi do material de preenchimento inferior, a resina será decomposta através de aquecimento ou adição de reagente químico após solidificação, o que tornará o retrabalho de preenchimento inferior muito mais fácil.

A aplicação da tecnologia de preenchimento inferior em PCB pode aumentar a resistência de juntas de solda de alguns chips como BGA e CSP e melhorar a resistência à queda, desempenho de ciclo térmico e confiabilidade do PCB. Portanto, será amplamente aplicada na montagem de PCB no futuro.

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