गेंद टर्मिनलों के साथ एक आईसी चिप का उपकरण और गेंद क्यों डिस्कनेक्ट होती है

हम सभी इलेक्ट्रॉनिक्स से प्यार करते हैं और लगभग इसकी पूजा करते हैं। फ़ोन, कंप्यूटर, आदि डिवाइस बहुत जटिल हैं, और क्योंकि उनके पास शानदार पैसा खर्च नहीं होता है, स्वचालन और CAD के लिए धन्यवाद, लेकिन हम अभी भी सोचते हैं कि यह महंगा है, और हम सस्ता चाहते हैं, और हम यह भी नहीं जानते हैं कि इसमें कितनी प्रौद्योगिकियां हैं। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक।
ऐसी छिपी हुई तकनीकों में से एक जिसके लिए हम प्रोसेसर, फोन, वीडियो कार्ड और अन्य उपकरण खरीदते समय भुगतान करते हैं - यूबीएम (बंप धातुकरण के तहत) माउंटिंग बॉल लीड्स के लिए चिप पर एक प्लेटफॉर्म का धातुकरण है।

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के विकास से आईसी चिप और पीसीबी पर दोनों घटकों के एकीकरण के घनत्व में वृद्धि होती है। यदि क्रिस्टल पर बहुत अधिक निष्कर्ष नहीं हैं, एक से सैकड़ों या अधिक जोड़े हैं, तो क्रिस्टल को तार वेल्डिंग के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। कई उदाहरण हैं: फ्लैश मेमोरी, रैम चिप्स, साउंड चिप्स, और बहुत कुछ। यहां, पाठक यह याद कर सकता है कि माइक्रोक्रिस्चुट के कुछ मामले कैसे दिखते हैं, और कहते हैं कि मामले गेंद टर्मिनलों में हल किए गए हैं, और वह सही होगा। केवल इन मामलों के अंदर क्रिस्टल चिपके हुए और तार के साथ वेल्डेड होते हैं। अगला, हम क्रिस्टल और शरीर के बीच स्थित बॉल लीड के बारे में बात करेंगे।

अंजीर। 1 हुनिक्स रैम चिप। क्रिस्टल अनपैकिंग (सफेद रेखाएं) और
खुद क्रिस्टल (डार्क आयत) को योजनाबद्ध तरीके से दिखाया जाता है , हालांकि मामला खुद गेंदों पर टांका जाता है।

यदि एक संभावित क्रिस्टल के पिंस की संख्या 600 से 4000 से अधिक है, तो डेवलपर बॉल पिंस के लिए तुरंत एक क्रिस्टल विकसित करता है, उदाहरण के लिए, सीपीयू और जीपीयू जैसे क्रिस्टल। हां, और शारीरिक रूप से इस तरह के कई निष्कर्षों के साथ एक तार खोलना एक लंबी अनुक्रमिक प्रक्रिया है, लेकिन मैं आमतौर पर एक मशीन की प्रोग्रामिंग के बारे में चुप रहता हूं।

अंजीर। 2 एएमडी फिजी ग्राफिक्स चिप। आईसी चिप पर, 4000 से अधिक सोल्डर बॉल्स, शरीर पर नहीं।

बॉल लीड सोल्डर की एक गेंद है (यह सीसा युक्त या इसके बिना हो सकता है), जो एक ही समय में 3 कार्य करता है:
1. क्रिस्टल को एक टेक्स्टोलाइट या सिलिकॉन इंटरपोज़र (जैसे एएमडी फ़िजी) पर रखता है
2. गर्मी को दूर करने के लिए कार्य करता है
3. क्रिस्टल के साथ एक विद्युत संबंध बनाता है। बाहरी वातावरण

यदि क्रिस्टल बॉल लीड के लिए बनाया जाता है, तो तांबे के संपर्क पैड क्रिस्टल की पूरी सतह पर एक मैट्रिक्स के रूप में बनते हैं, और अनिवार्य रूप से क्रिस्टल टोपोलॉजी की निरंतरता है। फिर, एक तांबे पर, जहां आवश्यक हो, एक निष्क्रिय सुरक्षात्मक परत लागू की जाती है, और यह लागू नहीं किया जाता है कि गेंद कहां स्थित होगी। तांबे का खुला क्षेत्र एक यूबीएम परत के साथ कवर किया गया है और इसके बाद यह गेंद को लागू करने के लिए तैयार है। यूबीएम परत का एक हिस्सा निष्क्रियता पर टिकी हुई है, जिससे तांबे को पूरी तरह से कवर किया गया है और साइट की परिधि के चारों ओर एक फलाव पैदा होता है।

अंजीर। एक गेंद निष्कर्ष के तहत 3 के.पी. पीला - तांबे के नीचे से गुजरना, ग्रे - यूबीएम कोटिंग।

यदि क्रिस्टल तार वेल्डिंग के लिए बना है, तो वेल्डिंग के लिए संपर्क पैड (KP) मुख्य रूप से एल्यूमीनियम के एक कोटिंग के साथ आयताकार होते हैं, और क्रिस्टल की परिधि के आसपास स्थित होते हैं।

अंजीर। 100 x 100 माइक्रोन के आदेश के आकार के साथ तार वेल्डिंग के लिए 4 केपी।

यह सीधे एक सोल्डर बॉल को ऐसे केपी से कनेक्ट करना असंभव है: मिलाप को एक एल्यूमीनियम पैड में मिलाप नहीं किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, गेंद को मिलाप, UBM तकनीक का भी उपयोग करें।
और इसलिए, यूबीएम सोल्डर बॉल और चिप पर संपर्क पैड की धातु के बीच की परत है। इसका कार्य एक संपर्क पैड के साथ आसंजन है, मिलाप के लिए प्रसार संरक्षण और wettability। गेंद के जोड़ों के साथ संरचना बनाने के लिए यूबीएम की आवश्यकता होती है और यह आपको गेंदों के लिए संरचना बनाने और आईसीएस पर स्पाइसिंग के लिए भी अनुमति देता है।

अंजीर। UBM का 5 स्थान UBM

इंटरफ़ेस को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि निम्नलिखित स्थितियाँ पूरी हों:
1. संपर्क पैड के एल्युमीनियम के साथ और चिप पर निष्क्रियता परत के साथ एक विश्वसनीय कनेक्शन बनाएँ। यह महत्वपूर्ण है कि निष्क्रियता की परत स्वयं छोटे छेदों के बिना हो, क्योंकि इससे प्रवाहकीय यूबीएम परतें बनाते समय शॉर्ट सर्किट हो सकता है।
2. संपर्क पैड के साथ कम प्रतिरोध करें। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, पहली यूबीएम परत लगाने से पहले एलुमिना को सीपी की सतह से हटा दिया जाता है।
3. मिलाप गेंद सामग्री और केपी सामग्री के प्रसार के लिए एक बाधा प्रदान करें।
4. यूबीएम की बाहरी परत मिलाप के लिए wettable होनी चाहिए।
5. एक खुली सतह पर ऑक्साइड परत के गठन से रक्षा करें।
6. क्रिस्टल को जितना संभव हो उतना कम वोल्टेज प्रदान करें।

UBM पतली धातु की फिल्मों की न्यूनतम 3 नक़्क़ाशीदार परतें हैं।
1. केपी को आसंजन की एक परत। यह KP की धातु और IC के पासिंग लेयर के बीच एक बॉन्ड बनाने का काम करता है और KP और सोलन बॉल के बीच प्रसार से बचाता है। इसके लिए सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्रियां हैं: क्रोम (सीआर), टाइटेनियम (टीआई), टाइटेनियम / टंगस्टन (टीआई / डब्ल्यू), निकल (नी), मो मोलिब्डेनम। इस परत की मोटाई लगभग 0.15 - 0.2 माइक्रोन है।
2. एक परत मिलाप के लिए गीला। मिलाप गेंद के साथ एक मिलाप बनाने के लिए। उपयोग की जाने वाली धातुएँ हैं: कॉपर (Cu), निकल (Ni), पैलेडियम (Pd)। सामान्य परत की मोटाई ~ 1 - 5 माइक्रोन है।
3. ऑक्सीकरण के खिलाफ सुरक्षा की परत। इसके लिए, सोने (एयू) का उपयोग किया जाता है। मोटाई ~ 0.05 - 0.1 माइक्रोन।

UBM परतों के कई संयोजन बनाए जा सकते हैं, उदाहरण के लिए, Ti / Cu / Au, Ti / Cu, Ti / Cu / Ni, TiW / Cu / Au, Cr / Cu / Au, Ni / Au, Ti / Ni / Pd, Mo / Pd । हालांकि, विभिन्न यूबीएम संरचनाओं में अलग-अलग गुण और अलग विश्वसनीयता है। उदाहरण के लिए, Ti / Cu / Ni में Ti / Cu की तुलना में बेहतर आसंजन है। सामग्री का संयोजन यूबीएम क्रिस्टल की साइट के कनेक्शन की विश्वसनीयता को प्रभावित करता है, और मिलाप की गेंद को। यूबीएम को सोल्डर बॉल सामग्री के साथ संगत होना चाहिए। यूबीएम की बाहरी परत, जो लीड सेलर्स के साथ अच्छी तरह से काम करती है, शायद लीड-फ्री सेलर्स के लिए उपयुक्त नहीं है। उदाहरण के लिए, सीयू लीड सेलर्स के साथ एक अच्छा सोल्डर कंपाउंड देता है, और लेड-फ्री वाले के साथ खराब होता है, क्योंकि शुद्ध टिन कॉपर एसएन-क्यू के साथ एक इंटरमेटेलिक कंपाउंड बनाता है। यदि तांबा सोल्डर द्वारा पूरी तरह से अवशोषित हो जाता है, तो संपर्क टूट जाएगा।

आइए देखें कि यह माइक्रोक्रिकिट के उदाहरण पर कैसा दिखता है, जो मूल रूप से तार वेल्डिंग के लिए विकसित किया गया था, और फिर गेंद आउटपुट के लिए अंतिम रूप दिया गया था। इसके अलावा, क्रिस्टल की टोपोलॉजी गेंदों के लिए नहीं बदली। दरअसल, अगर क्रिस्टल काम करता है, तो चढ़ाई क्यों? यह WL1271L चिप - टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स वाई-फाई और ब्लूटूथ चिप है। फोटो में, इसका एक टुकड़ा:

अंजीर। एक क्रिस्टल WL1271L के 6 टुकड़े।

यहाँ, क्षण इस ओर ध्यान आकर्षित करता है कि क्रिस्टल की टोपोलॉजी को बदलने का सहारा लिए बिना, संभावना है, इसे क्रिस्टल के शीर्ष पर परतें बनाकर गेंद की ओर ले जाता है। इसे क्रिस्टल के साथ प्लेट पर अतिरिक्त संचालन, गेंदों के निर्माण के संचालन की आवश्यकता होती है, लेकिन इससे बोर्ड पर अंतरिक्ष को बचाने में एक लाभ मिलता है, क्योंकि 200 - 250 माइक्रोन की गेंद के आकार के साथ, इसे एडेप्टर बोर्ड की आवश्यकता नहीं होती है, अर्थात, आप सीधे बोर्ड पर क्रिस्टल को माउंट कर सकते हैं। जहां तक ​​मुझे पता है, वे रूस में ऐसा नहीं करते हैं, हालांकि ऐसे माइक्रोकिरेट्स हैं जो इसके लिए उपयुक्त हैं, लेकिन कुछ आयातित आईसी ऐसा करते हैं। एक अच्छे तरीके से, ऐसी तकनीक से अंतिम उत्पाद की लागत कम होनी चाहिए। सैन्य के लिए, यह विश्वसनीयता की आवश्यकताओं के कारण उपयुक्त नहीं हो सकता है, लेकिन घरेलू उपयोग के लिए, सस्ती कीमत पर, यह काफी है।

अब आइए एक आईसी के उदाहरण को देखें, जिसे विशेष रूप से बॉल टर्मिनलों के लिए बनाया गया है। हम एक वीडियो कार्ड लेते हैं, और हम क्रिस्टल को क्रैक करते हैं, हम इसे साफ करते हैं, हम इसे अमोनियम persulfate और कॉपर सल्फेट के मिश्रण से भरते हैं।

अंजीर। 7 पहले (बाएं) और बाद में नक़्क़ाशी (दाएं) से संपर्क पैड।

जब टिन का नक़्क़ाशी किया जाता है (और गेंदों को सीसा रहित होना चाहिए), टिन तांबे के सल्फेट से तांबे को विस्थापित करता है, और फिर धातु के रूप में इस तांबा को अमोनियम persulfate द्वारा अवशोषित किया जाता है। इस प्रकार, साइट को टिन से साफ किया जाता है। माइक्रोस्कोप के तहत, जब फोकस बदलता है, तो टिन को हटाने के बाद एक अवसाद दिखाई देता है, फोटो में यह इतना स्पष्ट रूप से दिखाई नहीं देता है। कॉन्टैक्ट पैड से निकलने वाले तांबे के तारों को नक़्क़ाशी नहीं की गई, क्योंकि वे पैशन द्वारा संरक्षित हैं। कॉन्टैक्ट पैड के नीचे का तांबा भी अछूता नहीं रहा, क्योंकि यूबीएम की ऊपरी परत ने अमोनियम सल्फ़ेट या सल्फेट के साथ प्रतिक्रिया नहीं की, जिससे खुद को उजागर किया और इस संपत्ति से यह अनुमान लगाना संभव है कि यह किस प्रकार की धातु है।

अब गेंद के निष्कर्ष की समस्या के बारे में। वायर स्प्लिसिंग के दौरान, क्रिस्टल एल्यूमीनियम / सोने के तार के साथ आवरण से जुड़ जाता है, और भले ही यह विकृत हो, कनेक्शन बना रहेगा, क्योंकि तार प्लास्टिक है। लेकिन गेंद का नेतृत्व कठिन है, थोड़ा प्लास्टिक, खिंचाव नहीं करता है और कुछ शर्तों के तहत यह संपर्क पैड के पीछे रह सकता है (क्योंकि इस जगह में धातु की मोटाई कम से कम => भार अधिक है)। विनाश / परिशोधन प्रतिरोध में वृद्धि और एक खुले सर्किट की ओर जाता है।

अंजीर। 8 यूबीएम परत और गेंद (शीर्ष दृश्य) का स्थान।

UBM बॉल टर्मिनल के ठीक नीचे स्थित है (यदि आप गेंदों के किनारे से क्रिस्टल को देखते हैं)। जब एक-दूसरे के ऊपर रखा जाता है, तो गेंद UBM पर वोल्टेज डालती है और UBM की धातु परत या UBM से ही डिस्कनेक्ट हो सकती है।

गेंद के कुछ डिस्कनेक्ट डिवाइस के संचालन को प्रभावित नहीं करेंगे, उदाहरण के लिए, अगर समानांतर में बड़ी संख्या में बिजली की गेंदें जुड़ी हुई हैं, तो उनमें से एक को डिस्कनेक्ट करने से डिवाइस की खराबी नहीं होगी। लेकिन अगर डिस्कनेक्ट उस लाइन पर होता है जिसके साथ डेटा जाता है ... ऐसी समस्या जिसे "चिप ब्लेड" कहा जाता है और डिवाइस में खराबी की ओर जाता है। तो, यह बंद हो जाता है / गेंद सब्सट्रेट और बोर्ड के बीच नहीं गिरी (हालांकि यह हो सकती है), लेकिन क्रिस्टल और सब्सट्रेट के बीच। संभावना की एक उच्च डिग्री के साथ, बॉल संपर्क का विनाश क्रिस्टल के कई हीटिंग / शीतलन चक्रों के कारण यूबीएम के सोल्डरिंग बिंदु पर हुआ। और वीडियो कार्ड जल्दी और उच्च तापमान तक गर्म होते हैं, जिससे यांत्रिक तनाव होता है। इसलिए, कानून का शासन सही है, बेहतर शीतलन और "ठंडा" प्रणाली है, यह लंबे समय तक चलेगा।इंटेल प्रोसेसर के लिए, महत्वपूर्ण तापमान 65 C तक है, जिसके बाद ओवरहीटिंग के खिलाफ सुरक्षा काम करना शुरू कर देती है, और वीडियो कार्ड के लिए तापमान 80-90 डिग्री तक पहुंच सकता है।

इंटरनेट के अनुसार, आप क्रिस्टल से गिरे हुए वीडियो कार्ड को चिपका सकते हैं! (और नहीं एक और समस्या के साथ, और फिर चिल्ला रहा था कि सब कुछ मरम्मत की गई थी और लेखक गलत है) ओवन में और वार्म अप करें, और वीडियो कार्ड फिर से काम करेगा। आपको ऐसा करने की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि आप जोड़े में प्लास्टिक / टेक्स्टोलाइट को जहर दे सकते हैं और इससे वीडियो कार्ड की मरम्मत नहीं होगी। कुछ समय के लिए, संचालनशीलता को बहाल किया जा सकता है, क्योंकि थर्मल विस्तार के कारण, एक ऑक्साइड परत के माध्यम से टूट सकता है, लेकिन लंबे समय तक, जब तक कि जंग / थर्मल विस्तार प्रक्रिया फिर से संपर्क को काट नहीं देती है, और ऐसा होगा। एकमात्र कारण यह वीडियो कार्ड को गर्म करने के लिए समझ में आता है जो निदान के लिए है, ब्लेड को सही ढंग से निर्धारित करने के लिए।

Source: https://habr.com/ru/post/hi389253/