Package on Package (PoP)

Package-on-Package-sind elektronische Schaltungen bestehend aus aufeinander aufgesetzten, elektrisch miteinander kontaktierten Baugruppen, so genannten Packages. Die untere Baugruppe, das Logikbauteil, wird landläufig Bottom-Package genannt, auf ihr sitzt die aufkontaktierte Top Package Baugruppe, in der Regel der Speicherbaustein. Es können aber auch mehr als zwei Packages gestapelt bzw. vertikal kombiniert werden.

Aufgrund der zunehmenden Packungsdichte findet man PoP-Lösungen besonders häufig in der Kommunikationstechnik (Handys, andere mobile Endgeräte).

Bei der Reparatur dieser 3D-Packages ist nicht nur die clevere Kombination von Ober- und Unterheizung für ein ausgeklügeltes Wärmemanagement, sondern vor allem auch ein spezielles Lötkopfdesign notwendig, um die einzelnen Packages sicher abheben zu können.

  • PoP-Komponente auf einem Board
  • Prinzip eines Flip Chip PoP
  • Querschnitt einer PoP-Komponente

Was sind die Herausforderungen?

Der PoP Reparaturprozess entspricht im Wesentlichen dem eines BGA, aufgrund der vertikalen Montage ist jedoch eine spezielle Klemmlösung nötig. Die besondere Packaging-Technologie birgt folgende Herausforderungen:

  • High-count fine ball pitch (<0,65 mm)
  • Simultaner Reflowprozess auf dem Board
  • Geeignetes Klemmwerkzeug nutzen, um das Package ohne Lateralbewegung aus dem aufgeschmolzenen Lot zu heben
  • Bauteilhöhen können stark variieren
  • Benachbarte Bauteile auf dichtbestückten Boards dürfen nicht gefährdet werden
  • Warpage der Packages müssen innerhalb der Toleranzen bleiben
  • Präzise Kraftkontrolle während des "Stapelns" nötig, um Verschiebungen bereits platzierter Packages zu verhindern.

Die Finetech Lösung

Entfernen, Absaugen, Ersetzen

  • Auslöten einer PoP-Komponente
  • Einlöten einer PoP-Komponente
  • Das Board vorheizen
  • Die PoP-Komponente auslöten, ohne umliegende Bauteile zu beeinträchtigen - realisiert durch softwaregesteuerte Heizmodule und geeignetes Tooling
  • Aufnahme der Komponente mit Finetechs speziellem vakuumaktivierten Klemmkopf
  • Berührungslose Restlotentfernung, um die Lotpads auf dem Board nicht zu zerstören
  • Packages aufnehmen, in Flussmittel dippen und ausrichten
  • Als letzten Schritt alle Verbindungen zwischen den Packages und zum PCB gleichzeitig verlöten

Controlled Mixed Soldering System

  • Controlled Mixed Soldering System

Finetechs einzigartiges kontrolliertes Wärmemanagement basiert darauf, dass kalte Luft oder Gas (vorzugsweise Stickstoff) bedarfsgerecht in den Heißgasfluss eingebracht wird. Dies erfolgt beim Beheizen des Bauteils von oben direkt im Lötarm, genauer in der unmittelbar vor dem Auslass zum Lötkopf befindlichen Mischkammer. Das präzise einstellbare Mischungsverhältnis aus heißer und kalter Luft bzw. Prozessgas sorgt für ein besonders reaktionsschnelles Heizverhalten, Abweichungen von der voreingestellten Temperatur sind so gut wie nicht messbar. In Kombination mit dem hohen Flussvolumen von bis zu 70l/min. erhält der Anwender ein unschlagbar effektives Oberheizsystem. Gleichzeitig zeichnet sich die Oberheizung durch eine lange Lebenszeit aus, zudem können erstellte Heiz- und Kühlprozesse systemübergreifend reproduziert werden (±2ºC).

Spezielles Lötkopfdesign für die schnelle und sichere Reparatur

  • Klemmkopf mit aktivierter Klemmvorrichtung, zu beachten ist der kleine Abstand zwischen PoP und benachbarten Small Passives
  • Blick von vorn auf die Lötkopfspitze
  • Spezifischer Lötkopf mit vakuumgesteuerten Klemmvorrichtung zum Aus- und Einlöten
  • Lötkopf lässt sich per Stellschraube ganz einfach auf unterschiedliche Bauteilhöhen anpassen
  • Sehr feine, besonders geformte Klemmpinzette, um die Komponente auf jeder Packageebene sicher greifen zu können
  • Abstand der Pinzette leicht justierbar, um selbst auf dichtbestückten PCB mit Abständen von 0,3 mm zu benachbarten Bauteilen arbeiten zu können
  • 100% synchrone Klemmaktivierung, softwaregesteuert und frei programmierbar, um zu vermeiden, dass nicht aufgeschmolzene Lotverbindungen belastet werden

Integriertes Prozessmanagement (IPM)

  • Integriertes Prozessmanagement (IPM)
  • Prinzip der Prozessgas-Integration
  • Betriebssoftware für Reworksysteme

Das Integrierte Prozessmanagement (IPM) ist das Herzstück eines FINEPLACER® Systems1  - dort, wo alles ineinandergreift. IPM ist dabei mehr als bloßes Wärmemanagement. Es überwacht und synchronisiert alle Prozessmodule und daran gekoppelte Parameter:

  • Gesteuerte und präzise ausbalancierte Interaktion von Ober- und Unter(vor)heizsystemen und Kühlung
  • Steuerung von Temperatur, Zeit, Kraft, Leistung, Energie, Fluss
  • Prozessintegrierte Licht- und Kamerasteuerung
  • Kontrollierte Einbindung von Prozessgasen zur Verringerung der Lotkontamination, Verminderung der Oberflächenspannung und zur mühelosen Restlotentfernung

IPM ist hochkomplex, gleichzeitig ganz einfach zu bedienen. Über die grafische Benutzeroberfläche der Betriebssoftware hat der Anwender die perfekte Kontrolle über alle benötigten Einstellungen. Per Drag 'n Drop können ganz einfach Temperaturrampen gezogen oder Prozessmodule (de-)aktiviert werden. Alle Einstellungen werden im selben Profil hinterlegt, was eine besonders intuitive Arbeit gewährleistet.

Die Betriebssoftware bietet eine mitwachsende Profilbibliothek für jede Art von Prozessen. Darüber hinaus ermöglicht sie umfangreiche Data-Logging-Funktionen zur statistischen Prozesskontrolle.

In Verbindung mit der Fähigkeit zum systemübergreifenden Prozesstransfer ist das Prozessentwicklung, wie sie einfacher nicht sein kann.

1 FINEPLACER® core hat ein koordiniertes Ober- und Unterheizsystem, aber unterstützt kein IPM

FINEPLACER® Reparatursysteme

  • FINEPLACER® coreplus
    Reparatur mittelgroßer Boards
  • FINEPLACER® pico rs
    Heißgas-Reparatur bei dichter Bestückung
  • FINEPLACER® micro rs
    Heißgas-Reparatur von SMD-Komponenten

Neben verschiedenen weiteren Faktoren wird die Wahl des passenden Systems vor allem von Größe und Pitch der zu bearbeitenden Bauelemente sowie von der geforderten Prozessflexibilität bestimmt.

Informieren Sie sich hier über unsere Produktpalette oder wenden Sie sich direkt an Ihren Finetech Ansprechpartner, um gemeinsam das für Sie optimale Equipment zu finden.

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