Лазерный реболлинг: точность, эффективность и надёжность

В производстве электроники точность, эффективность и надежность имеют решающее значение. Лазерный реболлинг — это инновационная технология ремонта микросхем BGA (Ball Grid Array), которая использует лазер для точного позиционирования и надёжной пайки шариков припоя к корпусу BGA компонента. Этот метод в разы превосходит по качеству все прочие способы реболлинга, причём не только выполняемые вручную, но даже те, что осуществляются при помощи автоматизированных систем. Это делает лазерный реболлинг идеальным решением для высоконадежных и высокопроизводительных электронных устройств, а, следовательно, незаменимой технологией на современном производстве микроэлектроники.

Принцип действия

Для осуществления лазерного реболлинга используется современное высокотехнологичное оборудование. Принцип действия системы заключается в следующем.

1. Шарик припоя подается в сопло установщика (рис. 2).
 

2. Прицельное воздействие лазера заставляет шарик расплавиться (рис 3);

3. Под воздействием инертного газа, подаваемого под высоким давлением, расплавленный шарик выходит из сопла, попадает на площадку и надёжно припаивается к ней. Сопло установщика смещается к следующей площадке для повтора процедуры  (рис 4);

Как видно из описания, технология не требует использования масок или трафаретов. Также в процессе лазерного реболлинга не применяются флюсы, а вся процедура происходит в азотной среде. Такой подход позволяет эффективно и качественно восстановить функциональность микросхемы, не сократив срок её службы.

Преимущества лазерного реболлинга

Снижение рисков и ошибок

Одним из ключевых преимуществ лазерного реболлинга является минимизация рисков и ошибок. Использование лазера позволяет значительно сократить время, необходимое для выполнения операции, и уменьшить количество дефектов, связанных с перегревом или неравномерным распределением припоя. Инертный газ, который заставляет расплавленный шарик выходить из сопла установщика системы лазерного реболлинга, предотвращает окисление припоя и улучшает качество соединения. Это особенно важно в условиях, где надежность и долговечность соединений является вопросом первостепенной значимости.

Высокая точность

Лазерный реболлинг представляет собой современный метод эффективного и качественного восстановления шариковых выводов микросхем. В отличие от традиционных способов лазерная технология позволяет максимально точно контролировать процесс нанесения шариков припоя и гарантирует идеальное размещение каждого шарика, что снижает риск несоосности и обеспечивает оптимальное электрическое соединение. Это достигается благодаря возможности фокусировки лазерного луча на конкретных участках корпуса микросхемы, что обеспечивает точность до нескольких микрон. Это критически важно при работе с компонентами с мелким шагом, где даже минимальное отклонение может привести к неисправности устройства.

Автоматизированный характер лазерного реболлинга исключает человеческие ошибки, что приводит к равномерному и последовательному размещению шариков припоя на всех микросхемах.

Надежность паяного соединения

Лазерная технология обеспечивает прочное соединение между шариком припоя и компонентом, повышая надежность и долговечность микросхемы. Благодаря пониженному термическому напряжению процесс лазерного реболлинга не оказывает отрицательного воздействия на компоненты, полностью сохраняя их целостность и функциональность.

Минимизированное тепловое воздействие

Одной из самых значительных инноваций, которую принесла технология лазерного реболлинга, является то, что эта процедуры выполняется без оплавления. Традиционные методы реболлинга требуют нагрева всего компонента для оплавления припоя, что может привести к различным рискам и осложнениям. Лазерный реболлинг полностью исключает эти проблемы.

В процессе лазерного реболлинга используется незначительное количество тепла, что позволяет избежать чрезмерного нагрева всего компонента. Этот избирательный нагрев гарантирует, что компоненты и материалы не будут повреждены и сохранят свою структурную и функциональную целостность, что чрезвычайно важно для микросхем, чувствительных к высоким температурам. Таким образом данная технология является вариантом выбора при необходимости безопасного реболлинга компонентов, которые будут использованы в сложных устройствах электроники для таких применений как медицина, авионика, космическая отрасль и др.

Повышенная надежность

Описанные выше преимущества позволяют гарантировать высокую надежность и более длительный срок службы микросхем BGA, которые прошли через процедуру лазерного реболлинга по сравнению с компонентами, отремонтированными вручную или при помощи других автоматизированных систем. Это помогает существенно увеличить производительность, технологичность и надёжность всего конечного изделия в целом.

Эффективность

Процедура лазерного реболлинга является эффективным решением с точки зрения сроков и стоимости.

Благодаря своей высокой производительности лазерный реболлинг значительно сокращает время, необходимое для проведения процедуры ремонта микросхем. А при больших объёмах позволяет снизить общие затраты, что делает её экономически эффективным решением для производителей электроники.

Гибкость производства

Оборудование, используемое для выполнения лазерного реболлинга, имеет широкий диапазон возможностей и может работать с компонентами различных типов и размеров. Это обеспечивает большую гибкость производственных процессов и позволяет использовать современные и компактные компоненты.

 Устойчивое развитие

Продлевая срок службы электронных компонентов и сокращая отходы, лазерный реболлинг поддерживает устойчивые методы производства и вносит вклад в усилия по охране окружающей среды.

Заключение

Несмотря на очевидные преимущества лазерного реболлинга, следует отметить, что данная технология имеет и свои недостатки  — высокая стоимость оборудования и необходимость в квалифицированных специалистах для его обслуживания. Кроме того, процесс требует точной настройки параметров лазера, таких как мощность и длительность импульса, что может стать дополнительной сложностью для интеграции в производственный процесс.

Таким образом, лазерный реболлинг — это сложная технология, предназначенная для применения в тех ситуациях, когда точность и надежность являются критическими факторами.  Лазерный реболлинг является неотъемлемой частью современных технологий восстановления электронных компонентов, предлагая уникальные преимущества для различных отраслей и сфер промышленности. Его использование позволяет существенно повысить надежность и долговечность электронных устройств, что особенно важно в условиях стремительного развития технологий.


 

Комментирует Мария Степанова, ведущий инженер-технолог А-КОНТРАК:

Лазерный реболлинг — технология новая для отечественных производителей. На сегодня в России существует лишь несколько компаний, включая нашу, которые имеют необходимое оборудование и достаточную квалификацию, чтобы выполнять эту сложную процедуру.

Как совершенно верно отмечено в статье, внедрение на производстве технологии лазерного реболлинга — непростая задача. Мало купить дорогостоящее оборудование. Для того чтобы реализовать все преимущества лазерного реболлинга, необходимо тщательно изучить опыт зарубежных коллег и возможности конкретной установки. Соединив эти знания, можно разработать правильный и эффективный технологический процесс. Освоение технологии требует от инженеров высокого уровня профессионализма и ответственности.

Но эта технология стоит и временных, и финансовых затрат. Она действительно предлагает все описанные в статье преимущества. А значит, с ее помощью контрактные производители смогут выпускать продукцию еще более качественную и надежную, помогая тем самым развитию нашей электронной отрасли.


 

Эта статья была опубликована в журнале «Технологии в электронной промышленности», №  1’2025  при поддержке  А-КОНТРАКТ. Скачать статью в формате pdf можно по ссылке ниже.

Задать вопрос