Herbert Endres , MOLEX
על מנת לעמוד בדרישות השוק עבור מחברי הביניים בעלי צפיפות גבוהה, יצרני המחברים המציאו מחדש את הגלגל – שיטות מסורתיות של השמת חומר ההלחמה נעשו בלתי מעשיות. הרברט אנדרס מציג לפניכם כאן שיטה חדשה להלחמה בדחיסה.
שיטות מסורתיות של השמת חומר ההלחמה עם אמצעים רבי פינים שעל כרטיסי הביניים או מודולים (לוחות מעגלים מודפסים) נוצלו כבר עד סוף גבול היכולת. רשת ההלחמה צומצמה עד לפסיעות של 1.27 מ’’מ X 1.27 מ’’מ, כך גם יש את השטח המתאים למשחת ההלחמה, שהוא עכשיו, בערך 1 מ’’מ X 1 מ’’מ. במונחים מעשיים, זה אינו מאפשר קבלת כמות מספיקה של משחת ההלחמה על מנת להשיג הלחמה מיטבית.
דרך פשוטה אחת לפתרון הבעיה, הוא השימוש ברכיבים כנשאים עבור חומר ההלחמה אל מקום החיבור. תעשיית המוליכים למחצה נתקלה בבעיה זו לפני מספר שנים, מאחר ולצ’יפים בדרך כלל יש תחתית שטוחה, הוצג מארז מערך רשת כדור (ball grid array) BGA)). טכניקה זו, אומצה על ידי מספר יצרני מחברים בהשיגם יתרונות צפיפות מצוינים; לרוע המזל, זה הגיע עם חסרונות.
אחד מהמכשולים עליהם היה צריך להתגבר, היה שיירים של חומר ההלחמה בעת ההתכה מחדש. תופעה זו קורית כאשר חומר ההלחמה מרטיב את המגע ולא את לוח המעגל המודפס.
שיטות בקרת ההרטבה של חומר ההלחמה, פותחו עבור מוצרי מחבר מערך רשת כדור BGA, ברם, לכל אחד יש את מגבלותיו. מצבי כשל BGA נפוצים אחרים כוללים: חיבורים חסרים, מישוריות, גשרים של חומר הלחמה, חוסרים, חיבורים פתוחים, חוסר אחידות של מגע עופרת על פד לוח המעגל המודפס, והדבקות (חיבורים) בין מתכתיות חלשות.
במקום זה, פותחה טכנולוגית הלחמה בדחיסה יחודית עבור צרוף SMT סטנדרטי , אשר במקורה, סומררו פיסות בדיל בכל קצה מגע. שיטה תחליפית זו, מיעלת כבר את יתרונות הצפיפות המוכרת על ידי זנב ה BGA ומפחיתה את הפחת שנראה עם ה BGA בעת הביצוע והייצור ועל ידי כך התקבל ממשק לוח מעגל מודפס זול יותר, חזק יותר ואמין יותר.
מטבע הדברים, רעיון שיטת הלחמה בדחיסה זו, הוא פשוט מאד, הוא מורכב מכמות מסוימת של חומר הלחמה אשר נמשכת דרך החור שליד קצה החיבור עד אשר היא ממלאת נפח בצד הנגדי של הפין. צד שיפוע חומר ההלחמה הדחוס של החור, מספק עצירה ומונע מחומר ההלחמה נסיגה מנקודת החיבור. תהליך לייזר ablasion מבטיח שאין זחילת (נזילת)חומר הלחמה במשך תהליך ההתכה חוזרת של חומר ההלחמה וכמות חומר ההלחמה המסוימת נכנסת במלואה לתוך חיבור חומר ההלחמה.
בזמן שה BGA ממוקם ידנית ואחר כך מחומם כדי להידבק אל מוביל ה J בתחתית מחבר חומר ההלחמה בדחיסה, ההלחמה בדחיסה יותר מדויקת מאחר והיא משתמשת בציוד כבישה עבור היצמדות אל נקודת החיבור בעוד שעם מתקן המבלט ניתן להגיע לדיוק של עד 10 אלפיות של האינטש.
חומר ההלחמה בדחיסה, משתמש בתהליך התכה חוזרת סטנדרטי, וכל פרופיל של התכה חוזרת זמין עבור כל מוצר אשר מנצל תכונה זו של צפיפות גבוהה. חומר ההלחמה בדחיסה, משתרע מעבר קצה נקודת החיבור כדי להתמקם בין משחת ההלחמה אשר על פד ההלחמה. נקודות החיבור נמוכים עד הפד, מעל התכת כמות חומר ההלחמה בתוך תנור ההתכה החוזרת.
בעת ההתכה החוזרת, חומר ההלחמה הופך להיות גוש (נוזלי) מלבני שיפועי. הגוש בעל צורת חצוצרה הוא בעל מבנה חזק יותר מאשר הגוש בעל צורת הכדור. חומר ההלחמה לא רק מספק ציפוי של 3600 מסביב לנקודת החיבור, אלא גם מגיע דרך החור שבפין כדי לקבל תוספת של חוזק אחיזה. בנוסף, חומר ההלחמה בדחיסה, מספק כמות מספיקה של טולרנס כדי לפצות על המישוריות המשתנה של לוח המעגל המודפס. קבלת ביטחון נוסף שהידבקות לוח המעגל המודפס תפעל באופן יעיל. בדיקות פנימיות הראו תוצאות חיבורי הלחמה בדחיסה, שהן טובות פי שלושה מאשר ב BGA.
כיום, שתי משפחות מותג מפעילות את טכנולוגית ההלחמה בדחיסה, HD MezzTM ו SEARAYTM מחברי לוח אל לוח עבור יישום של אמצעים עם מספר רב של פינים שעל לוחות הביניים של המעגלים מודפסים, או מכלולים של לוחות מעגלים מודפסים. שתי שיטות של מחברים אלה, ניתנות להשגה גם כמקור שני מחברת Samtec.
במהות, הסידור של מקור שני, מחזק את יצרן המחברים הבינלאומי, על מנת שיוכל לעמוד בדרישות הקבועות של הצעת מסוגלות, תחליפיות , יכולת פעולה הדדית ופתרונות זהים למחברים חשמליים. יחסים אסטרטגים אלו, מספקים למתכננים את הביטחון שהם מקבלים ביצועים מעולים ומוצרים בעלי איכויות גבוהות של לוח אל לוח המגובים בפתרונות מובילים עבור חיבורים הדדיים המסופקים לתעשייה.
עם נתון של 12Gbps המתייחס למחברי, HD MezzTM המאפשרים עימוד (הנחת לוחות אחד על השני- המתרגם) עבור לוחות בגבהים מרובים מ 38.00 – 16.00 מ’’מ ו 403 – 91 מ’’מ. אלה 14 זוגות דיפרנציאלים ל ס’’מ2 , היא ללא כל ספק, צפיפות המגעים הגבוהה ביותר הקיימת בשוק, אשר מגובה עד לזרם פעיל של 2.7 אמפר לפין. בנוסף, מחברים אלה משיגים ממשק חיבור אמין עם 2.00 מ’’מ תזוזה ושתי נקודות חיבור עבור מעבר אות נקי ועמידות משופרת.
כיסוי התחום מתחת למוצרי HD MezzTM , SERAYTM מעניקה יישומים בעלי פרופיל נמוך עם גבהי עימוד של 15.00 – 7.00 מ’’מ. נתינת טביעת רגל שכיחה ליישומים שבתעשייה (1.27מ’’מ על 1.27מ’’מ), SERAYTM מורכבת מפסים של 50….20, 10 מגעים אשר מאפיין סוג של סרט חיבור עיוור עמיד. תכנון חיבור זה עוזר למנוע מעיכה ונזק בממשק ההצמדה, קיימים גם פתרונות למהירות גבוהה בשימוש במוצרים גמישים מנחושת.
*הכתבה נמסרה באדיבות מולקס ישראל.
