Lehim/mikro topçuk teknolojileri için mikroelektronik test yapılarından daisy chain test yapısı
The daisy chain structure, a microelectronic test structure for solder/micro ball technology
Yazar: AHMET ŞAMİL ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET AKİF ERİŞMİŞ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yüzey montaj teknolojisinde (SMT); entegre devre elemanı üretimi için, yüksek yoğunluk, yüksek ısı transferi, düşük manyetik alan ve kolay montaj gibi avantajlı özellikleri nedeni ile lehim topçukları teknolojisi ve özellikle BGA yoğun olarak kullanılmaktadır. Fakat teknolojinin geldi˘gi noktada, bu boyuttaki elemanların yerini artık, mikro boyutta hatta nano boyutta aygıtlar almaya başlamıştır. Dolayısıyla topçuk boyutu da mikro boyuta indirgenmiştir. 

  Bu çalışmada, lehim topçuk/mikrotopçuk teknolojisi kullanılan devre elemanlarının, üretim veya bağlantı kusurlarını tespit edebilen veya işlevsellik kontrolü yapan mikroelektronik test yapılarından birisi olan Daisy Chain yapısının tasarlanması, üretimi ve kullanılması amaçlanmıştır. Öncelikle, bir mikroelektronik test yapısı olan Daisy Chain içeren ve BGA kılıflı entegre devre elemanını temsil eden, çeşitli türevlerde veri elde edilebilecek farklı topçuk boyutu ve farklı topçuk aralığına sahip, baskı devre kartları iki farklı yüz olarak sarmal oluşturacak şekilde tasarlanıp üretilmiştir. Sonraki safhada her bir kart tasarımına uygun lehim topçukları ile topçuklandırılmış ve diğer yüzeyine BGA Entegre Değişim (Rework) Makinesi ile monte edilmiştir.

  Montajı yapılan kartların topçuklandırma ve montaj safhalarının sorunsuz yapılıp yapılmadığı ve farklı topçuk boyutu, farklı topçuk aralığına sahip kartların üretim parametrelerinin uygunluğu Daisy Chain yapıları sayesinde direnç, akım gibi çeşitli ölçümler yapılarak test edilmiştir. Elde edilen veriler değerlendirilerek yapılan hesaplamalar ile üretim ve montaj safhalarının topçuk boyutu, topçuk aralığı, sıcaklık ve süre gibi parametreler ile ilgili yorum yapılarak, çalışabilirlik olasılığı yüzde olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
In Surface Mounting Technology (SMT); because of its advantageous properties such as high density, high heat transfer, low magnetic field and easy assembly, solder ball technology and especially BGA is used extensively for the production of integrated circuit elements. But nowadays, the elements of this size are now replaced by micro-sized and even nano-sized devices. Therefore, the size of the ball is reduced to the micro-size.

  In this study, it is aimed to design, manufacture and use Daisy Chain structure, one of the microelectronic test structures which can detect production or connection defects or can make control functionality of solder ball/micro bumps technology used as integrated circuit elements. Firstly, printed circuit boards with different ball size and different ball pitch, which include Daisy Chain microelectronics test structure and represent integrated circuit element with BGA case, are designed and produced as two different faces, making a spiral. Then, these boards are balled with solder balls which is suitable for their design and mounted on the other surface with the BGA Integrated Change Machine.

  The mounted and balled phases of the mounted board whether making without problem or not, and suitability of the production parameters of the cards with different ball size and different ball pitch is tested by Daisy Chain structures with making various measurements such as resistance and current. With making calculation by evaluating the data obtained, parameters such as the ball size, ball pitch, temperature and duration of production and mounted phases are commented and the possibility of workability is calculated as a percentage.