Transcript Avancerat kapslingshus i Kungsängen

BYGGSÄTT
Avancerat kapslingshus
i Kungsängen
I ett fabriksområde i
Kungsängen, norr om
Stockholm finns ett
avancerat kapslingshus,
MA Kapslingsteknik AB
(MAK), som har byggts
upp av Magnus Alsered.
Framför allt är inriktningen att kunna ta
hand om prototyper och
småserier av specialkretsar men i vissa projekten
handlar det om hundratusentals kretsar/år. Under
2007 kommer MAK att
bygga ut chipmonteringskapaciteten till ca 5
miljoner kapslar per år.
Det första intrycket som möter
besökaren är en imponerande
uppsättning av specialutrustning
för bl a trådbondning av chip, för
kapsling av kretsar och moduler
samt montering och ingjutning av
vanlig ytmonterad elektronik.
Fyra personer arbetar här:
Magnus Alsered och hans tre anställda Linnea Eliases, Ida Eliases
och Gunnel Birkdal. Företaget
har byggt upp ett nätverk som kan
ge ökad kapacitet när det behövs.
Dock söker nu Magnus Alsered en
mikroelektronikkunnig ingenjör
att anställa och det finns planer
för större expansion än så.
Företaget startades redan
1994. Verksamheten bestod då i
att utveckla metoder och material
för ingjutning av vanlig elektronik
och kapsling av mikroelektronik,
men någon produktion var aldrig
påtänkt. Det var kundernas förfrågan som fick Magnus Alsered
att 2003 lämna sin tjänst på Ericsson för att på heltid ägna sig åt sitt
företag och för att omvandla verksamheten till ett kapslingshus.
Då kunde han bygga vidare på
erfarenheterna kring mikrobyggsätt hos Ericsson och utveckla
ett företag som främst utmanar
de asiatiska kapslingshusen på
mindre serier.
– Men vi är flexiblare än företagen i Asien och kan erbjuda
prototypkapslingar inom 6 timmar. Hur snabbt man kan få
kapslarna beror på hur mycket
man är beredd att betala, säger
Magnus Alsered.
Kan han konkurrera med
företagen i Asien, sådana som
exempelvis Amkor och ChipPac?
Svaret är att det beror på volymen.
Han berättar att MAK kan vara
konkurrenskraftigt i volymer upp
till i storleksordningen 100 000
kapslade kretsar, för vid så små vo-
Plasmatvätt (etsning). Denna
utförs innan all trådbondning
görs och förbättrar även lödbarheten vid finepitch-applikationer.
Alsered konstruerat och byggt
själv. Övriga maskiner är kommersiella. I maskinparken finns
också maskiner för ”deep access
and hybrid bonding”.
Magnus Alsered monterar här
manuellt kulor på en BGA-modul.
lymer är ledtiderna mycket långa
vid beställning i Asien.
– Vi har offererat upp till 500
000 kapslade kretsar, säger Magnus Alsered. Så det finns ingen
anledning till att alla kapslingshus
skall ligga i Asien. För att kunna
matcha Asienpriserna ”öre för
öre” bör totala produktionsvolymerna ligga på minst 50 miljoner
kretsar per år. Men för många av
våra kunder är det inte endast
örena som räknas.
Han berättar att de asiatiska
kapslingshusen kör stora serier
och ogärna stoppar sina maskiner. Därför vill de sällan hantera
mindre kvantiteter. Eftersom tillväxten har varit hög de senare
åren är leveranstiderna från de
asiatiska kapslingshusen idag
mycket långa.
Kapslarna baseras på en så
kallad ”leadframe” vilket är ett
kopparbleck som IC-kretsarna
monteras på. Det ger kapslar såsom QFP, DIP, DIL QFN.
Ett annat sätt är att ha mönsterkort (laminatbärare). Med denna
typ av bärare får man kapslar som
BGA, CSP, LGA och SIP.
System In Package (SIP)
innebär att ytmonterade passiva
komponenter och nakna chip
kombineras i samma kapsel. Leveransformen ser ut som en BGA
eller LGA, fast modulen kan var
mycket komplex med flera chip.
Dessa kan vara stackade i ett 3Dbyggsätt.
MAK satsar dock främst på
laminatbaserade moduler och
gärna då med RF-prestanda.
Leadframe-baserade lösningar,
Bondningen sker automatiskt, i det här fallet i en kulbondningsmaskin.
ELEKTRONIK I NORDEN 9/2007
som QFN och SON, kan också
tillverkas.
För att få andra typer av leadframe-baserade kapslar måste
dock kunden själva räkna med
själva att bekosta verktygen om
de önskar att tillverka hos MAK.
 
En annan specialitet är vakuumlödning som används särskilt för
chip i RF- och opto-applikationer
– Denna möjlighet har inte
asiaterna, säger Magnus Alsered.
Vanlig lödning med fluss och
pasta ger porer i lödfogen. Med
vakuumlödning får man porfri
lödfog vilket ger en tillförlitligare
fog med bättre prestanda.
En av maskinerna, för att
montera flip-chip, har Magnus
  
När vi besöker MAK är Magnus
Alsered plockar han fram en äldre
(utgången) modell av en BGAmodul, som vi fick följa från
råmaterial till färdig krets. Alla
steg visas manuellt för att vi ska
få en så god inblick vad som sker i
de olika processtegen. Dock sker
bondningen i en automatmaskin,
de manuella bondmaskinerna
används endast för utbildning av
personal.
Råämnet är ett speciallaminat
av FR4 med hög Tg (glasomvandlingstemperatur, dvs den
temperatur då materialet börjar
bli mjukt). Lim dispenseras och
chipet läggs på. Normalt sett kulbondas chipen eftersom metoden
ger den säkraste förbindningen.
Sedan trådbondningarna testats med en dragkraftprovare är
det dags att gjuta in chipet med
epoxi. Det tar ca tre minuter per
substrat i en speciell maskin. Det
är en panel för ett antal kretsar, så
nästa steg är att singulera modulerna till individer.
Bildserien ger några glimtar
från verksamheten. Den växer
och Magnus Alsered har stora
planer för framtida utbyggnad.
Vi återkommer med rapport
under hösten.
 
Här appliceras silverlim manuellt och därefter monteras chip med
hjälp av manuell chipmonterare.
39