Koleksi

Bola Grid Array, BGA

Bola Grid Array, BGA

Ball Grid Array telah menjadi semakin popular untuk IC SMD yang memerlukan sambungan kepadatan tinggi. Dengan menggunakan bahagian bawah pakej IC dan bukannya sambungan di sekitarnya, ini membolehkan kepadatan sambungan dikurangkan, menyederhanakan susun atur PCB.

Masalah utama penggunaan pakej IC SMD BGA ialah penggunaan cip di bahagian bawah bermaksud bahawa akses langsung ke sambungan tidak mungkin dilakukan, menjadikan pematerian, penyolderan dan pemeriksaan lebih sukar. Namun dengan peralatan pengeluaran PCB utama, masalah ini mudah diatasi dan kebolehpercayaan dan prestasi keseluruhan dapat ditingkatkan.

Rasional penggunaan BGA

Ada alasan untuk pengenalan dan penggunaan array grid bola, BGA cukup mudah karena ada masalah dengan teknologi lain. Pakej gaya pakej quad flat konvensional mempunyai pin yang sangat nipis dan jarak dekat. Konfigurasi ini menimbulkan sejumlah kesulitan.

  • Kerosakan: Pin pada QFP secara semula jadi sangat tipis dan jaraknya bermaksud bahawa kedudukannya perlu dikawal dengan sangat ketat. Kesalahan kesalahan boleh menyebabkan mereka diganti dan apabila ini berlaku, mereka hampir mustahil untuk dipulihkan. IC yang menggunakan bilangan pin tinggi cenderung sangat mahal, jadi ini boleh menjadi masalah utama.
  • Ketumpatan pin: Dari sudut pandang reka bentuk, ketumpatan pin sedemikian rupa sehingga mengambil trek dari IC juga terbukti bermasalah kerana mungkin ada kesesakan di beberapa daerah.
  • Proses pematerian Memandangkan jarak pin QFP yang sangat dekat, diperlukan kawalan proses pematerian yang sangat berhati-hati jika tidak, kenalan dapat dihubungkan dengan mudah.

Pakej BGA dikembangkan untuk mengatasi masalah ini, dan meningkatkan kebolehpercayaan dari sendi yang dipateri. Akibatnya BGA digunakan secara meluas dan proses dan peralatan telah dikembangkan untuk mengatasi masalah penggunaannya.

Ball Grid Array BGA bertujuan

Ball Grid Array dikembangkan untuk memberikan sejumlah manfaat kepada pengeluar peralatan IC dan juga memberi manfaat kepada pengguna peralatan akhirnya. Beberapa faedah BGA berbanding teknologi lain termasuk:

  • Penggunaan ruang papan litar bercetak dengan cekap, membolehkan sambungan dibuat di bawah pakej SMD dan bukan hanya di sekitar pinggirannya
  • Peningkatan prestasi terma dan elektrik. Pakej BGA dapat menawarkan daya dan permukaan tanah untuk induktansi rendah dan jejak impedans terkawal untuk isyarat serta dapat mengarahkan haba melalui pad, dll.
  • Peningkatan hasil pembuatan sebagai hasil daripada pematerian yang bertambah baik. BGA membolehkan jarak yang luas antara sambungan serta tahap pematerian yang lebih baik.
  • Mengurangkan ketebalan bungkusan yang merupakan kelebihan besar apabila banyak pemasangan perlu dibuat lebih nipis, mis. telefon bimbit, dll.
  • Kebolehkerjaan semula yang lebih baik hasil daripada saiz pad yang lebih besar, dll.

Kelebihan ini bermaksud bahawa walaupun terdapat keraguan awal mengenai bungkusan itu, ia memberikan beberapa penambahbaikan yang berguna dalam banyak keadaan ..

Apakah pakej BGA?

Ball Grid Array, BGA, menggunakan pendekatan yang berbeza untuk sambungan yang digunakan untuk sambungan permukaan yang lebih konvensional. Pakej lain seperti pakej quad flat, QFP, menggunakan sisi pakej untuk sambungan. Ini bermaksud bahawa terdapat ruang yang terhad untuk pin yang harus dijarakkan sangat dekat dan dibuat lebih kecil untuk menyediakan tahap kesambungan yang diperlukan. Ball Grid Array, BGA, menggunakan bahagian bawah pakej, di mana terdapat kawasan yang cukup banyak untuk sambungan.

Pin diletakkan dalam corak grid (dengan itu nama Ball Grid Array) di permukaan bawah pembawa cip. Selain daripada mempunyai pin untuk menghubungkan, bantalan dengan bola solder digunakan sebagai kaedah penyambungan. Pada papan litar bercetak, PCB, tempat perangkat BGA dipasang, terdapat set pad tembaga yang sesuai untuk menyediakan sambungan yang diperlukan.

Selain peningkatan dalam penyambungan, BGA mempunyai kelebihan lain. Mereka menawarkan ketahanan haba yang lebih rendah antara cip silikon itu sendiri daripada peranti pek rata quad. Ini membolehkan haba yang dihasilkan oleh litar bersepadu di dalam bungkusan dibawa keluar dari peranti ke PCB lebih cepat dan lebih berkesan. Dengan cara ini, alat BGA dapat menghasilkan lebih banyak haba tanpa memerlukan langkah penyejukan khas.

Sebagai tambahan kepada fakta bahawa konduktor berada di bahagian bawah pembawa cip bermaksud bahawa petunjuk di dalam cip lebih pendek. Oleh itu, tahap induktansi plumbum yang tidak diingini lebih rendah, dan dengan cara ini, peranti Ball Grid Array mampu menawarkan tahap prestasi yang lebih tinggi daripada rakan QFP mereka.

Jenis pakej BGA

Untuk memenuhi pelbagai keperluan untuk berbagai jenis pemasangan dan peralatan, sejumlah varian BGA telah dikembangkan.

  • MAPBGA - Array Bola Grid Proses Array Dibentuk: Pakej BGA ini ditujukan untuk peranti berprestasi rendah hingga prestasi pertengahan yang memerlukan pembungkusan dengan induktansi rendah, kemudahan pemasangan permukaan. Ia memberikan pilihan kos rendah dengan jejak kecil dan tahap kebolehpercayaan yang tinggi.
  • PBGA - Susunan Kotak Bola Plastik: Pakej BGA ini ditujukan untuk peranti berprestasi pertengahan hingga tinggi yang memerlukan induktansi rendah, kemudahan pemasangan permukaan, biaya yang relatif rendah, dan juga mempertahankan tahap kebolehpercayaan yang tinggi. Ia mempunyai beberapa lapisan tembaga tambahan dalam substrat yang membolehkan peningkatan tahap pelesapan daya ditangani.
  • TEPBGA - Array Grid Bola Plastik yang Disempurnakan secara Thermal: Pakej ini memberikan tahap pelesapan haba yang jauh lebih tinggi. Ia menggunakan pesawat tembaga tebal di substrat untuk menarik haba dari die ke papan pelanggan.
  • TBGA - Array Grid Bola Pita: Pakej BGA ini adalah penyelesaian kelas menengah hingga tinggi untuk aplikasi yang memerlukan prestasi terma tinggi tanpa heatsink luaran.
  • PoP - Pakej pada Pakej: Pakej ini boleh digunakan dalam aplikasi di mana ruang berada pada premium yang sebenarnya. Ia memungkinkan untuk menyusun pakej memori di atas peranti asas.
  • MicroBGA: Seperti namanya jenis pakej BGA ini lebih kecil daripada pakej BGA standard. Terdapat tiga nada yang berlaku di industri ini: 0.65, 0.75 dan 0.8mm.

Perhimpunan BGA

Ketika BGA pertama kali diperkenalkan, pemasangan BGA adalah salah satu masalah utama. Dengan pembalut tidak dapat diakses dengan cara biasa, pemasangan BGA akan mencapai standard yang dapat dicapai dengan paket SMT yang lebih tradisional. Sebenarnya, walaupun pematerian nampaknya menjadi masalah untuk peranti Ball Grid Array, BGA, didapati kaedah reflow standard sangat sesuai untuk peranti ini dan kebolehpercayaan bersama sangat baik. Sejak itu kaedah pemasangan BGA bertambah baik, dan secara amnya didapati bahawa pematerian BGA sangat dipercayai.

Dalam proses pematerian, pemasangan keseluruhan kemudian dipanaskan. Bola solder mempunyai jumlah pateri yang sangat terkawal, dan apabila dipanaskan dalam proses pematerian, solder mencair. Ketegangan permukaan menyebabkan pateri lebur menahan bungkusan dalam pelarasan yang betul dengan papan litar, sementara pateri menyejuk dan padat. Komposisi aloi pateri dan suhu pematerian dipilih dengan berhati-hati agar pateri tidak mencair sepenuhnya, tetapi tetap separa cair, yang membolehkan setiap bola tetap terpisah dari jirannya.

Oleh kerana banyak produk sekarang menggunakan paket BGA sebagai standard, kaedah pemasangan BGA kini sudah mapan dan dapat ditampung oleh kebanyakan pengeluar dengan mudah. Oleh itu, seharusnya tidak ada keprihatinan tentang penggunaan perangkat BGA dalam reka bentuk.

Ball Grid Array, BGA, pemeriksaan

Salah satu masalah dengan peranti BGA adalah tidak dapat melihat sambungan yang disolder menggunakan kaedah optik. Akibatnya ada beberapa kecurigaan tentang teknologi ketika pertama kali diperkenalkan dan banyak pengeluar melakukan ujian untuk memastikan mereka dapat menyolder perangkat dengan memuaskan. Masalah utama dengan pematerian alat Ball Grid Array, ialah kepanasan yang mencukupi mesti digunakan untuk memastikan bahawa semua bola di grid mencair cukup sehingga setiap sendi dapat dibuat dengan memuaskan.

Sendi tidak dapat diuji sepenuhnya dengan memeriksa prestasi elektrik. Ada kemungkinan sambungan itu tidak dibuat dengan secukupnya dan lama-kelamaan ia akan gagal. Satu-satunya kaedah pemeriksaan yang memuaskan adalah menggunakan pemeriksaan sinar-X kerana kaedah pemeriksaan ini dapat melihat melalui peranti pada sendi yang disolder di bawahnya. Apabila profil haba untuk mesin pemateri dipasang dengan betul, BGA solder peranti sangat baik dan sedikit masalah yang dihadapi, sehingga memungkinkan pemasangan BGA untuk kebanyakan aplikasi.

Ball Grid Array, BGA mengolah semula

Seperti yang dijangkakan, tidak mudah untuk mengolah semula papan yang mengandungi BGA kecuali peralatan yang betul tersedia. Sekiranya BGA disyaki rosak, maka kemungkinan mengeluarkan peranti. Ini dicapai dengan memanaskan peranti secara tempatan untuk mencairkan pateri di bawahnya.

Dalam proses kerja semula BGA, pemanasan sering dicapai dikeluarkan di stesen kerja semula yang khusus. Ini terdiri dari jig yang dilengkapi dengan pemanas inframerah, termokopel untuk memantau suhu dan alat vakum untuk mengangkat bungkusan. Perhatian yang baik diperlukan untuk memastikan bahawa hanya BGA yang dipanaskan dan dikeluarkan. Peranti lain yang berdekatan perlu terjejas sekecil mungkin jika tidak, ia mungkin rosak.

Pembaikan BGA / reballing BGA

Setelah dikeluarkan, BGA boleh diganti dengan yang baru. Kadang-kadang mungkin untuk memperbaiki atau memperbaiki BGA yang telah dilepaskan. Pembaikan BGA ini mungkin merupakan cadangan yang menarik jika cipnya mahal dan ia dikenali sebagai alat yang berfungsi setelah dikeluarkan. Melakukan pembaikan BGA perlu mengganti bola solder dalam proses yang dikenali sebagai reballing. Pembaikan BGA ini dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa bola pateri siap pakai kecil yang dihasilkan dan dijual untuk tujuan ini.

Terdapat banyak organisasi yang telah ditubuhkan dengan peralatan khusus untuk melakukan reballing BGA ini.

BGA, teknologi array grid bola telah mapan. Walaupun nampaknya ada masalah dengan kurangnya akses ke kontak, telah ditemukan kaedah yang sesuai untuk mengatasi masalah ini. Susun atur PCB dan kebolehpercayaan papan telah diperbaiki kerana kepadatan trek dan pin telah berkurang, dan selain itu pematerian ini menjadi lebih dipercayai dan teknik reflow infra-red telah diperhalusi untuk membolehkan pematerian yang boleh dipercayai. Begitu juga pemeriksaan papan yang menggunakan BGA dapat menggunakan pemeriksaan sinar-X, AXI, dan selain itu teknik kerja semula ini telah dikembangkan. Hasilnya, penggunaan teknologi BGA telah menghasilkan peningkatan kualiti dan kebolehpercayaan secara keseluruhan.

Tonton videonya: SMD soldering by hot air (November 2020).