Schwindelig angesichts einiger kurzer Begriffe wie SMT, LED, CMRR, CCD oder sogarLeiterplatteDiese kurzen Begriffe machen unsere Kommunikation einfach, bequem und schnell, führen aber manchmal dazu, dass wir ihre Bedeutung schnell wieder vergessen. Dieser Artikel wird ausführliche Informationen über BGA vermitteln.
Abkürzung fürBall-Grid-Arraysein Erscheinungsbild resultiert aus den Erwartungen der Menschen an elektronische Produkte mit zahlreichen Funktionen, hoher Leistung, kleiner Größe und geringem Gewicht. Um dieses Ziel zu erreichen, verlangt der Markt nach komplexen, aber kompakten integrierten Schaltkreisen (IC-Chips), die letztendlich eine erhöhte Packaging-I/O-Dichte ermöglichen können. Aus diesem Grund besteht ein großer Bedarf an hochdichten, kostengünstigen Verpackungsmethoden, wobei BGA eine davon ist.
BGA ist im Grunde eine Form vonOberflächenmontagetechnologie (SMT)oder eine Art von oberflächenmontierter Verpackung für ICs. Normalerweise nutzen herkömmliche SMD-Gehäuse die Seiten der Gehäuse für die Verbindung, wodurch nur eine begrenzte Fläche für die Anschlüsse zur Verfügung steht. Das BGA-Gehäuse hingegen nutzt die Unterseite für die Verbindung, wodurch mehr Platz für Anschlüsse bereitgestellt wird. Dies ermöglicht eine hohe Packungsdichte von Leiterplatten und eine hohe Leistungsfähigkeit elektronischer Produkte.
1.Hocheffiziente Nutzung des LeiterplattenraumsDie Verwendung von BGA-Gehäusen bedeutet, dass die geringere Anzahl beteiligter Komponenten und kleinere Grundflächen ebenfalls dazu beitragen, Platz auf kundenspezifischen Leiterplatten zu sparen, was die Effektivität der Leiterplattenfläche deutlich erhöht.
2.Steigerung der thermischen und elektrischen LeistungDa die Leiterplatte (PCB) mit BGA-Gehäuse sehr klein ist, kann Wärme leichter abgeführt werden. Wenn der Siliziumwafer oben montiert ist, kann der Großteil der Wärme nach unten zu den Kugelkontakten (Ball Grids) geleitet werden. Wenn der Siliziumwafer unten montiert ist, ist die Rückseite des Siliziumwafers mit der Oberseite des Gehäuses verbunden, was als eine der besten Methoden zur Wärmeableitung gilt. Das BGA-Gehäuse besitzt keine Pins, die sich verbiegen oder brechen können, wodurch es ausreichend stabil wird, um die elektrische Leistung in großem Maßstab sicherzustellen.
3.Steigerung der Fertigungsausbeute durch Verbesserungen beim LötenDie meisten BGA-Gehäusepads sind relativ groß, was das Löten auf einer großen Fläche einfach und bequem macht, sodassLeiterplatten-Fertigstellungsgeschwindigkeitsteigt mit verbesserten Fertigungsausbeuten. Außerdem ist es mit größeren Lötpads einfacher, Nacharbeiten daran durchzuführen.
4.Weniger SchadensfälleBGA-Anschlüsse bestehen aus massiven Lötperlen, die im Betrieb nicht leicht beschädigt werden können.
5.Geringere KostenAlle oben aufgeführten Vorteile tragen zu geringeren Kosten bei. Die hocheffiziente Nutzung des Leiterplattenraums bietet die Möglichkeit, Material einzusparen, während die Verbesserung der thermischen und elektrischen Leistung dazu beiträgt, die Qualität der elektronischen Bauteile sicherzustellen und die Wahrscheinlichkeit von Defekten zu verringern.
Es gibt hauptsächlich drei Arten von BGAs: PBGA (Plastic Ball Grid Array), CBGA (Ceramic Ball Grid Array) und TBGA (Tape Ball Grid Array).
•PBGANormalerweise wird BT-Harz/Glas-Laminat als Substrat und Kunststoff als Verpackungsmaterial verwendet. Lotkugeln können in bleihaltiges und bleifreies Lot unterteilt werden. Es wird kein weiteres Lot benötigt, um die Lotkugeln mit dem Gehäuse zu verbinden.
•CBGACBGA hat die längste Geschichte unter den drei Arten von BGAs. Das Substratmaterial ist mehrlagige Keramik. Die Metallabdeckung wird mithilfe von Verpackungslot auf das Substrat gelötet, um den Chip, die Anschlüsse und die Lötpads zu schützen. Hochtemperatur-Eutektikumlot wird als Material für die Lotkugeln verwendet.
•TBGA. TBGA ist eine Struktur mit einem Hohlraum. Es gibt zwei Arten von Verbindungen zwischen Chip und Substrat: invertierte Lötverbindung und Leiterverbindung.
Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich der Vor- und Nachteile dieser drei Arten von BGAs.
| Vorteile | Nachteile | |
| PBGA | • Hervorragende thermische Kompatibilität mit der Leiterplatte • Fähigkeit zur automatischen Registrierung; • Niedrige Kosten; • Hervorragende elektrische Leistung; |
• Empfindlich gegenüber Feuchtigkeit; |
| CBGA | • Hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit; • Gute elektrische Isolationsfähigkeit • Hohe Verpackungsdichte • Hohe Wärmeableitungsfähigkeit |
• Schlechte thermische Kompatibilität mit der Leiterplatte; • Hohe Kosten • Schlechte Autoregistrierungsfunktion |
| TBGA | • Hervorragende thermische Kompatibilität mit der Leiterplatte (PCB); • Fähigkeit zur automatischen Registrierung; • Niedrigste Kosten; • Bessere Wärmeableitung als PBGA |
• Empfindlich gegenüber Feuchtigkeit • Relativ geringe Zuverlässigkeit |
Röntgeninspektionwird häufig zur Überprüfung der Qualität von BGAs eingesetzt. Mit Röntgenstrahlen als Quelle werden verborgene Merkmale von Zielobjekten oder Produkten inspiziert. Hier sind die 4 wichtigsten Prüfparameter, die durch die Röntgen-Laminographie-Technologie gewonnen werden:
•Position der Lötstellenzentren: Die relativen Positionen der Lötstellenmittelpunkte können die Positionen der elektronischen Bauteile auf den PCB-Pads widerspiegeln.
•Lötstellenradius: Die Messung des Lötstellenradius zeigt die Anzahl des Lots in den Lötstellen auf einer bestimmten Lage. Die Radiusmessung auf der Pad-Lage weist auf jede Veränderung hin, die im Prozess des Pastenschablonendrucks und durch Pad-Verschmutzung verursacht wird. Die Radiusmessung auf der Ball-Level-Lage weist auf Koplanaritätsprobleme der Lötstellen in Bezug auf überstehende Bauteile oder Leiterplatten hin.
•Die Dicke des Lots auf jeder Schlaufe, die mit der Lötstelle als Mittelpunkt erhalten wird: Die Messung der Schlaufenstärke zeigt die Verteilung des Lots in Lötverbindungen an. Dieser Parameter wird verwendet, um die Feuchtigkeit und das Vorhandensein von Lunkern zu beurteilen.
•Abweichung von der Kreisform. Es zeigt die gleichmäßige Verteilung des Lots um die Lötstellen, die automatische Registrierung und die Feuchtigkeit an.
Diese vier untersuchten Parameter sind von großer Bedeutung, um die Integrität der Lötstellenstruktur zu bestimmen und die Leistung jedes einzelnen Schrittes im Prozess der Umsetzung des BGA-Montageverfahrens zu verstehen. Die Kenntnis der im Verlauf der BGA-Montage bereitgestellten Informationen und des Zusammenhangs zwischen diesen physikalischen Prüfungen ermöglicht es, Lageverschiebungen zu verhindern und das Verfahren zu verbessern, um Defekte zu beseitigen. Darüber hinaus kann die Röntgen-Laminographieprüfung eingesetzt werden, um Defekte anzuzeigen, die in jedem beliebigen Schritt des BGA-Montageprozesses auftreten.
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