BGA-Verpackungstechnologie und traditionelle SMT/SMD

SMT (Surface-Mount-Technologie) wird im Vergleich zur herkömmlichen THT (Through-Hole-Technologie) dargestellt. Im Vergleich zur THT-Bestückung spart die SMT-Bestückung 60 % bis 70 % Platz und reduziert das Gewicht um 70 % bis 80 %, da elektronische Bauteile ohne Bohren direkt auf beiden Seiten der Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board) verlötet werden. Somit spielt die SMT-Bestückung eine bedeutende Rolle bei der Beschleunigung der Miniaturisierung, der Gewichtsreduzierung und der Verringerung der Bauhöhe elektronischer Produkte, was insbesondere auf Fine-Pitch-SMT (Pitch kleiner als 0,65 mm) zurückzuführen ist. Der oben erwähnte Entwicklungstrend lässt sich deutlich an Mobiltelefonen, PCs und Videokameras erkennen. SMDs (Surface-Mount-Devices) sind eine Art von Bauteilen ohne Anschlussdrähte oder mit kurzen Anschlussdrähten, wie z. B. SOP (Small Outline Package), LCC (Leadless Chip Carrier), PLCC (Plastic Leadless Chip Carrier), SOJ (Small Outline J-Lead Package), SOIC (Small Outline Integrated Circuit) und QFP (Quad Flat Package), wobei QFP den Großteil der Anwendungen ausmacht.

Mit der Entwicklung von ICs (integrierten Schaltkreisen) wird jedoch nach immer mehr Funktionen und I/O-Pins gestrebt. Außerdem stellen die Menschen immer höhere Anforderungen an die Miniaturisierung von Elektronikprodukten. Daher ist der Einsatz herkömmlicher SMT-Gehäusetechnologie, etwa durch Verwendung der QFP-Technologie zur Erhöhung der I/O-Pins und Verringerung des Pitch, nicht mehr ausreichend. Die Anschlüsse von QFP sind linear angeordnet, und die Verringerung des Anschlussabstands hat bereits nahezu ihre Grenze erreicht. Mit der stetigen Zunahme der Anzahl der I/O-Pins ist es keine leichte Aufgabe, elektronische Produkte funktional weiterzuentwickeln und gleichzeitig ihr Volumen zu verringern und sie dabei elektronisch sinnvoll und effizient zu gestalten. Um dieses Problem zu lösen, ist eine andere Art von Gehäuse, nämlich die BGA- (Ball Grid Array) Gehäusetechnologie, in der Lage, dieses Problem erfolgreich zu bewältigen und hat Durchbrüche in Fertigung und Anwendung erzielt.

Vergleich zwischen BGA-Verpackungstechnologie und herkömmlicher SMT/SMD

Der Vergleich zwischen der BGA-Gehäusetechnologie und der herkömmlichen SMT/SMD-Technologie kann aus den folgenden Perspektiven erfolgen.

• Vergleich der Leitungsstruktur

Der Vergleich zwischen der BGA-Gehäusetechnologie und herkömmlicher SMT/SMD in Bezug auf die Anschlussstruktur lässt sich in der folgenden Tabelle zusammenfassen.

• Vergleich der Paketgröße

Drei Arten von Verpackungen werden als Vergleichsbeispiele verwendet, deren Parameter in Tabelle 2 unten dargestellt sind.

Basierend auf dem im obigen Diagramm dargestellten Parametervergleich ist offensichtlich, dass BGA die größte Anzahl von Anschlüssen und die kleinste Gehäusegröße aufweist.

• Vergleich der Bestückungsdichte zwischen allen Arten von Gehäusestrukturen

Die Vergleichsdichte der Bestückung zwischen allen Arten von Gehäusestrukturen ist in Tabelle 3 unten zusammengefasst.

• Montageanleitung

Die BGA-Verpackungstechnologie lässt herkömmliche SMT-Gehäuse mit den verstärkten Vorteilen der SMT expandieren. Was Fine-Pitch-Bauteile oder BGA-Gehäusebauteile betrifft, so weisen sie ähnliche Montageverfahren auf, die in der folgenden Abbildung dargestellt sind.

• Montagefehlerquote

Wenn es um die Montagefehlerquote von BGA und QFP geht, lässt sich anhand von über 20 Jahren Montageerfahrung, die in der Fertigungslinie von PCBCart gesammelt wurden, feststellen, dassBGA weist eine geringere Fehlerrate und eine bessere Herstellbarkeit aufals QFP.

• Endkontrolle

Im Vergleich zur Lotpasteninspektion bei BGAs verursacht Fine-Pitch-QFP zusätzliche Kosten aufgrund der Zuverlässigkeitsprüfung. Entsprechend den Eigenschaften der Defekte sollte im Allgemeinen ein automatisches System zur Inspektion von Kurzschlüssen oder Unterbrechungen eingesetzt werden, was die Herstellung von QFP verteuert. Da BGA-Gehäuse eine hohe Produktionseffizienz und eine niedrige Fehlerrate aufweisen, konzentriert sich deren Inspektion nur auf Ausrichtung und Positionierung.

• Überarbeitung

Die Nacharbeitskosten von BGA-Gehäusen sind aus folgenden Gründen deutlich höher als bei QFP:
a.Da es nahezu unmöglich ist, Änderungen vorzunehmen, um einen einzelnen Kurzschluss oder eine einzelne Unterbrechung zu beheben, muss die Beseitigung aller Montagefehler im Zusammenhang mit BGA-Gehäusen vollständig von Nacharbeiten abhängen.
b.Die Nacharbeit von BGA-Gehäusen ist schwieriger als die von QFP, und die Nacharbeit erfordert möglicherweise mehr Ausrüstung und höhere zusätzliche Kosten.
c.BGA-Bauteile funktionieren nach dem Nacharbeiten grundsätzlich nicht mehr, während einige QFP-Bauteile weiterhin verwendet werden können, sofern sie sorgfältig ausgebaut werden.

Beim Vergleich zwischen BGA und herkömmlicher SMT in Bezug auf Nacharbeitstechnologie lässt sich feststellen, dass die Nacharbeit von BGA-Gehäusen mit vollständig durchgeführter Vorheizung erfolgen muss. BGA-Bauteile haben eine ähnliche Vorheiztemperatur wie andere Arten von SMDs, erfordern jedoch eine andere Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs beim Vorheizen. BGA-Bauteile müssen schrittweise mit einer gleichmäßigen Vorheizkurve erwärmt werden.

Außerdem müssen alle Lotkugeln unter BGA-Gehäusen gleichzeitig erhitzt werden. Lötpaste für BGA-Gehäuse muss strikt aufgetragen werden, und Änderungen an Lötverbindungen dürfen nicht vorgenommen werden. Darüber hinaus können BGA-Gehäusebauteile aufgrund ihres großen Pitch bequem eingesetzt werden.

• Reservierte Lötpositionen

Der wesentliche Unterschied zwischen BGA und QFP in Bezug auf die reservierten Lötpositionen liegt im Unterschied zwischen verdeckter Anordnung und verdeckten Anschlüssen. Hinsichtlich der Verbesserung der PCB-Designfähigkeit weisen alle Arten von Gehäusen ihre eigenen Vorteile auf, doch das grundlegendste Kriterium liegt in Leiterbahndichte, Leiterbahnakivität und Gesamtleistung.

Da BGA-Gehäuse über eine gute Wärmeableitungsleistung verfügen, können sie selbst dann, wenn die PCB-Design-Datei einen geringen Abstand zwischen thermischen Komponenten vorgibt, eine Betriebsumgebung mit guter Wärmeableitungsfähigkeit bereitstellen.

• Zuverlässigkeit von Lötverbindungen

Die Zuverlässigkeit von Lötverbindungen und die Bestückungsrate werden von vier Faktoren beeinflusst: der Lötbarkeit der Leiterplatte, der Lötleistung der Bauteile, der Koplanarität der Bauteile und dem Volumen der Lotpaste, die allesamt die Qualität der Endprodukte bestimmen.

Als eine Art neuer mikroelektronischer Verpackungstechnologie wird BGA definitiv QFP ersetzen, um den neuen Anforderungen nach Mehrfachfunktionen und einer hohen Anzahl von I/O-Pins gerecht zu werden.

PCBCart – spezialisiert auf BGA- und andere SMD-Bestückung

Als professioneller Leiterplattenbestücker mit mehr als 20 Jahren Erfahrung ist PCBCart in der Lage, elektronische Bauteile mit verschiedenen Gehäusetypen wie BGA, QFN, QFP, CSP, WLCSP usw. zu bestücken. SMDs, die in der PCBCart-Werkstatt bestückt werden können, beginnen bei 01005, und der minimale Pitch von BGAs kann 0,4 mm betragen, während er bei WLCSP 0,35 mm betragen kann, um dem Miniaturisierungstrend moderner Elektronik gerecht zu werden. Kontaktieren Sie uns gerne für weitere Details zu unserenFortgeschrittene LeiterplattenbestückungService. Kostenvoranschläge sind immer kostenlos und willkommen!

Hilfreiche Ressourcen:
•Unverzichtbare Layout-Tipps für BGA-Chips
•Faktoren, die die Qualität der BGA-Bestückung beeinflussen
•Elemente, die bei der Prozessfähigkeit der BGA-Bestückung sorgfältig berücksichtigt werden sollten
•PCBCart ist auf die Verarbeitung mehrerer Bauteilgehäuse spezialisiert, wie BGA, PBGA, Flip-Chip, CSP und WLCSP