BGA, abreviatura de ball grid array (matriz de bolas), contiene matrices de esferas de estaño dispuestas en una cuadrícula y sus bolas de soldadura actúan como interfaz de conexión entre los CI encapsulados y las PCB. Su conexión se logra mediante la aplicación de la tecnología SMT (surface mount technology, tecnología de montaje en superficie). La definición de BGA se ha publicado desde hace casi 10 años y el encapsulado BGA será aceptado por campos de aplicación cada vez más amplios debido a su excelente capacidad de disipación térmica, sus propiedades eléctricas y su compatibilidad con productos de sistemas de alta eficiencia como resultado de su elevado número de pines, lo cual es en realidad inevitable.
Los encapsulados BGA se han desarrollado en diferentes clasificaciones tras las mejoras y las investigaciones realizadas por numerosas empresas. En la sección restante, este artículo presentará una breve introducción de sus categorías generales, lo que servirá como una referencia amigable para el diseñador a la hora de seleccionar el BGA óptimo para lograr el equilibrio perfecto entre rendimiento y costo.
• PBGA
PBGA, abreviatura de plastic ball grid array, fue inventado por Motorola y ahora ha recibido la mayor atención y aplicaciones. Con resina BT (bismaleimida triazina) utilizada como material de sustrato, junto con la aplicación de tecnologías de sellado OMPAC (over molded pad array carrier) o GTPAC (glob to pad array carrier), la fiabilidad de PBGA ha sido verificada por JEDEC Nivel 3. Hasta ahora, los encapsulados PBGA que contienen de 200 a 500 esferas de soldadura se aplican ampliamente y funcionan mejor en PCB de doble cara.
Imagen citada derefrigeración electrónica
• CBGA
Como lo indica su nombre, los encapsulados CBGA (ceramic ball grid array) aprovechan la cerámica como material de sustrato y bolas de estaño (proporción entre estaño y plomo: 10:90) con un alto punto de fusión. El chip interno depende de C4 (Controlled Collapse Chip Connection) para una conexión perfecta entre el BGA y la PCB. Este tipo de conexión se caracteriza por una excelente conductividad térmica y rendimiento eléctrico. Además, el CBGA posee una excelente fiabilidad, aunque con un costo elevado. Por lo tanto, los encapsulados CBGA son más adecuados para automoción o chips de alta eficiencia.
Imagen citada deMundo de Pruebas y Medición
• TBGA
TBGA, abreviatura de tape ball grid array, es capaz de reducir eficazmente el grosor del encapsulado y proporcionar un excelente rendimiento eléctrico. Además, se puede obtener un excelente efecto de disipación térmica cuando se aplican un disipador de calor y un diseño con el chip orientado hacia abajo. Por lo tanto, el TBGA es adecuado para productos de alta eficiencia con encapsulados delgados. Para chips orientados hacia abajo, se debe seleccionar la tecnología flip chip, mientras que para chips orientados hacia arriba, se debe seleccionar el wire bond. En términos generales, el TBGA presenta un costo más alto que el PBGA.
Imagen citada deMundo de Pruebas y Medición
• EBGA
EBGA (thermal enhanced ball grid array) es otra forma de PBGA cuya única diferencia en términos de estructura es que se añade un disipador de calor. El chip se adhiere directamente al disipador con la cara hacia abajo y la conexión eléctrica entre el chip y la PCB se realiza mediante wire bond. Su método de sellado es el siguiente: se construye un dique sobre el sustrato alrededor del chip y luego se utiliza un compuesto líquido. La imagen citada a continuación es un buen ejemplo de EBGA.
Imagen citada deComponentes prácticos
• FC-BGA
FC-BGA es la abreviatura de flip chip ball grid array. Similar al CBGA en términos de estructura, pero con resina BT utilizada para reemplazar el sustrato cerámico, el FC-BGA ahorra más costos. Además, el flip chip es capaz de acortar las trayectorias de los circuitos internos, mejorando efectivamente el rendimiento eléctrico. El material utilizado en los bumps metálicos empleados por el flip chip aprovecha en la mayoría de los casos una proporción de estaño y plomo de 63:37, de modo que este tipo de material presenta una gran tensión superficial en estado de fusión. Como resultado, los chips pueden ser llevados a las posiciones correctas sin necesidad de aplicar una máquina de alineación de flip chip de alta precisión.
Imagen citada deShipco Circuits
• MBGA
MBGA, abreviatura de metal ball grid array, fue desarrollado por Olin utilizando cerámica metálica como sustrato. Los circuitos sobre el sustrato se fabrican mediante recubrimiento por sputtering, con el lado del chip orientado hacia abajo y unión por hilo como conexión interna. MBGA también puede proporcionar un excelente rendimiento eléctrico y un efecto de disipación térmica.
• Micro BGA
Micro BGA es un tipo de encapsulado con un tamaño equivalente al de los chips, desarrollado por Tessera. El Micro BGA funciona con el lado del chip orientado hacia abajo y utiliza una cinta de encapsulado como sustrato. Entre el chip y la cinta se coloca una capa de elastómero para liberar la tensión causada por la expansión térmica. La conexión entre la cinta y el chip aprovecha pines especiales de plata con un recubrimiento de oro, mientras que la conexión entre la placa principal y el entorno externo se realiza a través de BGA. La ventaja esencial del micro BGA radica en su miniaturización y ligereza, lo que conduce a su amplia aplicación en productos limitados por el espacio. Además, es especialmente adecuado para productos de almacenamiento con un bajo número de pines.
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Recursos útiles
•Cuatro pasos para conocer el BGA
•Una introducción a la tecnología de encapsulado BGA
•Factores que afectan la calidad del ensamblaje BGA
•Requisitos sobre los archivos de diseño para garantizar un montaje BGA eficiente
•Cómo obtener una cotización precisa para sus necesidades de ensamblaje BGA
