Quatre étapes pour connaître le BGA

Vous vous sentez étourdi face à certains acronymes tels que SMT, LED, CMRR, CCD ou mêmePCB? Ces termes abrégés rendent nos communications simples, pratiques et rapides, mais ils entraînent parfois une perte rapide de mémoire quant à leur concept. Cet article partagera des informations détaillées sur le BGA.

Qu’est-ce que le BGA ?

Abréviation deBoîtier à billesson apparence découle des attentes des consommateurs envers les produits électroniques dotés de nombreuses fonctions, de hautes performances, d’une petite taille et d’un poids léger. Pour atteindre cet objectif, le marché exige des circuits intégrés (CI) complexes mais de petite taille, capables d’augmenter la densité d’E/S au niveau de l’encapsulation. Pour cette raison, des méthodes d’encapsulation à haute densité et à faible coût sont fortement demandées, et le BGA en est une.

Le BGA est essentiellement une forme detechnologie de montage en surface (SMT)ou un type de boîtier de montage en surface pour circuits intégrés. Normalement, les boîtiers de montage en surface classiques utilisent les côtés des boîtiers pour la connexion, ce qui offre une surface limitée pour la connexion des broches. Cependant, le boîtier BGA utilise la face inférieure pour la connexion et permet de disposer de plus d’espace pour les connexions, ce qui rend possible la haute densité des circuits imprimés et les hautes performances des produits électroniques.

Avantages du BGA

1.Utilisation hautement efficace de l’espace du PCB. L’utilisation du boîtier BGA implique que la participation de moins de composants et des empreintes plus petites contribuent également à économiser de l’espace sur les PCB personnalisés, ce qui augmente fortement l’efficacité de l’utilisation de l’espace du PCB.

2.Augmentation des performances thermiques et électriques. En raison de la petite taille des circuits imprimés basés sur le boîtier BGA, la chaleur peut être dissipée plus facilement. Lorsque la tranche de silicium est montée sur le dessus, la majeure partie de la chaleur peut être transmise vers le bas jusqu’aux billes de soudure. Lorsque la tranche de silicium est montée en dessous, l’arrière de la tranche de silicium est relié au dessus du boîtier, ce qui est considéré comme l’une des meilleures méthodes de dissipation thermique. Le boîtier BGA ne comporte pas de broches susceptibles d’être pliées ou cassées, ce qui le rend suffisamment stable pour garantir les performances électriques à grande échelle.

3.Augmentation des rendements de fabrication basée sur l’amélioration du brasage. La plupart des pastilles de boîtiers BGA sont relativement grandes, ce qui rend facile et pratique la soudure sur une grande surface de sorte queVitesse de fabrication des circuits imprimésaugmente à mesure que les rendements de fabrication s’améliorent. De plus, avec des pastilles de soudure plus grandes, il est plus facile d’y effectuer des retouches.

4.Moins de pistes de dommages. Les broches BGA sont constituées de billes de soudure pleines qui ne peuvent pas être facilement endommagées lors du processus d’utilisation.

5.Coût inférieur. Tous les avantages présentés ci-dessus contribuent à réduire les coûts. L’utilisation hautement efficace de l’espace du circuit imprimé offre la possibilité d’économiser des matériaux, tandis que l’amélioration des performances thermiques et électriques aide à garantir la qualité des composants électroniques et à diminuer le risque de défauts.

Familles BGA

Il existe principalement trois types de BGA : PBGA (plastic ball grid array), CBGA (ceramic ball grid array) et TBGA (tape ball grid array).
•PBGANormalement, le stratifié en résine/verre BT est utilisé comme substrat, et le plastique comme matériau d’encapsulation. Les billes de soudure peuvent être classées en billes de soudure au plomb et sans plomb. Aucun autre soudage n’est nécessaire pour connecter les billes de soudure au corps du boîtier.
•CBGALe CBGA possède la plus longue histoire parmi les trois types de BGA. Le matériau du substrat est une céramique multicouche. Un couvercle métallique est soudé sur le substrat au moyen d’une brasure d’assemblage afin de protéger la puce, les connexions et les pastilles. Une brasure eutectique à haute température est utilisée comme matériau pour les billes de soudure.
•TBGA. Le TBGA est une structure avec une cavité. Il existe deux types d’interconnexions entre la puce et le substrat : le brasage inversé et le bonding par fil.

Le tableau suivant présente une comparaison des avantages et des inconvénients entre ces trois types de BGA.

Étape 4 : Inspection du BGA

Inspection par rayons Xest largement utilisé pour inspecter la qualité des BGA. Utilisant les rayons X comme source, il inspecte les caractéristiques cachées des objets ou produits cibles. Voici les 4 principaux paramètres d’inspection obtenus grâce à la technologie de laminographie par rayons X :
•Position des centres de joints de soudure: Les positions relatives des centres de joints de soudure peuvent refléter les positions des composants électroniques sur le pad du PCB.
•Rayon du joint de soudure: La mesure du rayon des joints de soudure indique la quantité de soudure dans les joints de soudure sur une couche spécifique. La mesure du rayon sur la couche de pastille indique toute modification causée par le procédé de sérigraphie de pâte et la contamination des pastilles. La mesure du rayon sur la couche de niveau de bille indique les problèmes de coplanarité des joints de soudure concernant les composants ou les PCB dépassant les tolérances.
•L’épaisseur de la soudure sur chaque boucle obtenue en prenant le joint de soudure comme centre: La mesure de l’épaisseur de la boucle indique la répartition de la brasure dans les joints de soudure. Ce paramètre est utilisé pour évaluer l’humidité et la présence de vides.
•Écart par rapport à la forme circulaire. Il indique l’uniformité de la répartition de la brasure autour des joints soudés, l’autorégistration et l’humidité.

Les quatre paramètres examinés sont tout à fait significatifs pour déterminer l’intégrité de la structure du joint de soudure et pour comprendre la performance de chaque étape dans le processus de mise en œuvre de la technique d’assemblage BGA. Connaître les informations fournies au cours du processus d’assemblage BGA et la relation entre ces inspections physiques permet d’empêcher les déplacements et d’améliorer la technique afin d’éliminer les défauts. De plus, l’inspection par laminographie aux rayons X peut être utilisée pour indiquer les défauts survenant à n’importe quelle étape du processus d’assemblage BGA.

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Ressources utiles
•Présentation du service d’assemblage de circuits PCBCart
•L’importance de la technologie d’inspection par rayons X
•6 moyens efficaces de réduire le coût d’assemblage des PCB sans sacrifier la qualité