Quattro passaggi per conoscere il BGA

Ti senti stordito di fronte a certi brevi termini come SMT, LED, CMRR, CCD o persinoPCBQuesti termini brevi rendono le nostre comunicazioni semplici, comode e veloci, ma a volte portano anche a una rapida perdita di memoria riguardo al loro concetto. Questo articolo condividerà informazioni dettagliate sul BGA.

Che cos'è il BGA?

Abbreviazione diArray di sfere di saldatura, il suo aspetto deriva dalle aspettative delle persone nei confronti dei prodotti elettronici con numerose funzioni, alte prestazioni, dimensioni ridotte e peso leggero. Per raggiungere questo obiettivo, il mercato richiede chip a circuito integrato (IC) complessi ma di piccole dimensioni, che possano alla fine ottenere una maggiore densità di I/O nel packaging. Per questo motivo, sono molto richiesti metodi di packaging ad alta densità e basso costo, tra cui il BGA è uno di questi.

Il BGA è fondamentalmente una forma ditecnologia a montaggio superficiale (SMT)o un tipo di package per montaggio superficiale per circuiti integrati. Normalmente, i package convenzionali per montaggio superficiale utilizzano i lati del package per la connessione, ottenendo un’area limitata per il collegamento dei pin. Tuttavia, il package BGA utilizza la parte inferiore per la connessione e può offrire più spazio per i collegamenti, il che rende possibile l’alta densità dei PCB e le elevate prestazioni dei prodotti elettronici.

Vantaggi del BGA

1.Uso altamente efficace dello spazio del PCB. L'utilizzo del packaging BGA implica che la partecipazione di un numero minore di componenti e ingombri più ridotti contribuiscano anche a risparmiare spazio sui PCB personalizzati, il che aumenta notevolmente l'efficacia dell'utilizzo dello spazio sul PCB.

2.Aumento delle prestazioni termiche ed elettriche. Poiché le dimensioni ridotte del PCB basato sul packaging BGA consentono una dissipazione del calore più agevole, quando il wafer di silicio è montato sulla parte superiore, la maggior parte del calore può essere trasmessa verso il basso alle griglie a sfera. Quando il wafer di silicio è montato nella parte inferiore, il retro del wafer di silicio è collegato alla parte superiore del package, il che è considerato uno dei migliori metodi di dissipazione del calore. Il packaging BGA non ha pin che possano piegarsi o rompersi, il che lo rende sufficientemente stabile affinché le prestazioni elettriche possano essere garantite su larga scala.

3.Aumento delle rese di produzione basato sul miglioramento della saldaturaLa maggior parte dei pad di packaging BGA sono relativamente grandi, il che rende facile e conveniente saldare su un'ampia area in modo cheVelocità di fabbricazione dei PCBaumenta con il miglioramento delle rese di produzione. Inoltre, con pad di saldatura più grandi, è più comodo eseguire il rework.

4.Meno Danni PortaI terminali BGA sono costituiti da sfere di saldatura solide che non possono essere facilmente danneggiate durante il processo di funzionamento.

5.Costo inferioreTutti i vantaggi illustrati sopra contribuiscono a ridurre i costi. L’uso altamente efficiente dello spazio sul PCB offre l’opportunità di risparmiare materiale, mentre il miglioramento delle prestazioni termiche ed elettriche aiuta a garantire la qualità dei componenti elettronici e a ridurre la probabilità di difetti.

Famiglie BGA

Esistono principalmente tre tipi di BGA: PBGA (plastic ball grid array), CBGA (ceramic ball grid array) e TBGA (tape ball grid array).
•PBGANormalmente, il laminato in resina BT/vetro è utilizzato come substrato e la plastica come materiale di incapsulamento. Le sfere di saldatura possono essere classificate in saldature con piombo e senza piombo. Non è necessaria altra saldatura per collegare le sfere di saldatura al corpo dell’incapsulamento.
•CBGAIl CBGA ha la storia più lunga tra i tre tipi di BGA. Il materiale del substrato è ceramica multistrato. Il coperchio metallico è saldato sul substrato mediante saldatura di incapsulamento per proteggere il chip, i terminali e il pad. Come materiale delle sfere di saldatura viene utilizzata una saldatura eutettica ad alta temperatura.
•TBGA. TBGA è una struttura con una cavità. Esistono due tipi di interconnessioni tra chip e substrato: giunzione a saldatura invertita e giunzione a filo.

La seguente tabella mostra un confronto tra vantaggi e svantaggi di questi tre tipi di BGA.

Fase n. 4: Ispezione del BGA

Ispezione a raggi Xè ampiamente utilizzato per ispezionare la qualità dei BGA. Con i raggi X come sorgente, ispeziona le caratteristiche nascoste degli oggetti o prodotti target. Ecco i 4 principali parametri di ispezione ottenuti tramite la tecnologia di laminografia a raggi X:
•Posizione dei centri dei giunti di saldaturaLe posizioni relative dei centri dei giunti di saldatura possono riflettere le posizioni dei componenti elettronici sul pad del PCB.
•Raggio del giunto di saldatura: La misurazione del raggio del giunto di saldatura mostra la quantità di stagno nei giunti di saldatura su uno specifico strato. La misura del raggio sullo strato dei pad indica qualsiasi variazione causata nel processo di serigrafia della pasta e dall’inquinamento dei pad. La misurazione del raggio sullo strato del livello delle sfere indica i problemi di coplanarità dei giunti di saldatura relativi a componenti o PCB sporgenti.
•Lo spessore della saldatura su ciascun anello che si ottiene avendo il giunto di saldatura come centro: La misurazione dello spessore dell’anello indica la distribuzione della saldatura nei giunti saldati. Questo parametro viene utilizzato per valutare l’umidità e la presenza di vuoti.
•Deviazione dalla forma circolare. Indica l’uniformità della distribuzione della saldatura attorno ai giunti di saldatura, l’autoriposizionamento e l’umidità.

Questi quattro parametri esaminati sono piuttosto significativi per determinare l’integrità della struttura del giunto di saldatura e per comprendere le prestazioni di ciascuna fase nel processo di realizzazione della tecnologia di assemblaggio BGA. Conoscere le informazioni fornite nel processo di assemblaggio BGA e la relazione tra queste ispezioni fisiche consente di prevenire gli spostamenti e migliorare il processo, in modo da eliminare i difetti. Inoltre, l’ispezione mediante laminografia a raggi X può essere utilizzata per individuare i difetti che si verificano in qualsiasi fase del processo di assemblaggio BGA.

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Risorse utili
•Introduzione al servizio di assemblaggio di circuiti PCBCart
•L'importanza della tecnologia di ispezione a raggi X
•6 modi efficaci per ridurre i costi di assemblaggio PCB senza sacrificare la qualità