Era maklumat moden telah menyaksikan perkembangan pesat industri elektronik, menjadikan produk elektronik seperti komputer dan telefon bimbit semakin meluas. Orang ramai mula mempunyai permintaan yang semakin meningkat dari segi fungsi dan prestasi produk elektronik, manakala pada masa yang sama menuntut pengurangan dari segi saiz dan berat. Sehingga kini, pelbagai fungsi, ringan dan peminiaturan telah menjadi arah aliran utama dalam pembangunan produk elektronik moden. Untuk mencapai matlamat ini, saiz ciri cip IC (litar bersepadu) perlu dikecilkan dengan tahap kerumitannya yang sentiasa meningkat. Akibatnya, bilangan I/O mula meningkat dan ketumpatan I/O bagi pembungkusan juga mula meningkat. Bagi menyesuaikan diri dengan keperluan pembangunan ini, beberapa teknologi pembungkusan berketumpatan tinggi yang maju telah muncul, antaranya BGA (ball grid array) ialah jenis utama kerana ia menunjukkan lebih banyak kelebihan berbanding bentuk pembungkusan lain dari segi ringan, peminiaturan dan prestasi tinggi.
Kedatangan pakej BGA bermula seawal awal tahun 1990-an dan ia telah berkembang menjadi satu teknologi pembungkusan berketumpatan tinggi yang matang. Teknologi pembungkusan BGA telah digunakan secara meluas sebagai pakej dalam cip PC, mikroprosesor, ASIC, array, memori, DSP, PDA, PLD dan lain-lain.
Sifat Pembungkusan BGA
Pakej BGA melaksanakan sambungan elektrik antara hujung I/O litar dan PCB (papan litar bercetak) bergantung pada susunan bebola pateri di bawah dasar pakej. Komponen dengan teknologi pembungkusan BGA ialah sejenis SMD (Peranti Pemasangan Permukaan). Berbanding dengan peranti berplumbum tradisional seperti QFP, PLCC dan lain-lain, komponen pembungkusan BGA mempunyai ciri-ciri berikut:
• Kiraan I/O yang Tinggi
Bilangan I/O ditentukan oleh saiz peranti dan padang bebola pateri. Oleh kerana bebola pateri dengan pembungkusan BGA diedarkan sebagai susunan di bahagian bawah asas, pakej BGA boleh meningkatkan dengan ketara bilangan I/O komponen, mengecilkan saiz pakej dan menjimatkan ruang pemasangan. Secara amnya, isipadu badan pakej boleh menjimatkan sekurang-kurangnya 30% ruang dengan teknologi pembungkusan BGA digunakan dalam keadaan bilangan kaki yang setara.
• Kadar Lulus Pemasangan yang Tinggi dengan Kos Dikurangkan
Kaki komponen QFP dan PLCC tradisional diedarkan secara sekata di sekeliling pakej dengan jarak kaki (lead pitch) 1.27mm, 1.0mm, 0.8mm, 0.65mm atau 0.5mm. Apabila bilangan I/O meningkat, jarak kaki mesti dikecilkan. Apabila jarak kurang daripada 0.4mm, ketepatan peralatan SMT gagal memenuhi keperluan yang berkaitan. Selain itu, kaki mudah menjadi cacat, justeru kadar kegagalan pemasangan akan meningkat.
Walau bagaimanapun, komponen pembungkusan BGA menyusun bebola pateri dalam bentuk susunan di bahagian bawah tapak dan boleh menampung bilangan I/O yang lebih tinggi. Padang piawai bebola pateri ialah 1.5mm, 1.27mm dan 1.0mm. BGA padang halus mempunyai padang 0.8mm, 0.65mm dan 0.5mm, serasi dengan peralatan SMT.
Sifat-sifat lain bagi pembungkusan BGA termasuk:
• Kawasan sentuhan antara bebola pateri BGA dan tapak adalah besar dan pendek, bermanfaat untuk pelesapan haba.
• BGA mempunyai kaki yang lebih pendek, memendekkan laluan penghantaran isyarat, mengurangkan induktans dan rintangan kaki serta mengoptimumkan prestasi litar.
• BGA jelas dapat meningkatkan keserataan bersama pada hujung I/O, dengan ketara mengurangkan kehilangan yang disebabkan oleh keserataan bersama yang buruk semasa proses pemasangan.
• Kerja BGA sesuai pada pakej MCM dan boleh melaksanakan ketumpatan tinggi serta prestasi tinggi bagi MCM.
• Kedua-dua BGA dan BGA padang halus adalah lebih boleh dipercayai berbanding IC berplumbum padang halus.
Pengelasan dan Struktur Pembungkusan BGA
BGA hadir dalam pelbagai jenis pakej dengan struktur kebanyakannya berbentuk segi empat sama dan segi empat tepat. Mengikut jenis taburan bebola pateri, BGA boleh dikelaskan kepada periferi, matriks dan susunan lengkap. Mengikut bahan asas yang berbeza, BGA boleh dikelaskan kepada PBGA (plastic ball grid array), CBGA (ceramic ball grid array) dan TBGA (tape ball grid array).
• Pembungkusan PBGA
PBGA bergantung pada resin BT atau laminat kaca sebagai asas dan plastik sebagai bahan pengedap dengan pateri eutektik 63Sn37Pb sebagai bahan bebola pateri. Sambungan antara bebola pateri dan pakej tidak memerlukan pateri tambahan. Sesetengah pakej PBGA hadir dalam struktur rongga, yang diklasifikasikan kepada rongga menghala ke atas dan rongga menghala ke bawah. PBGA dengan struktur rongga direka untuk mengukuhkan pelesapan haba mereka, jadi ia juga dipanggil EBGA.
PBGA mempunyai kelebihan berikut:
a. Keserasian terma yang lebih baik dengan papan PCB
b. Penjajaran yang lebih baik antara bebola pateri dan pad
c. Kos yang lebih rendah
d. Prestasi elektrik yang cemerlang
• Pembungkusan CBGA
CBGA mempunyai sejarah paling lama antara semua jenis BGA. Dengan menggunakan seramik berbilang lapisan sebagai asas, CBGA memanfaatkan plat penutup logam untuk memateri komponen BGA pada asas bagi melindungi cip, kaki dan pad. Bahan bebola pateri ialah pateri eutektik suhu tinggi 10Sn90Pb dan sambungan antara bebola pateri dan pakej bergantung pada pateri eutektik suhu rendah 63Sn37Pb.
Kelebihan pakej CBGA termasuk:
a. Ketat udara yang lebih baik dan rintangan kelembapan yang lebih tinggi, membawa kepada kebolehpercayaan jangka panjang dan tinggi
b. Penebat elektrik yang lebih baik daripada PBGA
c. Ketumpatan pembungkusan yang lebih tinggi daripada PBGA
d. Penyebaran haba yang lebih tinggi daripada PBGA
Kelemahan pakej CBGA termasuk:
a. Disebabkan oleh perbezaan besar antara asas seramik dan papan PCB dari segi CTE (pekali pengembangan terma), CBGA mempunyai keserasian terma yang rendah dan cenderung gagal akibat keletihan pada sambungan pateri.
b. Kos lebih tinggi daripada PBGA
c. Kesukaran penjajaran yang lebih tinggi pada bebola pateri di bahagian tepi pakej.
• Pembungkusan CCGA
CCGA, singkatan bagi ceramic column grid array, ialah versi CBGA yang dipertingkatkan. Perbezaan antara CCGA dan CBGA ialah CCGA memanfaatkan lajur pateri dengan diameter 0.5mm dan ketinggian 1.25mm hingga 2.2mm untuk menggantikan bebola pateri berdiameter 0.87mm supaya sambungan pateri CCGA lebih berupaya menahan keletihan sambungan pateri.
• Pembungkusan TBGA
TBGA ialah struktur rongga dengan dua jenis penyambungan antara cip dan asas: pengikatan pematerian terbalik dan pengikatan wayar.
Kelebihan TBGA termasuk:
a. Keserasian terma yang lebih baik antara pita dan papan PCB
b. Penjajaran sendiri bebola pateri boleh digunakan oleh TBGA, iaitu, ketegangan permukaan bebola pateri untuk memenuhi keperluan penjajaran antara bebola pateri dan pad.
c. Kos paling rendah di antara semua pakej BGA
d. Penyebaran haba yang lebih baik berbanding PBGA
Kelemahan TBGA termasuk:
a. Sensitif terhadap kelembapan
b. Gabungan pelbagai kelas bahan yang berbeza adalah tidak baik untuk penyelenggaraan kebolehpercayaan.
PCBCart Membeli Komponen BGA Berkualiti Tinggi dan Memastikan Prestasi Optimumnya dalam PCBA
Disebabkan oleh pengalaman lebih daripada 20 tahun dalam industri ini, PCBCart telah berupaya untukmembeli komponen BGA berkualiti tinggidaripada semua jenis yang disebutkan di atas daripada pengeluar atau pengedar komponen yang boleh dipercayai di seluruh dunia. Sebelum digunakan, setiap komponen BGA mesti diperiksa dengan teliti supaya prestasi optimum dapat dicapai dalam produk akhir anda. Untuk maklumat lanjut tentang keupayaan pembelian kami, silahubungi kami.
Sumber yang Berguna
•Pengenalan Ringkas tentang Jenis Pakej BGA
•Perkhidmatan Sumber Komponen BGA Berkualiti Terjamin daripada PCBCart
•Perkhidmatan Pembuatan PCB Ciri Penuh daripada PCBCart
•Perkhidmatan Pemasangan PCB Turnkey Lanjutan daripada PCBCart
•Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kualiti Pemasangan BGA
•Isu Beb Bola Pateri bagi Komponen BGA dan Cara Mengelakkannya
