Dengan perkembangan dan kemajuan berterusan teknologi elektronik, produk elektronik mula berkembang ke arah trend ringan, nipis, kecil dan berfungsi maju. Selepas beberapa generasi penaiktarafan, teknologi pembungkusan cip telah menjadikan nisbah antara keluasan cip dan keluasan pakej kira-kira 1, antaranya BGA (ball grid array) telah menjadi satu teknologi pembungkusan berketumpatan tinggi yang telah memasuki fasa pragmatik. Bagaimana untuk menjamin kebolehpercayaan kualiti pematerian BGA, bagaimana untuk memeriksa kualiti BGA dan bagaimana untuk melaksanakan kerja semula pada BGA yang mempunyai kecacatan adalah sangat kritikal kepada BGApemasangan SMT (teknologi pemasangan permukaan)bahawa semua pengeluar perlu benar-benar menyedari resolusi mereka yang akan dibincangkan dalam artikel ini.
Teknologi Pembungkusan BGA
Pakej BGA mengandungi banyak bonjolan berbentuk bebola di bahagian bawah tiub atau pada permukaan atas. Terima kasih kepada bonjolan tersebut, sambungan antara badan pakej dan tapak dapat dicapai. Sebagai teknologi pembungkusan termaju, BGA menampilkan jarak kaki yang besar dan kaki yang pendek dengan mengagihkan hujung I/O yang berfungsi sebagai bebola atau lajur di bahagian bawah badan pakej.
Berdasarkan bahan pembungkusan yang berbeza, komponen BGA boleh dikelaskan kepada PBGA (BGA plastik), CBGA (BGA seramik), CCBGA (BGA lajur seramik), TBGA (BGA pita) dan CSP (pakej skala cip).
Berbanding dengan komponen QFP (pakej rata segi empat), komponen BGA mempunyai ciri-ciri berikut:
a. Jarak hujung I/O adalah begitu besar sehingga bilangan hujung I/O yang lebih tinggi boleh ditampung oleh BGA.
b. Kebolehpercayaan pembungkusan yang lebih tinggi, kecacatan pematerian yang lebih rendah dan sambungan pateri yang lebih kukuh.
c. Cip BGA mempunyai jarak yang besar antara sambungan pematerian supaya penjajaran dan pematerian tidak sukar disebabkan oleh sistem pembesaran penjajaran.
d. Koplanariti pematerian BGA terjamin kerana pateri akan secara automatik mengimbangi ralat keplanaran antara cip dan PCB selepas ia cair.
e. Ciri-ciri elektrik dan ciri-ciri frekuensi yang sangat baik disebabkan oleh sambungan pematerian yang lebih kecil serta induktansi kendiri dan induktansi bersama yang rendah.
f. Mampu melakukan penjajaran sendiri secara automatik dan mengekalkan ketegangan antara sambungan pateri yang membawa kepada kesan pemusatan sendiri yang sangat baik, sekali gus menghasilkan kebolehpercayaan yang tinggi.
g. Kelemahan utamanya terletak pada pemeriksaan dan kerja semula yang agak sukar untuk dilaksanakan.
Rajah tulang ikan yang menunjukkan unsur-unsur yang membimbangkanproses pembuatan papan PCByang mengandungi komponen BGA ditunjukkan di bawah.
Menurut tulang ikan di atas, BGA SMT berkait rapat dengan pes pateri, komponen, PCB, cetakan sutera dan pematerian, antaranya item pematerian adalah yang paling sukar ditangani dalam proses pematerian aliran semula.
Elemen utama yang mempengaruhi pematerian aliran semula terletak pada tetapan lengkung suhu. Kaedah khususnya ialah dengan membuka satu lubang pada kedudukan beberapa pad di bahagian tengah BGA yang berada di bahagian belakang PCB, kemudian memasukkan prob termokopel melalui lubang tersebut dari bahagian bawah papan PCB dengan prob dilekatkan pada bahagian belakang pad dan dipasang dengan pita suhu tinggi. Seterusnya, penguji lengkung suhu pematerian aliran semula dengan parameter yang telah ditetapkan diletakkan ke dalam ketuhar pematerian aliran semula bersama dengan dulang dan prob. Selepas beberapa kali perbandingan dan analisis, satu lengkung suhu yang optimum akan diperoleh.
Lengkung suhu refluks terdiri daripada empat fasa: fasa pra-pemanasan, fasa pengekalan haba, fasa refluks dan fasa penyejukan. Proses pemanasan dan lengkung suhu hendaklah memastikan pakej mencapai suhu refluks dan kemudian turun semula ke suhu pad selepas bebola pateri cair dengan sebatian antara logam terbentuk dengan pad. Pemanasan yang tidak sekata akan menyebabkan pakej jatuh secara tidak rata atau condong ke satu sisi atau bucu semasa pematerian refluks, mengakibatkan ketidakselarian satah dan pematerian yang tidak mencukupi.
Dua aspek berikut juga harus ditekankan dalam hal pematerian BGA:
a. Pra-pembakaran
Pembungkusan plastik biasanya menyerap kelembapan. Jika cip dipanaskan serta-merta selepas menyerap kelembapan di udara, resapan lembapan akan menyebabkan rongga di dalam cip. Oleh itu, keadaan pembakaran umum bagi pakej plastik adalah di bawah 100°C selama 6 hingga 8 jam.
b. Pengoksidaan
Sebelum digunakan, komponen BGA harus diperiksa untuk memastikan pin-pin mereka bersih dan tidak mengalami pengoksidaan.
Kaedah Pemeriksaan BGA
a. Kecacatan BGA dan Kaedah Pemeriksaan
Selepas pematerian, komponen BGA berkemungkinan mengalami pelbagai kecacatan disebabkan oleh komponen, peralatan pemasangan, persekitaran dan teknologi pematerian. Kecacatan utama BGA termasuk salah jajaran, pateri longgar, litar terbuka, pateri sejuk, jambatan, litar pintas dan rongga. Selain itu, bebola pateri BGA juga berkemungkinan mempunyai beberapa isu seperti hilang atau tertanggal dan saiz yang tidak sekata. Apabila melibatkan pemeriksaan BGA, adalah sememangnya sukar untuk menilai kualiti pematerian selepas pematerian kerana bebola pateri berada di bawah cip. Pemeriksaan visual tradisional gagal menentukan sama ada terdapat kecacatan atau rongga di dalam sambungan pateri. Peralatan pemeriksaan profesional perlu digunakan untuk menilai dengan jelas kualiti sambungan pateri.
Selepas komponen BGA digunakan dalam pemasangan SMT, kaedah pemeriksaan yang biasanya digunakan termasuk ujian elektrik, imbasan sempadan dan pemeriksaan sinar-X. Ujian elektrik tradisional mampu mengimbas kecacatan litar terbuka dan litar pintas. Teknologi imbasan sempadan, bergantung pada port pemeriksaan yang direka berdasarkan imbasan sempadan, menyediakan akses kepada setiap sambungan pateri pada penyambung sempadan supaya litar terbuka dan litar pintas pada komponen dapat diperiksa. Walaupun imbasan sempadan mampu memeriksa julat sambungan pateri tidak kelihatan yang lebih luas berbanding ujian elektrik, kedua-dua kaedah ini hanya menguji prestasi elektrik tanpa mencapai pemeriksaan kualiti pematerian. Untuk menjamin dan meningkatkan kualiti proses pembuatan, kaedah lain perlu digunakan bagi pemeriksaan kualiti pematerian, terutamanya sambungan pateri yang tidak kelihatan tersebut.Pemeriksaan X-ray Berautomasi (AXI)dapat menyelesaikan isu dengan berkesan dan pemantauan masa nyata juga boleh dijalankan untuk memastikan kualiti serta maklum balas masa nyata bagi kawalan proses.
b. Piawaian Sambungan Pateri BGA Optimum
Sambungan pateri BGA yang optimum hendaklah licin, sempadan yang jelas dan bebas rongga serta diameter, isipadu, skala kelabu dan kontras hendaklah dikekalkan sama bagi semua sambungan pateri dengan penjajaran penuh dan tanpa pembentukan bebola pateri. Berbanding dengan piawaian untuk sambungan pateri BGA yang optimum, sambungan pateri BGA yang layak mempunyai keperluan yang lebih rendah.
• Ketidakselarasan. Peranti pemeriksaan sinar-X mampu menunjukkan dengan jelas sama ada bebola pateri BGA serasi dengan tepat dengan kedudukan pad pada papan PCB. Anjakan kurang daripada 25% boleh diterima.
• Sambungan Pateri Longgar. Tiada sambungan pateri longgar dibenarkan untuk pematerian BGA.
• Litar Terbuka dan Sambungan Pateri Sejuk. Apabila pateri tidak bersentuhan dengan pad yang sepadan atau aliran pateri tidak baik, litar terbuka dan sambungan pateri sejuk berkemungkinan berlaku. Litar terbuka dan sambungan pateri sejuk tidak dibenarkan untuk pematerian BGA.
• Jambatan dan Litar Pintas. Apabila pateri berlebihan atau diletakkan secara tidak sesuai, penghubungan dan litar pintas berkemungkinan berlaku. Bagi sambungan pematerian BGA, penghubungan dan litar pintas adalah tidak dibenarkan.
• Rongga. Isu berkaitan rongga adalah agak rumit. Peranti pemeriksaan sinar-X mampu menunjukkan rongga pada pemasangan komponen BGA. Petua berikut tersedia sebagai piawaian penghakiman:
1). Punca Pembentukan Rongga
① Rongga wujud sebelum penyolderan pada bebola pateri BGA, yang berkemungkinan berpunca daripada pembuatan bebola pateri atau komponen pes pateri.
② Jika lubang tembus direka bentuk berada di bawah pad, udara luar akan memasuki bebola pateri cair melalui lubang tersebut dan rongga akan terbentuk selepas penyejukan.
③ Ciri pad mempunyai salutan yang teruk atau pad tercemar pada permukaan.
④ Lengkung suhu pematerian aliran semula ditetapkan secara tidak sesuai.
2). Standard Optimum untuk Rongga
Udara di dalam rongga berkemungkinan menghasilkan kesan tegasan pengecutan dan pengembangan. Tempat berlakunya rongga akan menjadi tumpuan tegasan, yang berkemungkinan menjadi punca asas kepada keretakan tegasan. Sambungan pateri BGA yang mempunyai rongga berkemungkinan menyebabkan isu teknikal seperti kegagalan. Menurut piawaian yang ditetapkan oleh IPC ke atas sambungan pateri BGA, rongga pada pad tidak boleh 10% lebih besar daripada kawasan bebola pateri, iaitu diameter rongga tidak boleh lebih besar daripada 30% daripada diameter bebola pateri.
Dapatkan Perkhidmatan Perakitan SMT BGA Berkualifikasi daripada PCBCart
Sebagai salah satu pemasang PCB terkemuka di dunia,PCBCart menyediakan perkhidmatan pemasangan SMT automatik berskala penuh yang mematuhi piawaian IPC.Disebabkan oleh pengalaman lebih daripada 20 tahun dalam pemasangan SMT, kami kini boleh mengendalikan komponen BGA yang mempunyai jarak padang serendah 0.4mm. Untuk maklumat lanjut tentang keupayaan pemasangan BGA kami, silahubungi kamiAtau, anda boleh klik butang di bawah untuk menghantar permintaan sebut harga bagi keperluan Perakitan SMT BGA anda. Ia adalah PERCUMA sepenuhnya!
Permintaan Sebut Harga Pemasangan SMT BGA PERCUMA
Sumber Berguna
•Empat Langkah untuk Mengenali BGA
•Pengenalan Teknologi Pembungkusan BGA
•Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kualiti Pemasangan BGA
•Keperluan terhadap Fail Reka Bentuk untuk Memastikan Pemasangan BGA yang Cekap
•Cara Mendapatkan Sebut Harga Tepat untuk Keperluan Pemasangan BGA Anda
