Teknologi lubang tembus (THT) yang mula berkembang pesat bersama IC (litar bersepadu) pada tahun 60-an telah beransur-ansur digantikan oleh generasi pertama SMT (teknologi pemasangan permukaan) yang muncul seawal tahun 80-an seiring dengan perkembangan pesat LSI pada fasa akhir tahun 70-an. Pakej periferi telah menjadi arus perdana dalam pakej elektronik dengan QFP (pakej rata empat sisi) sebagai contoh. Tahun 90-an telah menyaksikan padang halus QFP, menjadikan teknologi pemasangan papan berdepan dengan banyak cabaran. Walaupun teknologi padang halus (FPT) telah muncul, pemasangan litar peringkat papan dengan padang kurang daripada 0.4mm masih mempunyai banyak isu teknikal yang perlu ditangani. Sebagai penyelesaian optimum, generasi kedua SMT telah diperkenalkan pada fasa awal tahun 90-an, iaitu pakej BGA (susun atur grid bebola). Kemudian, pakej skala cip (CSP) menjadi tumpuan pada tahun 1990-an. Terutama apabila teknologi flip cip (FC) digunakan, PBGA (susun atur grid bebola plastik) mula digunakan dalam superkomputer dan stesen kerja dan secara beransur-ansur menjadi praktikal. Generasi ketiga SMT ialah pemasangan cip terus (DCA) yang hanya digunakan dalam bidang khas disebabkan oleh kekangan dari segi kebolehpercayaan, kos dan KGD dan sebagainya. Beberapa tahun kebelakangan ini telah menyaksikan penglibatan pembungkusan peringkat wafer (WLP) dan FC termaju dalam generasi ketiga SMT yang serasi dengan keperluan pin berbilang dan prestasi tinggi semikonduktor. Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa pakej IC dalam abad ke-21stabad ini akan berkembang ke arah ketumpatan tinggi, padang halus, fleksibiliti tinggi, kebolehpercayaan tinggi dan kepelbagaian. Oleh itu, adalah sangat penting untuk menyedari perbezaan antara QFP dan BGA serta trend perkembangan mereka.
PQFP jelas menampilkan kelebihan daya saing dalam pasaran pembungkusan IC. Pada masa kini, pembungkusan elektronik sedang bergerak ke arah pakej BGA, CSP dan QFP padang ultra-halus kerana nilai tambahnya yang tinggi. Dengan kiraan pin yang sentiasa meningkat, jika kiraan pin lebih tinggi daripada 200 dengan jarak pin kurang daripada 0.5mm, jarak pin adalah kira-kira 0.3mm bagi pakej dengan 300 pin. Semakin kecil jarak pin, kehilangan produk akan meningkat secara eksponen. Apabila jarak pin menjadi lebih kecil, penyolderan jambatan akan lebih mudah berlaku. Jika jarak pin ialah 0.3mm, walaupun beberapa zarah dengan diameter kurang daripada 15μm akan menyebabkan pembentukan bebola pateri, yang merupakan punca biasa pembentukan jambatan. Adalah lebih penting untuk mengawal saiz zarah pes pateri. Setelah jarak pin menjadi lebih kecil, adalah penting untuk mengawal kerataan kaki dan toleransi jarak. Apabila bercakap tentang QFP, satu saiz (40mm2), kiraan pin (360) dan jarak (0.3mm) telah mencapai had.
Jelas sekali, QFP sangat mudah diuji dan dikerjakan semula sehingga semua kaki pin pada QFP dapat dilihat.
• Perbandingan antara BGA dan QFP
Komponen BGA tipikal begitu tahan lasak sehingga ia masih boleh digunakan untuk pemasangan walaupun ia secara tidak sengaja terjatuh ke lantai, sesuatu yang pada tahap tertentu mustahil bagi PQFP. Kelebihan asas pakej BGA terletak pada bentuk susun atur gridnya dan secara umum komponen BGA mampu menyediakan lebih banyak I/O dalam unit keluasan yang sama berbanding komponen QFP. Apabila kiraan I/O melebihi 250, ruang yang diambil oleh BGA sentiasa lebih kecil daripada QFP. Oleh kerana BGA biasanya mempunyai jarak pad yang lebih besar berbanding QFP, komponen BGA lebih mudah dipasang sekali gus menghasilkan kecekapan yang agak tinggi. Apabila kecacatan berkaitan pembungkusan diuji sebelum pemasangan, kadar kegagalan pemasangan boleh menjadi lebih rendah daripada 1 ppm. Sehingga kini, cabaran terbesar yang dihadapi oleh pemasangan BGA terletak pada isu kecacatan yang berkaitan dengan pakej yang mungkin berpunca daripada bebola pateri yang hilang, kepekaan terhadap kelembapan, hentaman semasa proses penghantaran dan herotan berlebihan semasa pematerian reflow. Terdapat sisihan besar dari segi saiz bebola pateri, iaitu dua atau tiga kali ganda sisihan isipadu antara bebola pateri. Bebola pateri dua lapis mungkin wujud pada kedudukan sambungan pateri dan kecacatan berkaitan metalisasi seperti pematerian yang tidak mencukupi antara bebola pateri dan pad komponen. Disebabkan oleh tekniknya, pemasangan BGA membolehkan kadar kecacatan terendah (ppm).
Pembinaan pakej BGA mempunyai kaki yang lebih pendek berbanding QFP dengan fungsi dan prestasi yang setara, yang membawa kepada prestasi elektrik pakej BGA yang sangat baik. Namun begitu, kecacatan terbesar dalam pembinaan BGA terletak pada kosnya. BGA mempunyai kos yang lebih tinggi berbanding QFP dari segi papan laminat dan kos resin yang berkaitan dengan substrat pembawa komponen. Pembawa resin BT, seramik dan resin poliimid mengandungi komponen asal yang lebih mahal manakala QFP menggunakan resin acuan plastik dan rangka kaki kepingan logam yang berkos rendah. Pembawa susunan mempunyai kos yang agak tinggi disebabkan oleh litar garisan halus dan teknologi pemprosesan kimia. Selain itu, berbanding dengan pakej QFP dan BGA, acuan pembentuk keluaran tinggi dan peralatan mesin pengacuan boleh digunakan dengan prosedur teknikal pembungkusan yang lebih sedikit. Setelah pengeluaran besar-besaran dilaksanakan, kos pakej BGA akan berkurangan tetapi ia tidak mungkin turun sehingga menyamai tahap QFP.
Dari segi kos pakej BGA, pakej BGA dengan bilangan pin I/O yang sesuai akan menjadi yang paling meluas. Jenis pakej ini mengandungi semua litar di bahagian sisi pembawa pakej dan tidak mempunyai lubang tembus terkawal. Oleh itu, kos tambahan perlu ditanggung oleh pakej BGA. Namun begitu, kecekapan pemasangan pakej BGA yang sangat tinggi boleh sebahagiannya mengimbangi kelemahan kosnya yang tinggi. Dari perspektif nilai ekonomi, apabila pin I/O kurang daripada 200, QFP adalah sesuai. Apabila pin I/O melebihi 200, QFP tidak lagi sesuai dan pelbagai jenis pakej BGA boleh digunakan, yang membawa kepada julat aplikasi pakej BGA yang luas.
• Pemeriksaan dan Kerja Semula Pakej BGA
Pemeriksaan dan kerja semula BGA juga merupakan sejenis teknologi yang secara beransur-ansur mencapai kematangan. Walaupun ia boleh diperiksa, BGA memerlukan peralatan berketepatan tinggi seperti sistem pengimejan sinar-X.
Komponen BGA menyembunyikan sambungan mereka di bawah pakej, menyebabkan kerja pembaikan semula lebih sukar berbanding komponen dengan kaki di bahagian pinggir. Isu utama berkaitan pembaikan semula BGA termasuk: kerosakan pada bahagian yang boleh ditanggalkan, kerosakan pada bahagian gantian, pemanasan berlebihan pada papan dan komponen bersebelahan, herotan papan akibat pemanasan setempat serta pembersihan dan pembuatan sesetengah bahagian. Pembaikan semula perlu mengambil kira perkara berikut: suhu cip, taburan suhu komponen dalam tempoh pembaikan semula dan taburan suhu papan. Jika semua peralatan yang diperlukan perlu dibeli, stesen pembaikan semula BGA akan menjadi mahal atas sebab-sebab berikut:
a. Adalah mustahil untuk mengubah hanya satu kecacatan litar pintas atau litar terbuka dan kerja pembaikan perlu dilakukan ke atas semua kecacatan pemasangan BGA.
b. Kerja semula lebih sukar dilaksanakan berbanding QFP, memerlukan pelaburan tambahan dalam peralatan.
c. Komponen BGA selepas kerja semula tidak lagi boleh digunakan manakala komponen QFP masih boleh digunakan.
Oleh itu, pengeluaran besar-besaran pakej BGA terhasil daripada pengurangan kecacatan pemasangan, sekali gus memastikan kadar lulus yang tinggi.
• Pembersihan Pakej BGA
Kelemahan utama pakej BGA terletak pada ketidakupayaannya untuk membersihkan fluks yang tertinggal di bahagian bawah pakej susunan. Sehingga kini, saiz komponen BGA dengan bilangan pin yang tinggi adalah kira-kira 45mm2. Oleh itu, isu pembersihan menjadi sangat penting. Pembersihan BGA memerlukan semua fluks dan pes pateri dibersihkan sepenuhnya kerana ia berkemungkinan menyebabkan kegagalan elektrik atau kebocoran isyarat ke bumi dalam aplikasi berkuasa tinggi.
Dapat diramalkan bahawa PQFP dengan bilangan kaki kurang daripada 200 akan menjadi teknologi pembungkusan utama. Apabila bilangan kaki melebihi 350, adalah mustahil untuk QFP digunakan secara meluas. Dua jenis teknologi pembungkusan tersedia sebagai pesaing bagi komponen dengan pin I/O antara 200 hingga 300. Oleh itu, teknologi pembungkusan QFP dengan padang kurang daripada 0.5mm pasti akan digantikan oleh pakej BGA.
PCBCart mempunyai lebih daripada dua dekad pengalaman dalam pembuatan dan pemasangan papan litar reka bentuk tersuai untuk syarikat pelbagai saiz, kami mempunyai pengalaman luas bekerjasama dengan Makers dan OEM. Tidak kira teknologi apa yang diperlukan untuk projek Pemasangan PCB anda, kami boleh memasang papan litar anda dengan tepat seperti yang anda harapkan. Klik butang di bawah untuk mendapatkan sebut harga pemasangan litar secara PERCUMA!
Permintaan Sebut Harga Perhimpunan PCB
Sumber yang Berguna
•Sejarah Teknologi Pembungkusan Ketumpatan Tinggi
•Pengenalan Teknologi Pembungkusan SMT
•Pengenalan Teknologi Pembungkusan BGA
•Pengenalan Ringkas tentang Jenis Pakej BGA
•Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kualiti Pemasangan BGA
