Elemen Penting dalam Teknologi Pateri Alir Semula untuk Komponen BGA

BGA, singkatan bagi Ball Grid Array, memanfaatkan bebola pateri yang berfungsi sebagai pin di bahagian belakang asas. BGA ialah sejenis pakej yang diterima oleh pemasangan SMT (teknologi pemasangan permukaan), digunakan oleh LSI (integrasi skala besar) berbilang pin.

Kategori Pakej BGA

Sehingga kini, pakej BGA boleh diklasifikasikan kepada tiga kategori mengikut jenis asas: PBGA (plastic ball grid array), CBGA (ceramic ball grid array), TBGA (tape ball grid array).

• PBGA

PBGA meletakkan bebola pateri pada tapak dengan ciri-ciri berikut:
a. Menampilkan padanan penekanan panas yang sangat baik dengan resin epoksi;
b. Bebola pateri menyumbang kepada pembentukan sambungan pateri, menghasilkan koplanariti fleksibel kira-kira 250μm;
c. Menampilkan kos rendah;
d. Berfungsi dengan cemerlang dari segi elektrik;
e. Boleh diselaraskan dengan tepat dengan pad PCB melalui tepi pakej.

• CBGA

Bebola pateri milik CBGA dihasilkan menggunakan pateri suhu tinggi, yang kemudian disambungkan dengan asas seramik melalui penggunaan pateri eutektik dengan takat lebur rendah (biasanya 63Sn/Pb) yang kemudiannya digunakan untuk menyambungkan bebola pateri dengan PCB (papan litar bercetak). CBGA mempunyai ciri-ciri berikut:
a. Menampilkan kebolehpercayaan yang lebih tinggi;
b. Menampilkan koplanariti yang baik iaitu kira-kira 100μm dan sambungan pateri mudah dihasilkan;
c. Tidak sensitif terhadap kelembapan;
d. Menampilkan ketumpatan pakej yang tinggi;
e. Disebabkan oleh pekali pengembangan terma yang berbeza, CBGA mempunyai padanan penekanan panas yang lemah dengan papan PCB yang menggunakan resin epoksi sebagai substrat sehingga keletihan sambungan pateri telah menjadi jenis kegagalan utama bagi CBGA;
f. Sukar untuk penjajaran antara tepi pakej dan PCB berlaku, menyebabkan kos pembungkusan yang tinggi.

• TBGA

TBGA ialah sejenis pakej yang memanfaatkan penyambungan pita untuk mencapai sambungan antara cip, bebola pateri dan PCB. Ciri-ciri pakej TBGA termasuk:
a. Menyediakan padanan penekanan panas yang baik dengan PCB yang menggunakan resin epoksi sebagai bahan substrat;
b. Mampu sejajar dengan pad PCB melalui tepi pakej;
c. Menampilkan kos terendah;
d. Sensitif terhadap kelembapan dan haba, mungkin menyebabkan kebolehpercayaan yang agak rendah;

Berdasarkan pengenalan ringkas tentang kategori pakej BGA yang berbeza, ciri-ciri komponen pakej BGA boleh dirumuskan seperti berikut:
a. Menyebabkan kadar kegagalan yang rendah;
b. Meningkatkan pin komponen dengan ketara sambil mengurangkan saiz pakej, mengurangkan kawasan aplikasi asas;
c. Jelas mengatasi isu koplanar dan sangat mengurangkan kerosakan koplanar;
d. Menampilkan pin pepejal, yang berbeza daripada ubah bentuk pin yang berlaku pada QFP (pakej rata segi empat);
e. Sertakan pin pendek yang menandakan laluan selepas itu adalah pendek dengan induktans dan kapasitans plumbum dikurangkan serta prestasi elektrik dipertingkatkan;
f. Bermanfaat untuk pelesapan haba;
g. Serasi dengan keperluan pembungkusan MCM (modul berbilang cip), membawa kepada pencapaian ketumpatan tinggi dan prestasi tinggi bagi MCM.

Teknologi Pateri Alir Semula untuk BGA

Pada asasnya, pemasangan pakej BGA adalah serasi dengan prosedur pemasangan SMT. Pertama, pes pateri dicetak pada susunan pad pada PCB melalui penggunaan stensil atau fluks disalut pada pad. Kedua, mesin pick and place digunakan untuk meletakkan komponen BGA pada susunan pad PCB dengan penjajaran penuh. Kemudian, komponen BGA akan melalui proses pematerian aliran semula dalam ketuhar pematerian aliran semula. Disebabkan keistimewaan komponen pakej BGA, artikel ini akan membincangkan teknologi pematerian aliran semula dengan PBGA sebagai contoh.

• Fasa Pramemanas

Fasa pra-pemanasan biasanya terdiri daripada 2 hingga 4 zon pemanasan dengan suhu yang sentiasa meningkat sehingga 150°C dalam masa 2 minit supaya bahan meruap dalam pes pateri dapat meruap keluar. Hasilnya, bahan-bahan tersebut tidak akan menyebabkan pateri terpercik atau asas menjadi terlalu panas. Pada masa yang sama, suhu peranti PCB boleh menjadi cukup tinggi untuk mencapai kebasahan pateri. Kadar kenaikan suhu yang optimum ialah 1.5°C sesaat.

• Fasa Perendaman

Matlamat fasa perendaman adalah untuk memastikan pencairan haba berlaku dengan secukupnya dan suhu semua sambungan pateri pada PCB boleh menghampiri suhu pematerian. Tahap pencairan haba secara langsung menentukan kualiti pematerian sambungan pateri. Suhu hendaklah dikekalkan pada kira-kira 170°C dalam tempoh 60 hingga 120 saat.

• Fasa Pematerian

Fasa pematerian perlu menyaksikan suhu pada sambungan pateri meningkat dengan cepat ke suhu pematerian. Tempoh masa perlu dikawal dalam julat 60 saat hingga 120 saat apabila suhu melebihi 183°C. Adalah paling baik untuk menetapkan suhu tertinggi dalam fasa pematerian pada julat 200°C hingga 210°C dan suhu puncak komponen tidak boleh melebihi 220°C. Kadar kenaikan suhu yang optimum ialah 2°C hingga 3°C sesaat.

• Fasa Penyejukan

Fasa penyejukan mengandungi dua mod penyejukan: penyejukan udara dan penyejukan semula jadi. Kadar penyejukan yang optimum ialah dalam julat 1°C hingga 3°C sesaat. Selain itu, perbezaan suhu antara permukaan dan bahagian bawah komponen tidak boleh melebihi 7°C, jika tidak, pengumpulan tegasan terma akan berlaku.

Oleh kerana komponen dengan pakej yang berbeza mempunyai kadar penyerapan haba dan pelesapan haba yang berbeza, kadar kenaikan suhu dalam fasa pematerian dan kadar penurunan suhu harus dikendalikan secara berbeza.

Suhu dan tempoh masa bagi setiap fasa semasa prosedur pematerian aliran semula boleh diringkaskan dalam jadual berikut.

Perlu diperhatikan bahawa jadual ini tidak mungkin dapat dipatuhi sepenuhnya dalam semua situasi. Perbezaan sememangnya wujud antara komponen, ketuhar pematerian aliran semula, PCB, persekitaran pemasangan, pengalaman pembuatan pengendali dan sebagainya, jadi tetapan parameter yang lebih tepat bergantung pada pengalaman pemasangan sebenar.

Pemeriksaan Komponen BGA

Penyolderan yang baik hanyalah separuh daripada kerja yang siap. Sambungan pateri tidak pernah dapat dijamin dicapai dengan sempurna melainkan jika pemeriksaan dilaksanakan. Pakej BGA menyembunyikan komponennya di bawah badannya, jadi pemeriksaan visual hampir tidak dapat dijalankan. Selain itu, pemeriksaan optimum hanya boleh mendedahkan sambungan pateri di bahagian tepi, dan gagal memberikan hasil pemeriksaan yang lengkap dan tepat. Oleh itu, sambungan pateri BGA harus diperiksa melalui peranti pemeriksaan sinar-X. Dua kaedah tersedia untuk peranti pemeriksaan sinar-X: pemeriksaan tembus dan pemeriksaan keratan rentas, kedua-duanya mampu memeriksa jambatan antara sambungan pateri dan salah jajaran. Sebenarnya, kedua-dua kaedah pemeriksaan menunjukkan prestasi yang berbeza dari segi keupayaan pemeriksaan bentuk dan saiz sambungan pateri BGA.

• Pemeriksaan Penghantaran Sinar-X

Sinar-X menghantar semua bahan berketumpatan tinggi dalam arah menegak. Apabila melibatkan CBGA, bebola pateri menghalang pateri eutektik pada aras stesen pematerian daripada terbentuk dan pateri eutektik pada aras komponen cenderung dilitupi oleh bebola pateri. Bagi pakej PBGA, imej pateri pada stesen pematerian cenderung terhenti pada sambungan pateri. Akibatnya, pemeriksaan penghantaran sinar-X gagal mengesan dengan betul kecacatan pateri tidak mencukupi.

• Pemeriksaan Keratan Rentas Sinar-X

Pemeriksaan keratan rentas sinar-X boleh mengesan kecacatan sambungan pateri dan memperoleh dengan tepat bentuk bebola pateri BGA serta dimensi kritikal keratan rentas. Pemeriksaan ketebalan gelang bulat pada peringkat stesen pateri mencerminkan prosedur refluks pateri atau perubahan keadaan pateri di stesen pateri. Pemeriksaan jejari pada peringkat stesen pateri menunjukkan perubahan isipadu pateri di stesen pateri, yang disebabkan oleh teknologi pencetakan pes pateri atau refluks pateri yang berlebihan. Pemeriksaan jejari bebola pateri menunjukkan keplanaran dari satu sambungan pateri ke sambungan pateri yang lain atau dari satu papan ke papan yang lain.

Peminian dan prestasi tinggi ialah arah aliran pembangunan penting bagi produk elektronik, menyebabkan ketumpatan pemasangan modul litar sentiasa meningkat. Akibatnya, komponen mikro berintegriti tinggi menjadi pelbagai dengan kaedah pemasangannya turut berkembang. Seiring dengan kemajuan pesat teknologi pakej moden, teknologi pakej BGA sedang bergerak ke arah μBGA dan MCM. Sebagai sejenis komponen pemasangan berketumpatan tinggi, suhu pematerian yang berbeza perlu digunakan agar serasi dengan keperluan pakej yang berbeza. Selagi unsur-unsur penting diambil kira dengan teliti semasa pematerian aliran semula BGA, kebolehpercayaan komponen BGA dan pemasangan SMT dapat dijamin sepenuhnya.

Teknologi Ball Grid Array (BGA) adalah penting dalam elektronik moden untuk menghasilkan pemasangan yang cekap dan berprestasi tinggi yang bersaiz padat. Dengan menggunakan teknik pematerian aliran semula yang canggih dan kitaran pemeriksaan yang tepat, pakej BGA memberikan sambungan yang kukuh dan fungsi yang dipertingkatkan merentasi pelbagai aplikasi, memenuhi keperluan pengecilan saiz dan kebolehpercayaan tinggi bagi produk elektronik.

PCBCart ialah penyedia utama perkhidmatan pemasangan BGA berkualiti tinggi, memanfaatkan teknologi terkini dan piawaian terbaik untuk memenuhi spesifikasi projek yang mencabar. Pakar kami berusaha untuk memberikan ketepatan dan kebolehpercayaan dalam setiap produk. Mohon sebut harga daripada PCBCart hari ini dan tingkatkan reka bentuk elektronik anda ke tahap seterusnya.

Klik dan Dapatkan Sebut Harga Perhimpunan BGA Tersuai Anda

Sumber yang Berguna
•Empat Langkah untuk Mengenali BGA
•Pengenalan Teknologi Pembungkusan BGA
•Pengenalan Ringkas tentang Jenis Pakej BGA
•Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kualiti Pemasangan BGA
•Beberapa Kaedah Mesra Jurutera untuk Mencapai Sambungan Pateri Optimum dalam Proses Pemasangan SMT BGA