Komponen BGA dan Teknologi Pematriannya dalam Pemasangan SMT

Pengelasan dan Sifat Komponen BGA

• Pengelasan Komponen BGA

Berdasarkan bahan pembungkusan yang berbeza, komponen BGA boleh dikelaskan kepada jenis berikut: PBGA (plastic ball grid array), CBGA (ceramic ball grid array), CCGA (ceramic column grid array), TBGA (tape ball grid array) dan CSP (chip-scale package). Berikut ialah sebuah artikel yang memberikanbutiran mengenai kelebihan dan kekurangan bagi jenis-jenis komponen BGA tersebut.

• Sifat Komponen BGA

Ciri utama yang dimiliki oleh komponen BGA termasuk:
a. Padang utama I/O adalah begitu besar sehingga lebih banyak bilangan I/O boleh dimuatkan dalam kawasan yang sama.
b. Kebolehpercayaan pembungkusan yang lebih tinggi, kadar kecacatan sambungan pateri yang lebih rendah dan kebolehpercayaan sambungan pateri yang lebih tinggi.
c. Penjajaran cip QFP (quad flat package) biasanya dicapai melalui pemerhatian visual yang dilakukan oleh operator dan ia sukar untuk penjajaran dan pematerian. Walau bagaimanapun, adalah lebih mudah untuk melaksanakan penjajaran dan pematerian pada komponen BGA kerana jarak pin yang agak besar.
d. Lebih mudah untuk menjalankan pencetakan pes pateri melalui stensil pada komponen BGA.
e. Pin BGA adalah stabil dengan kerataan yang lebih baik berbanding pakej QFP kerana ralat kerataan boleh dikompensasikan secara automatik antara cip dan PCB (papan litar bercetak) selepas bebola pateri mencair.
f. Semasa proses pematerian, ketegangan antara sambungan pateri akan menghasilkan penjajaran kendiri yang tinggi sehingga membenarkan ralat ketepatan pemasangan sebanyak 50%.
g. Dengan menampilkan sifat elektrik yang sangat baik, komponen BGA memungkinkan untuk memperoleh kelebihan frekuensi yang cemerlang.
h. Komponen BGA mempunyai prestasi yang lebih baik dari segi pelesapan haba.

Secara semula jadi, selain daripada kelebihan, komponen BGA juga mempunyai kelemahan. Salah satu kelemahan utama ialah kesukaran untuk memeriksa kualiti sambungan pateri, yang bergantung pada peralatan AXI (pemeriksaan sinar-X automatik) dan AOI (pemeriksaan optik automatik) yang mampu memerhati keruntuhan bebola pateri. Sudah tentu, kos dan tahap kesukaran pemeriksaan turut meningkat.

Persekitaran Penyimpanan dan Aplikasi Komponen BGA

Komponen BGA ialah sejenis komponen yang sangat sensitif terhadap kelembapan dan haba, jadi komponen ini perlu disimpan dalam persekitaran kering dengan suhu yang malar. Selain itu, pengendali hendaklah mematuhi proses teknologi operasi dengan ketat untuk mengelakkan komponen daripada terjejas sebelum pemasangan. Secara umumnya, persekitaran penyimpanan yang optimum bagi komponen BGA ialah dalam julat suhu antara 20°C hingga 25°C dengan kelembapan kurang daripada 10%RH. Tambahan pula, komponen ini paling baik disimpan menggunakan gas nitrogen.

Secara umumnya, selepas pakej komponen BGA dibuka, ia tidak boleh didedahkan kepada udara untuk tempoh yang lama semasa proses pemasangan dan pematerian bagi mengelakkan komponen menyebabkan penurunan kualiti pematerian akibat kualiti komponen yang rendah. Setelah pakej komponen BGA dibuka, ia mesti digunakan sepenuhnya dalam tempoh 8 jam dalam persekitaran operasi ≤30°C/60%RH. Apabila komponen disimpan dalam nitrogen, masa penggunaan boleh dipanjangkan sehingga tahap tertentu.

Adalah sangat biasa untuk melihat komponen BGA tidak dapat digunakan sepenuhnya setelah bungkusan dibuka semasa pemasangan SMT (teknologi pemasangan permukaan). Komponen BGA perlu dibakar sebelum digunakan semula pada kali seterusnya untuk memastikan keboleh-solderan yang sangat baik. Suhu pembakaran biasanya dikekalkan pada 125°C. Hubungan antara masa pembakaran dan ketebalan bungkusan boleh dirumuskan dalam jadual di bawah.

Suhu pembakaran yang terlalu tinggi akan menyebabkan pengubahsuaian struktur metalografi pada sambungan antara bebola pateri dan komponen. Tertanggal cenderung berlaku antara bebola pateri dan pembungkusan komponen dengan kualiti pemasangan SMT menurun. Apabila suhu pembakaran terlalu rendah, penyahkelembapan tidak akan dapat dicapai. Komponen BGA boleh dipasang selepas dibakar dan disejukkan selama 30 minit dalam persekitaran semula jadi.

Teknologi Pemasangan Komponen BGA

Teknologi pemasangan komponen BGA pada asasnya serasi dengan SMT. Fasa pematerian utama merangkumi pencetakan pes pateri pada susunan pad menggunakan stensil dan penjajaran komponen BGA dengan susunan pad, serta pematerian aliran semula komponen BGA. Dalam baki artikel ini, satu pengenalan ringkas akan diberikan mengenai proses pematerian PBGA.

• Percetakan Pes Tampal Solder

Kualiti pes pateri memainkan peranan penting dalam mempengaruhi kualiti pematerian. Aspek-aspek berikut harus dipertimbangkan apabila memilih pes pateri: kebolehcetakan yang sangat baik, kebolehpatrian yang sangat baik dan kurang bahan cemar.

Diameter zarah pes pateri hendaklah serasi dengan jarak pad kaki komponen. Secara umum, semakin kecil jarak pad kaki, semakin kecil diameter zarah pes pateri, semakin baik kualiti pencetakan. Namun, ia tidaklah semudah itu kerana pes pateri dengan diameter zarah yang lebih besar menghasilkan kualiti pematerian yang lebih tinggi berbanding yang mempunyai diameter zarah lebih kecil. Oleh itu, pertimbangan menyeluruh perlu diambil apabila menentukan pes pateri. Oleh sebab komponen BGA mempunyai pad jarak halus, adalah sesuai untuk memilih pes pateri dengan diameter zarah di bawah 45μm bagi menjamin kesan pencetakan dan pematerian yang cemerlang.

Stensil yang digunakan untuk pencetakan pes pateri diperbuat daripada bahan keluli tahan karat. Oleh kerana komponen BGA mempunyai padang halus, ketebalan stensil harus dihadkan dalam julat biasa dari 0.12mm hingga 0.15mm. Bukaan stensil biasanya ditentukan oleh komponen dan adalah perkara biasa bahawa bukaan stensil lebih kecil daripada pad dan dihasilkan melalui pemotongan laser.

Semasa proses pencetakan, pengikis logam tahan karat dengan sudut 60 darjah digunakan dan tekanan pencetakan dikawal dalam julat antara 35N hingga 100N. Tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah tidak baik untuk pencetakan. Kelajuan pencetakan dikawal dalam julat antara 10mm/s hingga 25mm/s. Semakin kecil jarak bukaan, semakin perlahan pencetakan akan berlaku. Selain itu, suhu persekitaran operasi dikehendaki kira-kira 25°C dan kelembapan dalam julat 55% hingga 75%RH. Papan PCB selepas pencetakan pes pateri hendaklah dimasukkan ke dalam ketuhar pematerian aliran semula selepas 30 minit pencetakan pes pateri untuk mengelakkan pes pateri terdedah kepada udara terlalu lama yang boleh menurunkan kualiti produk.

• Pemasangan Komponen

Matlamat utama pemasangan adalah untuk memastikan setiap bebola pateri pada komponen BGA sejajar dengan setiap pad pada papan PCB. Oleh kerana pin komponen BGA terlalu pendek untuk dilihat dengan mudah oleh mata kasar, peralatan khas perlu digunakan untuk penjajaran yang tepat. Sehingga kini, peralatan utama untuk penjajaran tepat termasuk stesen kerja pembaikan semula BGA/CSP dan mesin pemasang cip, di mana ketepatan mesin pemasang cip mencapai kira-kira 0.001mm. Dengan penggunaan pengecaman cermin, komponen BGA boleh dipasang dengan tepat pada susunan pad pada papan litar.

Walau bagaimanapun, komponen BGA gagal memastikan 100% bebola pateri yang sempurna melalui pengecaman cermin dan sesetengah bebola pateri pada paksi Z mungkin lebih kecil daripada bebola lain. Untuk menjamin kebolehpatrian yang sangat baik, ketinggian komponen BGA boleh dikurangkan sebanyak 25.41μm hingga 50.8μm dan sistem vakum penutupan tertunda digunakan selama 400ms. Dengan bebola pateri dan pes pateri bersentuhan sepenuhnya, pematerian berongga bagi komponen BGA dapat dikurangkan.

• Pematerian Alir Semula

Penyolderan aliran semula adalah fasa yang paling sukar dikawal dalam proses pemasangan BGA, jadi pencapaian lengkung penyolderan aliran semula yang optimum merupakan elemen utama yang menyumbang kepada penyolderan BGA yang cemerlang. Lengkung penyolderan aliran semula mengandungi empat fasa: pra-pemanasan, perendaman, aliran semula dan penyejukan. Suhu dan masa bagi keempat-empat fasa ini masing-masing boleh ditetapkan dan diubah suai supaya hasil penyolderan yang optimum dapat diperoleh.

• Kerja semula BGA

Kerja semula BGA selepas pematerian dijalankan pada stesen kerja semula BGA yang boleh memateri dan membuat kerja semula secara bebas pada cip BGA tanpa menjejaskan komponen bersebelahan. Oleh itu, muncung aliran semula udara panas dengan saiz yang sesuai boleh dipilih untuk menutupi cip BGA bagi memudahkan pematerian.

Pemeriksaan Kualiti Pemasangan Solder Komponen BGA

BGA sebagai singkatan bagi pembungkusan susunan grid bebola mengandungi bebola pateri di bawah komponen dan kualiti bebola pateri sukar diketahui tanpa peranti pemeriksaan khusus. Pemeriksaan visual sahaja gagal mendapatkan kualiti pematerian pada sambungan pateri. Sehingga kini, peranti pemeriksaan untuk pemeriksaan kualiti pematerian BGA ialah peranti pemeriksaan sinar-X yang dikelaskan kepada dua kategori: 2D dan 5D.

Peranti pemeriksaan sinar-X 2D boleh memeriksa masalah penyolderan seperti keretakan, kehilangan, jambatan, salah jajaran dan pateri tidak mencukupi dengan kos yang rendah. Walau bagaimanapun, kelemahan utama peranti pemeriksaan sinar-X 2D ialah kadangkala agak sukar untuk membezakan bahagian mana yang digambarkan oleh imej komponen jika dua imej bertindih. Kelemahan ini boleh diatasi apabila menggunakan peranti pemeriksaan sinar-X 5D, cuma dengan kos yang lebih tinggi.

Komponen BGA Anda Akan Menerima Pemeriksaan 100% di PCBCart

Di PCBCart, setiap komponen BGA mesti diperiksa sebelumPerakitan SMTsupaya prestasi optimum dapat dicapai apabila mereka menyumbang kepada pelaksanaan fungsi produk akhir. Anda boleh menjangkakan AOI dan/atau AXI sebagai jaminan kualiti komponen BGA anda. Untuk maklumat lanjut tentang prinsip pemeriksaan komponen dan peraturan pengurusan rantaian bekalan kami, silahubungi kami.

Dapatkan Sebut Harga Pemasangan BGA Segera Di Sini

Sumber Berguna
•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 Bebola Pateri bagi Komponen BGA dan Cara Mengelakkannya