การมาถึงของ BGA (ball grid array) ช่วยลดข้อบกพร่องในการประกอบได้อย่างชัดเจน เมื่อผู้ปฏิบัติงาน SMT (surface mount technology) / SMD (surface mount device) พบว่า QFP (quad flat package) ที่มีระยะพิทช์ 0.3 มม. ไม่สามารถรับประกันการบรรลุคุณภาพของ SMT ได้ จากมุมมองของทฤษฎีระบบ เนื่องจากการลดระดับความยากของเทคโนโลยีกระบวนการทำให้ปัญหาต่าง ๆ ได้รับการแก้ไขอย่างรวดเร็วที่สุด และทำให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ควบคุมได้ง่ายขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดของการผลิตสมัยใหม่ แม้ว่าการตรวจสอบชิ้นส่วน BGA จะไม่สามารถดำเนินการได้อย่างง่ายดาย บทความนี้จะกล่าวถึงและวิเคราะห์กระบวนการประกอบ SMT ของชิ้นส่วน BGA ในทุกมิติ โดยอ้างอิงจากการผลิตจำนวนมากในทางปฏิบัติ
• การเตรียมการล่วงหน้า
แม้ว่าชิ้นส่วนบางชนิดที่ใช้แพ็กเกจ BGA จะไม่ไวต่อความชื้นมากนัก แต่แนะนำให้ชิ้นส่วนทั้งหมดผ่านกระบวนการอบที่อุณหภูมิ 125°C เนื่องจากยังไม่พบผลกระทบด้านลบใด ๆ จากการอบที่อุณหภูมิต่ำ วิธีนี้ยังใช้ได้กับแผ่น PCB เปล่า (แผงวงจรพิมพ์) ที่พร้อมจะเข้าสู่กระบวนการประกอบ SMT ด้วย เพราะท้ายที่สุดแล้ว ความชื้นสามารถถูกกำจัดออกไปได้ก่อน ทำให้ข้อบกพร่องของลูกบอลประสานลดลงและประสิทธิภาพการเชื่อมประสานดีขึ้น
• การพิมพ์ครีมประสาน (Solder Paste Printing)
ตามประสบการณ์การประกอบของฉัน การพิมพ์ครีมประสานโดยทั่วไปสามารถทำได้ค่อนข้างง่ายบนชิ้นส่วน BGA ที่มีระยะพิทช์มากกว่า 0.8 มม. และชิ้นส่วน QFP ที่มีระยะพิทช์ 0.5 มม. อย่างไรก็ตาม บางครั้งอาจพบปัญหาที่จำเป็นต้องชดเชยดีบุกด้วยการปฏิบัติงานด้วยมือ เนื่องจากลูกบอลประสานบางส่วนไม่ได้รับการพิมพ์ครีมประสานเพียงพอ ซึ่งทำให้การบัดกรีเกิดการเยื้องตำแหน่งหรือเกิดการลัดวงจรได้
อย่างไรก็ตาม ผมไม่คิดว่าการพิมพ์ครีมประสานลงบนชิ้นส่วน BGA ที่มีระยะพิทช์ 0.8 มม. จะทำได้ง่ายกว่าการพิมพ์ลงบนชิ้นส่วน QFP ที่มีระยะพิทช์ 0.5 มม. ผมเชื่อว่าวิศวกรจำนวนมากตระหนักถึงความแตกต่างระหว่างการพิมพ์ในแนวนอนและการพิมพ์ในแนวตั้งบน QFP ที่มีระยะพิทช์ 0.5 มม. ซึ่งสามารถอธิบายได้จากมุมมองทางกลศาสตร์ ดังนั้น เครื่องพิมพ์บางรุ่นจึงสามารถรองรับฟังก์ชันการพิมพ์ที่มุม 45° ได้ โดยอิงจากความเห็นที่ว่าขั้นตอนการพิมพ์มีบทบาทสำคัญในกระบวนการประกอบ SMT จึงขอแนะนำให้ให้ความสำคัญกับขั้นตอนนี้อย่างเพียงพอ
• การจัดวางและการติดตั้ง
จากประสบการณ์การประกอบจริง เนื่องจากลักษณะทางกายภาพทำให้ชิ้นส่วน BGA มีความสามารถในการผลิตได้สูง จึงติดตั้งได้ง่ายกว่าชิ้นส่วน QFP ที่มีระยะพิทช์ 0.5 มม. อย่างไรก็ตาม ปัญหาหลักที่เราต้องเผชิญในระหว่างกระบวนการประกอบ SMT คือการสั่นสะเทือนมักเกิดขึ้นกับชิ้นส่วนเมื่อใช้หัวดูดขนาดใหญ่ที่มีแหวนยางในการวางชิ้นส่วนลงบนแผงวงจรที่มีขนาดมากกว่า 30 มม. จากการวิเคราะห์สามารถเชื่อได้ว่าปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากความดันภายในหัวดูดสูงเกินไปจากแรงกดติดตั้งที่มากเกินความจำเป็น และสามารถขจัดปัญหานี้ได้หลังจากมีการปรับแก้ให้เหมาะสม
• การบัดกรี
การบัดกรีรีโฟลว์ด้วยลมร้อนเป็นกระบวนการที่ไม่เป็นไปตามสัญชาตญาณในระหว่างกระบวนการประกอบ SMT หรืออาจนิยามได้ว่าเป็นเทคโนโลยีพิเศษชนิดหนึ่ง แม้ว่าชิ้นส่วน BGA จะใช้เส้นโค้งเวลาและอุณหภูมิของการบัดกรีที่เทียบเท่ากับเส้นโค้งมาตรฐาน แต่ก็แตกต่างจาก SMD แบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ในแง่ของการบัดกรีรีโฟลว์ จุดบัดกรีของชิ้นส่วน BGA อยู่ใต้ตัวชิ้นส่วน ระหว่างตัวชิ้นส่วนกับแผ่น PCB ซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าชิ้นส่วน BGA ได้รับผลกระทบต่อจุดบัดกรีมากกว่าชิ้นส่วน SMD แบบดั้งเดิม เนื่องจากขาของชิ้นส่วนแบบหลังถูกวางไว้ที่ขอบรอบตัวชิ้นส่วน อย่างน้อยที่สุด ขาเหล่านั้นก็สัมผัสกับลมร้อนได้โดยตรง การคำนวณและการปฏิบัติจริงด้านความต้านทานความร้อนบ่งชี้ว่าลูกบอลประสานในบริเวณกึ่งกลางของตัวชิ้นส่วน BGA ประสบกับการหน่วงทางความร้อน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ช้า และอุณหภูมิสูงสุดที่ต่ำ
• การตรวจสอบ
เนื่องจากโครงสร้างทางกายภาพของชิ้นส่วน BGA การตรวจสอบด้วยสายตาไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการตรวจสอบรอยบัดกรีที่ซ่อนอยู่ของชิ้นส่วน BGA ได้ ดังนั้นการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจหาข้อบกพร่องในการบัดกรี เช่น ฟองอากาศ การลัดวงจร ลูกบอลบัดกรีที่หายไป รูอากาศ เป็นต้น ข้อเสียเพียงอย่างเดียวของการตรวจสอบด้วยเอ็กซเรย์คือมีต้นทุนสูง
• ทำงานใหม่
ด้วยการใช้งานที่หลากหลายของชิ้นส่วน BGA ประกอบกับความนิยมของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมส่วนบุคคล ทำให้การซ่อมบำรุง BGA มีความสำคัญมากยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นส่วน QFP แล้ว ชิ้นส่วน BGA จะไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีกเมื่อถูกถอดออกจากแผงวงจร
ในเมื่อเทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์แบบ BGA ได้กลายเป็นกระแสหลักในงานประกอบ SMT ระดับความยากทางเทคนิคของมันจึงไม่อาจมองข้ามได้ และประเด็นสำคัญที่กล่าวถึงในบทความนี้ควรถูกวิเคราะห์อย่างรอบคอบและถูกต้อง พร้อมทั้งแก้ไขปัญหาอย่างมีเหตุผล เมื่อทำการเลือกผู้รับจ้างผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือผู้ประกอบชิ้นส่วน ควรเลือกใช้สายการผลิตระดับมืออาชีพควบคู่ไปกับความสามารถในการประกอบในระดับเต็มรูปแบบและอุปกรณ์การประกอบครบครัน
PCBCart มีสายการประกอบ SMT แบบเฉพาะทางที่ประกอบด้วยเครื่องพิมพ์ครีมประสาน เครื่องวางชิป อุปกรณ์ AOI แบบออนไลน์และออฟไลน์ เตาอบรีโฟลว์ อุปกรณ์ AXI และสถานีซ่อมบำรุง BGA ขั้นตอนการประกอบอัตโนมัติที่จัดให้โดย PCBCart สามารถรองรับการจัดการชิ้นส่วน BGA ที่มีระยะห่างระหว่างขาเล็กสุดถึง 0.4 มม. บริการและผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่เราจัดให้เป็นไปตามข้อกำหนดของระบบ ISO9001:2008 ซึ่งเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับการตอบสนองความคาดหวังของลูกค้าติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสามารถด้าน SMT ของเราสำหรับชิ้นส่วน BGA หรือคุณสามารถคลิกปุ่มด้านล่างเพื่อขอใบเสนอราคา PCBA ฟรีและไม่มีข้อผูกมัด!
คำขอใบเสนอราคาสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•สี่ขั้นตอนในการรู้จัก BGA
•บทนำเกี่ยวกับเทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์แบบ BGA
•บทนำโดยย่อเกี่ยวกับประเภทแพ็กเกจ BGA
•ปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพของการประกอบ BGA
