BGA montaža

Što je BGA sastav?

BGA (Ball Grid Array) je paket integriranog kruga dizajniran za visoko gustoću krugova. Njegova jezgra je rešetkasta struktura s mikroskopskim lemnim kuglicama raspoređenim na dnu paketa. Ove lemne kuglice zamjenjuju pince tradicionalnih paketa i djeluju kao električni most između čipa i ploče, odgovorne za prijenos signala i napajanje, a također i kao ključna mehanička veza. U usporedbi s paketima s pincima ili konvencionalnim površinskim montažama, BGA-ovi mogu postići stotine ili čak tisuće točaka povezivanja unutar ograničenog prostora. Stoga se široko koriste u procesorima visoke frekvencije, memorijskim čipovima i drugim aplikacijama koje zahtijevaju izuzetno visoku brzinu, snagu, hlađenje i električne performanse.

BGA montaža uključuje precizno pričvršćivanje ovih BGA čipova s lemnim kuglicama na PCB kroz automatizirani proces lemljenja. Budući da lemljive kuglice izravno prianjaju na odgovarajuće pločice na PCB-u, struktura savijanja tradicionalnih pina je uklonjena. To ne samo skraćuje put signala i smanjuje smetnje, već također smanjuje termalni otpor i poboljšava učinkovitost hlađenja kroz kompaktnu konstrukciju.

Za razliku od tradicionalnog SMD pakiranja, BGA montaža potpuno se oslanja na automatiziranu opremu, poput visokopreciznih strojeva za postavljanje i pećnica za reflaksno lemljenje. Od tiska lemnog filma do konačnog pregleda, potrebna je stroga kontrola preciznosti. To je nužno za izvođenje visokokvalitetnih veza i ključno je za osiguranje visoke pouzdanosti. Kao rezultat toga, BGA montaža pokazuje prednosti u odnosu na tradicionalno pakiranje u elektroničkim uređajima koji zahtijevaju visokobrzinsku obradu i visoki izlaz snage.

Ključne prednosti BGA montaže

Sklopovi kabela različitih struktura prikladni su za različite scenarije zbog svojih različitih karakteristika:

• Trakaste kabele: Sastoje se od više paralelnih vodiča, slično uredno povezanom snopu žica. Prednosti uključuju uštedu u prostoru i pojednostavljenje kabliranja. Često se koriste u primjenama gdje je prostor ograničen, poput unutrašnjosti računala, i gdje je potrebno paralelno prenijeti više linija.
  
• Koaksijalne kabele: Ove kabele imaju središnji vodič kao jezgru, okružen slojem izolacije, zaštitnim slojem i vanjskom oplatkom, čime se formira struktura slična "koncentričnim krugovima". Ovaj dizajn omogućuje izvrstan prijenos signala visoke frekvencije i otpornost na smetnje, zbog čega se široko koriste u komunikacijskim mrežama, radio frekvencijskoj opremi i drugim područjima.
  
• Višeprovodni kabeli: Ovi kabeli sadrže više skupina neovisno izoliranih vodiča, sposobnih prenijeti više signala istovremeno. Koriste se u primjenama koje se protežu od prijenosa zvuka u zvučnim sustavima do razmjene višekanalnih signala u industrijskim sustavima upravljanja.
  
• Složeni kabelski snopovi: Ove kabele čine kombinacija različitih kabela, konektora i steznih elemenata, što rezultira sofisticiranom strukturom. Pogodni su za primjene poput automobilske i zrakoplovne industrije koje zahtijevaju velik broj električnih veza i mogu održavati visoku pouzdanost u teškim uvjetima.

Koraci procesa montaže BGA

1. Projektiranje PCB-a i priprema lemnog filma

Najprije se na BGA području PCB-a projektiraju odgovarajući kontakti. Zatim se lemni film, koji se sastoji od lema i toka, jednoliko nanosi na kontaktne površine pomoću šablona. Količina lemnog filma izravno utječe na kvalitetu lemljenja i mora biti strogo kontrolirana.

2. Precizno postavljanje

Brzina stroja za automatsko postavljanje koristi kameru visoke rezolucije za identifikaciju pozicionih oznaka na čipu i ploči (PCB). Nakon što pokupi BGA čip, on se precizno postavlja na tisak ispisane lemnih kuglica, osiguravajući da svaka lema pristaje uz odgovarajući kontakt. Ovaj korak je uobičajeno poznat kao "Pick-and-Place".

3. Lepljenje lemom

Sastavljena ploča unosi se u peć za lemljenje. Dok temperatura raste, pasta za lemljenje postepeno se topi i spaja s lemnim kuglicama na dnu BGA čipa. Nakon hlađenja, formira se čvrst spoj lema, čime se završava električni i mehanički spoj.

4. Provjera i testiranje

Budući da su BGA spojevi sakriveni na dnu čipa i nisu izravno vidljivi, potrebno ih je pregledati pomoću rendgenske opreme kako bi se provjerili kratki spojevi, zračni džepovi i hladni spojevi lema. Također se izvodi test električnih performansi kako bi se osigurala pouzdanost veze.

Kako osigurati pouzdanost BGA lemljenja?

BGA montaža zahtijeva izuzetno visoku preciznost procesa, što zahtijeva strogu kontrolu kroz više faza:

• PCB dizajn: Veličina kontaktne površine, razmak i vođenje trase moraju odgovarati BGA specifikacijama. Također treba uzeti u obzir odvođenje topline kako bi se izbjegle velike lokalne razlike u temperaturi.
  
• Tinjalno tijesto i šablonska ploča: Odaberite odgovarajući tip tinjalnog tijesta i osigurajte visoku preciznost otvora šablonske ploče kako biste osigurali jednoliko nanošenje tinjalnog tijesta i izbjegli kratke spojeve izazvane prevelikim nanošenjem ili hladne lemljenje izazvane nedovoljnim nanošenjem.
  
• Profil reflowa: Precizni parametri zagrijavanja, izdržavanja i hlađenja moraju biti postavljeni na temelju karakteristika tinjalnog tijesta i otpornosti čipa na toplinu, kako bi se spriječile greške lemljenja izazvane nepravilnim temperaturama.
  
• Metode inspekcije: Koristi se X-zračna oprema za identifikaciju skrivenih problema s lemljenjem, a po potrebi se mogu koristiti metode poput analize poprečnog presjeka za provjeru čvrstoće lemljenja.
  
• Kontrola okoliša: Radionica za montažu mora biti čista, s konstantnom temperaturom i vlažnošću kako bi se spriječilo djelovanje prašine i vlage na performanse olovnog filma i kvalitetu lemljenja.
  
• Profesionalni dobavljači: Iskusni proizvođači mogu smanjiti rizike u montaži kroz standardizirane procese i optimizaciju procesa.
  

Metode inspekcije kvalitete lemljenja

• Vizualna inspekcija: Primjenjiva samo na manje vidljive lemove na rubovima. Može otkriti očite probleme poput nedostajućih lemnih spojeva i deformacija, ali ne može pokriti jezgrene zone.
  
• RTG inspekcija: Ovo je ključna metoda za inspekciju BGA lemnih spojeva. RTG zrake prolaze kroz čip i omogućuju jasnu vizualizaciju lemnih spojeva ispod. Može točno identificirati skrivene nedostatke poput mostića, šupljina i hladnih lemnih spojeva, osiguravajući da svaki lemljeni spoj zadovoljava standarde.

LHD-ove profesionalne BGA usluge montaže

Proces BGA montaže je tehnički proces u proizvodnji elektronike koji zahtijeva izuzetno visoku preciznost i iskustvo, te pažljivo pridržavanje detalja, od performansi opreme do pojedinosti procesa. Kao profesionalni uslužni pružatelj, LHD nudi sveobuhvatnu uslugu, od inženjerske procjene, nabave komponenata, izrade šablona, do SMT postavljanja, inspekcije lema i testiranja gotovih proizvoda. Bez obzira radi li se o kompleksnoj BGA strukturi s velikim brojem izvoda ili scenariju s posebnim zahtjevima za hlađenje ili prijenos signala, LHD-ovi standardizirani procesi i prilagođena stručnost osiguravaju da svaki čip ostvari stabilnu, pouzdanu i trajnu vezu s pločom PCB, čime se postavlja čvrsta osnova za visokoperformantno funkcioniranje elektroničkih uređaja.