BGA Szerelés

Mi az a BGA szerelés?

A BGA (Ball Grid Array) egy nagy sűrűségű áramkörök elhelyezésére kialakított integrált áramkör-csomagolás. Alapvető jellemzője a csomag alján elhelyezett apró forrasztógyöngyök rács-szerű mintázata. Ezek a forrasztógyöngyök a hagyományos csomagok csapjainak helyett szolgálnak, mint elektromos híd a chip és a nyomtatott áramkör (PCB) között, amelyek felelősek az adatjelek továbbításáért és az energiaellátásért, valamint lényeges mechanikai kapcsolódást biztosítanak. A csapokra vagy hagyományos felületszereléses csomagokra alapozott megoldásokkal összehasonlítva, a BGA-k képesek akár százak vagy ezrek kapcsolódási pontot létrehozni egy korlátozott térben. Ezért széles körben alkalmazzák őket magas frekvenciájú processzorokban, memóriachipekben és más olyan alkalmazásokban, amelyek rendkívül magas sebességet, teljesítményt, hőelvezetést és elektromos tulajdonságokat igényelnek.

A BGA-szerelés során ezeket a BGA-chipeket, melyek aljánó löttyel rendelkeznek, egy automatizált forrasztási folyamattal rögzítik a nyomtatott áramkörlemezhez (PCB). Mivel az ólomgolyók közvetlenül a nyomtatott áramkörlemez megfelelő fémlemezeihez kapcsolódnak, a hagyományos csapok íves kialakítását el lehet hagyni. Ez nemcsak lerövidíti a jelutat és csökkenti az interferenciát, hanem csökkenti a hőellenállást, és a kompakt kialakításnak köszönhetően javítja a hőelvezetés hatékonyságát.

A hagyományos SMD csomagolással ellentétben a BGA-szerelés teljes mértékben automatizált berendezésekre támaszkodik, mint például nagy pontosságú helyzetbe helyező gépek és reflow- (visszaforrasztó) kemencék. A forrasztópaszta nyomtatásától egészen a végső ellenőrzésig szigorú pontosság-ellenőrzés szükséges. Ez elengedhetetlen a nagy sűrűségű csatlakozások kezeléséhez, és alapvető fontosságú a magas megbízhatóság biztosításához. Ennek eredményeként a BGA-szerelésnek a hagyományos csomagolással szembeni előnyei az elektronikus eszközök között, melyek nagy sebességű feldolgozást és nagy teljesítményű kimenetet igényelnek.

A BGA-szerelés kulcsfontosságú előnyei

Különböző felépítésű kábelösszeállítások különböző forgatókönyvekre alkalmasak jellemzőik eltérő volta miatt:

• Szalagkábelek: Ezek több párhuzamos vezetőből állnak, amelyek úgy néznek ki, mint egy rendezett vezetékcsomó. Előnyeik közé tartozik a helytakarékosság és az egyszerűsített vezetékelés. Gyakran olyan alkalmazásokban használják őket, ahol a hely korlátozott, például számítógépek belsejében, illetve ahol több párhuzamos vonal átvitelére van szükség.
  
• Koaxiális kábelek: Ezekben a kábelekben egy központi vezető a mag, amelyet szigetelőréteg, árnyékoló réteg és külső burok vesz körül, egy "koncentrikus körök" szerű szerkezetet létrehozva. Ez a kialakítás kiváló nagyfrekvenciás jelátvitelt és interferenciaállóságot biztosít, ezért széles körben használják őket kommunikációs hálózatokban, rádiófrekvenciás berendezésekben és más területeken.
  
• Többvezetékes kábelek: Ezek a kábelek több, egymástól függetlenül szigetelt vezetőkből álló egységet tartalmaznak, amelyek képesek egyszerre több jelet is továbbítani. Használják őket olyan területeken, mint hangátvitel hangrendszerekben, vagy többcsatornás jelcsere ipari vezérlőrendszerekben.
  
• Összetett kábelkötegek: Ezek a kábelek különféle kábelekből, csatlakozókból és rögzítőelemekből álló kombinációkból épülnek fel, így kialakítva egy összetett struktúrát. Ezek alkalmasak olyan alkalmazásokra, mint például az autóipar és a repülőgépipar, ahol nagyszámú áramkör-kapcsolat szükséges, és a rendszer képes a magas megbízhatóság fenntartására nehéz környezeti körülmények között is.

BGA Szerelési Folyamatlépések

1. NYÁK-tervezés és forrasztópaszta előkészítése

Először a NYÁK BGA forrasztási területén megfelelő forrasztási párnákat terveznek. Ezután egy sablon segítségével a forrasztópasztát (forrasztóból és fluxusból álló keveréket) egyenletesen viszik fel a párnákra. A használt forrasztópaszta mennyisége közvetlenül befolyásolja a forrasztási pontok minőségét, ezért szigorúan kontrollálni kell.

2. Pontos elhelyezés

Egy nagy sebességű automata helyzetbe helyező gép egy nagy felbontású kamerával azonosítja a chip és a nyomtatott áramkör (PCB) pozicionálási jelöléseit. Miután felvette a BGA tokát, azt pontosan a forrasztópaszta rétegre helyezi, biztosítva, hogy minden forrasztógolyó a megfelelő nyomra kerüljön. Ezt a lépést általában „Pick-and-Place” néven ismerik.

3. Újravilágításos forrasztás

A szerelt nyomtatott áramköröket (PCB) betáplálják egy újravilágításos sütőbe. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a forrasztópaszta fokozatosan megolvad, és összekapcsolódik a BGA alján található forrasztógolyókkal. Lehűlés után megszilárdul a forrasztókötés, ezzel létrejön az elektromos és mechanikai csatlakozás.

4. Ellenőrzés és Tesztelés

Mivel a BGA forrasztókötések a tok alján helyezkednek el, és nem megfigyelhetők közvetlenül, ezeket röntgenberendezéssel kell ellenőrizni, hogy szakadásokat, levegőbuborékokat és hidegforrasztásokat azonosítsanak. Elektromos működési teszteket is végeznek, hogy biztosítsák a csatlakozás megbízhatóságát.

Hogyan lehet biztosítani a BGA forrasztás megbízhatóságát?

A BGA-szerelés rendkívül magas fokú folyamatosságot igényel, amely több szakasz szigorú ellenőrzését követeli meg:

• NYÁK-tervezés: A párnák mérete, távolsága és elrendezése megfelelőnek kell legyen a BGA-specifikációknak. A hőelvezetést is figyelembe kell venni, hogy elkerüljék a helyi hőmérsékletkülönbségeket.
  
• Forrasztópaszta és sablon: Válassza ki a megfelelő forrasztópaszta típust, és biztosítsa a sablon nyílásainak nagy pontosságát, hogy egyenletes forrasztópaszta nyomtatást érjen el, elkerülve a túl sok pasztából adódó rövidzárlatokat vagy a kevés pasztából fakadó hidegforrasz-pontokat.
  
• Reflow-profil: A forrasztópaszta jellemzőitől és a chip hőállóságától függően pontos fűtési, pirítási és hűtési paramétereket kell beállítani, hogy megelőzze a hőmérséklet helytelen beállításából fakadó forraszhibákat.
  
• Ellenőrzési módszerek: Röntgenberendezést használnak a rejtett forraszhibák azonosítására, és szükség esetén keresztmetszeti elemzés segítségével ellenőrzik a forraszvarratok szilárdságát.
  
• Környezeti körülmények szabályozása: A szerelőüzemnek tisztának kell lennie, állandó hőmérséklettel és páratartalommal, hogy megakadályozza a por és a nedvesség negatív hatásait a forrasztópaszta teljesítményére és a forrasztási minőségre.
  
• Szakértői beszállítók: A tapasztalt gyártók csökkenthetik a szerelési kockázatokat szabványosított folyamatok és folyamatoptimalizálás révén.
  

Forrasztott kötések minőségellenőrzési módszerei

• Szemrevételezés: Csak a szélek mentén lévő, kis méretű forrasztott kötések esetében alkalmazható. Képes nyilvánvaló hibák, például hiányzó forrasztott kötések vagy deformációk felismerésére, de nem képes lefedni a belső területeket.
  
• Röntgenellenőrzés: Ez a BGA típusú forrasztott kötések ellenőrzésének alapmódszere. A röntgensugarak áthatolnak a chipeken, így a rejtett forrasztott kötések is jól láthatóvá válnak. Pontosan azonosíthatók vele a rejtett hibák, például rövidzárok, üregek és hidegforrasztások, biztosítva, hogy minden forrasztott kötés megfeleljen az előírt szabványoknak.

LHD szakértői BGA szerelési szolgáltatásai

A BGA-szerelés egy olyan technikai folyamat az elektronikai gyártásban, amely rendkívül magas pontosságot és tapasztalatot igényel, és alapos figyelmet követel meg az eszközök teljesítményétől kezdve a folyamat részleteiig. Mint szakértői szolgáltató, az LHD egyszolgáltatásos megoldást kínál, amely magában foglalja a műszaki felméréstől kezdve az alkatrészek beszerzését, a sablonkészítést, az SMT alkatrészbehelyezést, a forrasztás ellenőrzését, egészen a késztermék teszteléséig. Függetlenül attól, hogy milyen összetett, sokcsapájú BGA-ról vagy speciális hőelvezetési vagy jelátviteli igényekről van szó, az LHD szabványosított folyamatai és testre szabott szakértelme biztosítják, hogy minden chip megbízható, stabil és tartós kapcsolódást biztosítson a nyomtatott áramkörrel, ezzel megalapozva az elektronikus eszközök magas szintű működését.