Perakitan BGA

Apa itu perakitan BGA?

BGA (Ball Grid Array) adalah paket sirkuit terpadu yang dirancang untuk sirkuit berkepadatan tinggi. Fitur utamanya adalah pola kisi-kisi dari bola solder kecil yang disusun di bagian bawah paket. Bola solder ini menggantikan pin pada paket konvensional, bertindak sebagai jembatan listrik antara chip dan PCB, bertanggung jawab untuk transmisi sinyal dan pasokan daya, serta sebagai koneksi mekanis utama. Dibandingkan dengan paket berbasis pin atau paket permukaan konvensional, BGA dapat mencapai ratusan bahkan ribuan titik koneksi dalam ruang terbatas. Oleh karena itu, BGA banyak digunakan dalam prosesor frekuensi tinggi, chip memori, dan aplikasi lain yang membutuhkan kecepatan, daya, pendinginan, dan performa listrik yang sangat tinggi.

Perakitan BGA melibatkan pemasangan tepat chip BGA dengan bola solder di bagian bawah ke PCB melalui proses penyolderan otomatis. Karena bola solder langsung terhubung dengan pad yang bersesuaian di PCB, struktur bengkok dari pin tradisional dihilangkan. Hal ini tidak hanya memperpendek jalur sinyal dan mengurangi gangguan, tetapi juga mengurangi hambatan termal serta meningkatkan efisiensi pendinginan melalui desain yang kompak.

Berbeda dengan pengemasan SMD tradisional, perakitan BGA sepenuhnya bergantung pada peralatan otomatis, seperti mesin pemasang presisi tinggi dan oven reflow. Dari pencetakan pasta solder hingga inspeksi akhir, diperlukan kontrol presisi yang ketat. Hal ini diperlukan untuk menghadapi koneksi berkepadatan tinggi dan sangat penting untuk memastikan keandalan tinggi. Akibatnya, perakitan BGA menunjukkan keunggulan dibanding pengemasan tradisional pada perangkat elektronik yang membutuhkan pemrosesan kecepatan tinggi dan keluaran daya tinggi.

Keunggulan Utama Perakitan BGA

Perakitan kabel dengan struktur berbeda cocok untuk berbagai skenario karena karakteristiknya yang bervariasi:

• Kabel Pita: Terdiri dari banyak konduktor yang dipasang sejajar, menyerupai ikatan kabel yang tersusun rapi. Keuntungannya termasuk penghematan ruang dan penyederhanaan kabel. Kabel ini sering digunakan dalam aplikasi yang memiliki keterbatasan ruang, seperti di dalam komputer, dan untuk mengirimkan beberapa jalur secara paralel.
  
• Kabel Koaksial: Kabel ini memiliki konduktor tengah sebagai intinya, dikelilingi oleh lapisan isolasi, lapisan pelindung, dan selubung, membentuk struktur yang menyerupai "lingkaran konsentris." Desain ini memberikan kualitas transmisi sinyal frekuensi tinggi yang sangat baik serta ketahanan terhadap gangguan, sehingga digunakan secara luas dalam jaringan komunikasi, peralatan frekuensi radio, dan bidang lainnya.
  
• Kabel Multi-Konduktor: Kabel ini mengandung beberapa set konduktor yang masing-masing dilapisi isolasi, mampu mentransmisikan berbagai sinyal secara bersamaan. Kabel ini digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari transmisi audio dalam sistem suara hingga pertukaran sinyal multi-saluran dalam sistem kontrol industri.
  
• Harness Kabel Kompleks: Kabel ini tersusun dari kombinasi berbagai kabel, konektor, dan pengunci, menghasilkan struktur yang canggih. Kabel ini cocok untuk aplikasi seperti otomotif dan kedirgantaraan yang membutuhkan sejumlah besar koneksi sirkuit serta mampu mempertahankan keandalan tinggi dalam lingkungan keras.

Tahapan Proses Perakitan BGA

1. Desain PCB dan Persiapan Pasta Solder

Pertama, dibuatlah pad yang sesuai pada area BGA di PCB. Selanjutnya, pasta solder yang terdiri dari solder dan flux secara merata diterapkan pada pad menggunakan stencil. Jumlah pasta solder yang digunakan secara langsung mempengaruhi kualitas sambungan solder dan harus dikontrol secara ketat.

2. Penempatan Presisi

Mesin pemasangan otomatis kecepatan tinggi menggunakan kamera berdefinisi tinggi untuk mengidentifikasi tanda posisi pada chip dan PCB. Setelah mengambil chip BGA, mesin ini menempatkannya secara presisi di atas pasta solder yang dicetak, memastikan setiap solder ball sejajar dengan landasan yang sesuai. Tahap ini umum dikenal sebagai "Pick-and-Place."

3. Penyolderan Reflow

PCB yang telah dirakit dimasukkan ke dalam oven reflow. Saat suhu meningkat, pasta solder secara perlahan mencair dan menyatu dengan solder ball yang ada di bagian bawah BGA. Setelah didinginkan, sambungan solder yang kuat terbentuk, menyelesaikan koneksi listrik dan mekanis.

4. Pemeriksaan dan Pengujian

Karena sambungan solder BGA tersembunyi di bagian bawah chip dan tidak dapat diamati secara langsung, sambungan tersebut harus diperiksa menggunakan peralatan sinar-X untuk memeriksa adanya short, lubang udara, dan sambungan solder dingin. Pengujian kinerja listrik juga dilakukan untuk memastikan keandalan koneksi.

Bagaimana cara memastikan keandalan penyolderan BGA?

Perakitan BGA membutuhkan ketelitian proses yang sangat tinggi, memerlukan kontrol ketat pada berbagai tahap:

• Desain PCB: Ukuran, jarak, dan jalur pad harus sesuai dengan spesifikasi BGA. Pendinginan juga harus dipertimbangkan untuk menghindari perbedaan suhu lokal yang besar.
  
• Pasta solder dan stensil: Pilih jenis pasta solder yang sesuai dan pastikan ketelitian tinggi pada bukaan stensil agar pencetakan pasta solder merata, menghindari korsleting akibat aplikasi berlebihan atau sambungan solder dingin akibat aplikasi tidak cukup.
  
• Profil reflow: Parameter pemanasan, penyetabilan (soaking), dan pendinginan harus disetel secara tepat berdasarkan karakteristik pasta solder dan ketahanan panas chip untuk mencegah kecacatan sambungan solder akibat suhu yang tidak tepat.
  
• Metode inspeksi: Peralatan sinar-X digunakan untuk mengidentifikasi masalah pada sambungan solder yang tersembunyi, dan metode seperti analisis penampang dapat digunakan untuk memverifikasi kekuatan sambungan solder bila diperlukan.
  
• Kontrol lingkungan: Bengkel perakitan harus bersih, dengan suhu dan kelembapan yang konstan untuk mencegah debu dan kelembapan yang dapat mempengaruhi kinerja pasta solder dan kualitas penyolderan.
  
• Pemasok profesional: Produsen yang berpengalaman dapat mengurangi risiko perakitan melalui proses standarisasi dan optimasi proses.
  

Metode Pemeriksaan Kualitas Sambungan Solder

• Inspeksi Visual: Hanya berlaku untuk sambungan solder kecil yang terletak di tepi. Metode ini dapat mendeteksi masalah jelas seperti sambungan solder yang hilang atau deformasi, tetapi tidak dapat menjangkau area inti.
  
• Inspeksi Sinar-X: Ini adalah metode utama untuk pemeriksaan sambungan solder BGA. Sinar-X menembus chip untuk memvisualkan sambungan solder yang berada di bawahnya secara jelas. Metode ini dapat secara akurat mengidentifikasi cacat tersembunyi seperti jembatan, rongga, dan sambungan solder dingin, memastikan setiap sambungan solder memenuhi standar.

Layanan Perakitan BGA Profesional LHD

Perakitan BGA adalah proses teknis dalam manufaktur elektronik yang membutuhkan ketepatan dan pengalaman yang sangat tinggi, serta perhatian rinci terhadap detail, mulai dari performa peralatan hingga detail proses. Sebagai penyedia layanan profesional, LHD menawarkan layanan terpadu, mulai dari evaluasi teknis, pengadaan komponen, pembuatan stencil, pemasangan SMT, inspeksi solder, hingga pengujian produk jadi. Baik itu BGA dengan jumlah pin yang kompleks maupun skenario dengan persyaratan khusus untuk pendinginan atau transmisi sinyal, proses standar dan keahlian khusus LHD memastikan setiap chip membentuk koneksi yang stabil, andal, dan tahan lama dengan PCB, sehingga menjadi dasar yang kuat bagi operasi berkinerja tinggi perangkat elektronik.