Pemasangan BGA

Apakah itu pemasangan BGA?

BGA (Ball Grid Array) ialah pakej litar bersepadu yang direka untuk litar berketumpatan tinggi. Ciri utamanya ialah corak kisi seperti jubin kecil yang disusun pada bahagian bawah pakej tersebut. Jubin-jubin kecil ini menggantikan pin pada pakej tradisional, bertindak sebagai jambatan elektrik antara cip dan PCB, bertanggungjawab kepada penghantaran isyarat dan bekalan kuasa, serta juga sebagai sambungan mekanikal utama. Berbanding pakej berpin atau pakej pas pemasangan permukaan konvensional, BGA boleh mencapai ratusan atau bahkan ribuan titik sambungan dalam ruang yang terhad. Oleh itu, BGA digunakan secara meluas dalam pemproses frekuensi tinggi, cip memori, dan aplikasi lain yang memerlukan kelajuan, kuasa, penyejukan, dan prestasi elektrik yang sangat tinggi.

Pemasangan BGA melibatkan proses memasang cip BGA ini secara tepat pada papan litar bercetak (PCB) menggunakan bola solder pada bahagian bawahnya melalui proses penyolderan automatik. Disebabkan bola-bola solder ini berikat secara langsung pada tompok yang sepadan di atas PCB, struktur lenturan pin tradisional dapat dihapuskan. Ini bukan sahaja memendekkan laluan isyarat dan mengurangkan gangguan, malah dapat mengurangkan rintangan terma serta meningkatkan kecekapan pembuangan haba melalui rekabentuk yang padat.

Berbeza dengan pengepakan SMD tradisional, pemasangan BGA bergantung sepenuhnya kepada peralatan automatik seperti mesin pemasangan berketepatan tinggi dan ketuhar penyolderan balik. Dari pencetakan pesadur sehingga pemeriksaan akhir, semua proses memerlukan kawalan ketepatan yang ketat. Ini adalah perlu untuk menghadapi sambungan berketumpatan tinggi dan penting untuk memastikan kebolehpercayaan yang tinggi. Akibatnya, pemasangan BGA menunjukkan kelebihan berbanding pengepakan tradisional dalam peranti elektronik yang memerlukan pemprosesan kelajuan tinggi dan output kuasa tinggi.

Kelebihan Utama Pemasangan BGA

Sambungan kabel dengan struktur berbeza adalah sesuai untuk pelbagai situasi disebabkan oleh ciri-ciri yang berbeza:

• Kabel Pita: Kabel ini terdiri daripada konduktor yang selari, menyerupai sekumpulan dawai yang tersusun rapi. Kelebihannya termasuk penjimatan ruang dan pendawaian yang lebih mudah. Ia sering digunakan dalam aplikasi yang mempunyai ruang terhad, seperti di dalam komputer, dan apabila beberapa talian perlu dihantar secara selari.
  
• Kabel Sepusat: Kabel ini mempunyai konduktor tengah sebagai teras, dikelilingi oleh lapisan penebat, lapisan pengadang, dan sarung, membentuk struktur yang menyerupai "bulatan sepusat". Reka bentuk ini menyediakan penghantaran isyarat frekuensi tinggi yang sangat baik dan rintangan terhadap gangguan, menjadikannya digunakan secara meluas dalam rangkaian komunikasi, peralatan frekuensi radio, dan bidang-bidang lain.
  
• Kabel Berkonduktor Pelbagai: Kabel-kabel ini mengandungi beberapa set konduktor yang mempunyai penebat secara berasingan, mampu menghantar pelbagai isyarat secara serentak. Kabel ini digunakan dalam pelbagai aplikasi, dari penghantaran audio dalam sistem bunyi hingga pertukaran isyarat berbilang saluran dalam sistem kawalan industri.
  
• Helaian Wayar Kompleks: Kabel ini terdiri daripada kombinasi pelbagai kabel, pencantum, dan pemegang, menghasilkan struktur yang canggih. Kabel ini sesuai digunakan dalam aplikasi seperti automotif dan kedirgantaraan yang memerlukan bilangan sambungan litar yang besar dan mampu mengekalkan kebolehpercayaan tinggi dalam persekitaran yang sukar.

Langkah Proses Pemasangan BGA

1. Reka Bentuk PCB dan Penyediaan Pes Solder

Pertama, tompok yang sepadan direka bentuk pada kawasan penyolderan BGA di PCB. Kemudian, pes solder yang terdiri daripada solder dan fluks disapu secara sekata ke atas tompok menggunakan skrin sesikut. Jumlah pes solder yang digunakan secara langsung mempengaruhi kualiti sambungan solder dan mesti dikawal dengan ketat.

2. Penempatan Presisi

Mesin pemasangan kelajuan tinggi menggunakan kamera berdefinisi tinggi untuk mengenal pasti tanda penyenkronan pada cip dan PCB. Selepas mengambil cip BGA, mesin ini meletakkan cip tersebut secara tepat di atas pesolder yang dicetak, memastikan setiap bola solder selari dengan tompok yang sepadan. Langkah ini biasanya dikenali sebagai "Pick-and-Place."

3. Penyolderan Reflow

PCB yang telah dipasang dimasukkan ke dalam ketuhar reflow. Apabila suhu meningkat, pesolder secara perlahan mencair dan bercantum dengan bola solder pada bahagian bawah BGA. Selepas disejukkan, sambungan solder yang kuat terbentuk, menyelesaikan sambungan elektrik dan mekanikal.

4. Pemeriksaan dan Ujian

Oleh kerana sambungan solder BGA tersembunyi di bahagian bawah cip dan tidak boleh dilihat secara langsung, ia mesti diperiksa dengan menggunakan peralatan sinar-X untuk memastikan tiada litar pintas, liang udara, dan sambungan solder sejuk. Ujian prestasi elektrik juga dijalankan untuk memastikan kebolehpercayaan sambungan.

Bagaimana untuk memastikan kebolehpercayaan penyolderan BGA?

Pemasangan BGA memerlukan kepersisan proses yang sangat tinggi, memerlukan kawalan ketat di pelbagai peringkat:

• Reka bentuk PCB: Saiz tompok, jarak dan penghalaan mesti sepadan dengan spesifikasi BGA. Penyejukan juga perlu dipertimbangkan untuk mengelakkan perbezaan suhu tempatan yang tinggi.
  
• Pasta solder dan skrin: Pilih jenis pasta solder yang sesuai dan pastikan kepersisan bukaan skrin yang tinggi untuk memastikan pencetakan pasta solder sekata dan mengelakkan litar pintas yang disebabkan oleh aplikasi berlebihan atau sambungan solder sejuk yang disebabkan oleh aplikasi tidak mencukupi.
  
• Profil reflow: Parameter pemanasan, penyerapan haba, dan penyejukan yang tepat mesti ditetapkan berdasarkan ciri-ciri pasta solder dan rintangan haba cip untuk mengelakkan kecacatan sambungan solder yang disebabkan oleh suhu yang tidak sesuai.
  
• Kaedah pemeriksaan: Peralatan sinar-X digunakan untuk mengenal pasti masalah sambungan solder yang tersembunyi, dan kaedah seperti analisis keratan rentas boleh digunakan untuk mengesahkan kekuatan sambungan solder apabila diperlukan.
  
• Kawalan persekitaran: Bengkel pemasangan mesti bersih, dengan suhu dan kelembapan yang malar bagi mengelakkan habuk dan kelembapan daripada mempengaruhi prestasi pes bertimah dan kualiti penyolderan.
  
• Pembekal profesional: Pengeluar berpengalaman boleh mengurangkan risiko pemasangan melalui proses piawaian dan pengoptimuman proses.
  

Kaedah Pemeriksaan Kualiti Sambungan Bertimah

• Pemeriksaan Visual: Hanya sesuai untuk sambungan bertimah kecil yang terdedah di tepi. Ia boleh mengesan isu jelas seperti kehilangan sambungan bertimah dan penyimpangan, tetapi tidak dapat merangkumi kawasan teras.
  
• Pemeriksaan Sinar-X: Ini adalah kaedah utama untuk pemeriksaan sambungan bertimah BGA. Sinar-X menembusi cip untuk memaparkan sambungan bertimah di bawahnya dengan jelas. Ia boleh mengenal pasti kecacatan tersembunyi seperti jambatan, ruang kosong, dan sambungan bertimah sejuk secara tepat, memastikan setiap sambungan bertimah memenuhi piawaian.

Perkhidmatan Pemasangan BGA Profesional LHD

Pemasangan BGA adalah proses teknikal dalam pembuatan elektronik yang memerlukan kepersisan dan pengalaman yang tinggi, serta memerlukan perhatian terperinci dari prestasi peralatan hingga butiran proses. Sebagai pembekal perkhidmatan profesional, LHD menawarkan perkhidmatan satu henti, dari penilaian kejuruteraan, pembelian komponen, pembuatan stensil, hingga penempatan SMT, pemeriksaan solder, dan pengujian produk siap. Sama ada BGA yang kompleks dengan bilangan pin tinggi atau situasi yang memerlukan keperluan khas untuk pengagihan haba atau penghantaran isyarat, proses piawaian dan kepakaran LHD yang disesuaikan memastikan setiap cip membentuk sambungan yang stabil, boleh dipercayai, dan tahan lama dengan PCB, seterusnya meletakkan asas yang kukuh bagi operasi berprestasi tinggi peranti elektronik.