Sestava BGA

Kaj je BGA sestava?

BGA (Ball Grid Array) je integrirana vezja v paketu, zasnovanem za visokoz gostote tokokrogov. Njegova temeljna značilnost je mrežasta postavitev majhnih lotnih kroglic, razporejenih na dnu paketa. Te lotne kroglice nadomeščajo poglede tradicionalnih paketov in delujejo kot električni most med čipom in tiskanim vezjem, odgovoren za prenos signalov in oskrbo z energijo ter tudi kot ključna mehanska povezava. V primerjavi s paketi na podlagi pogledev ali konvencionalnimi površinsko-montiranimi paketi lahko BGA-ji v omejenem prostoru dosegajo stotine ali celo tisoče povezavnih točk. Zato se pogosto uporabljajo v visokofrekvenčnih procesorjih, pomnilniških čipih in drugih aplikacijah, ki zahtevajo zelo visoko hitrost, moč, odvod toplote in električne lastnosti.

Pri sestavi BGA se te BGA čipe s spodnjimi lotnimi kroglicami natančno pritrjujejo na tiskano vezje s pomočjo avtomatiziranega postopka lepljenja. Ker se lotne kroglice neposredno vežijo na ustrezne ploščice na tiskanem vezju, se izognemo upogibni strukturi tradicionalnih pinov. To ne samo da skrajša pot signala in zmanjša motnje, temveč tudi zmanjša toplotni upor in izboljša učinkovitost odvajanja toplote s kompaktno konstrukcijo.

Za razliko od tradicionalnega SMD ohišja, sestava BGA popolnoma temelji na avtomatizirani opremi, kot so visoko natančni postavljalni stroji in peči za lepljenje. Od tiskanja lotne paste do končnega pregleda je potrebna stroga natančnost. To je potrebno za obravnavo visoko gostih povezav in ključno za zagotavljanje visoke zanesljivosti. Posledično sestava BGA prikazuje prednosti pred tradicionalnim ohišjem v elektronskih napravah, ki zahtevajo visokohitrostno obdelavo in visok izhodni moči.

Osnovne prednosti sestave BGA

Kabelske zbirke različnih struktur so primerne za različne primere uporabe zaradi svojih različnih značilnosti:

• Trakasti kabeli: Sestavljajo se iz več vzporednih vodnikov, ki spominjajo na uredno povezan snop žic. Prednosti vključujejo prihranek prostora in poenostavljeno ožičenje. Pogosto se uporabljajo v aplikacijah, kjer je prostor omejen, kot so računalniki, in kjer je potrebno hkrati prenašati več linij.
  
• Koaksialni kabeli: Ti kabeli imajo osrednji vodnik kot jedro, ki je obdan z izolacijskim slojem, ekranirnim slojem in plaščem, kar tvori strukturo, podobno "koncentričnim krogom". Ta zasnova omogoča izjemno prenos visokofrekvenčnih signalov in odpornost proti motnjam, zaradi česar se pogosto uporabljajo v komunikacijskih omrežjih, radijskih frekvenčnih napravah in drugih področjih.
  
• Večvodični kabli: Ti kabli vsebujejo več sklopov neodvisno izoliranih vodnikov, ki so sposobni hkratnega prenosa več signalov. Uporabljajo se v različnih področjih, od zvočnega prenosa v zvočnih sistemih do večkanalnega izmenjevanja signalov v industrijskih krmilnih sistemih.
  
• Kompleksne kabelske žice: Ti kabli so sestavljeni iz kombinacije različnih kablov, priključkov in elementov za pritrjevanje, kar rezultira v sofisticirani strukturi. Ustrezajo aplikacijam, kot so avtomobilska in letalska industrija, ki zahtevajo veliko število električnih povezav in omogočajo visoko zanesljivost v težkih okoljskih pogojih.

Koraki sestavljanja BGA

1. Načrtovanje tiskanega vezja in priprava lota

Najprej se na območju BGA lota na tiskanem vezju zasnujejo ustrezni ploščadi. Nato se s stensko mrežo enakomerno nanaša lotna pasta, sestavljena iz lota in talila, na ploščade. Količina uporabljene lote pa neposredno vpliva na kakovost lotnih spojev in mora biti strogo nadzorovana.

2. Natančno postavljanje

Hitrostna avtomatska postavitvena naprava uporablja kameru z visoko ločljivostjo za identifikacijo pozicijskih znamk na čipu in tiskani plošči (PCB). Po zajemanju BGA čipa je ta natančno postavljen na natisnjeno soldatno pasto, pri čemer se vsaka soldatna kroglica poravnava z ustreznim kontaktom. Ta korak je splošno znan kot »Pick-and-Place«.

3. Refluktno lotanje

Zgrajena tiskana plošča (PCB) se vnese v refluktno peč. Ko se temperatura dviguje, se soldatna pasta postopoma stali in zlije s soldatnimi kroglicami na dnu BGA. Po hlajenju nastane trden soldatni spoj, ki zaključi električni in mehanski stik.

4. Pregled in testiranje

Ker so BGA soldatni spoji skriti na spodnji strani čipa in jih ni mogoče neposredno opazovati, morajo biti pregledani z rentgensko opremo, da se preverijo kratki stiki, zračne žepi in hladni soldatni spoji. Prav tako se izvaja električno preskušanje, da se zagotovi zanesljivost stikov.

Kako zagotoviti zanesljivost BGA lotanja?

Sestava BGA zahteva izjemno visoko natančnost procesa, kar zahteva strogo nadzorovanje v več stadijih:

• Načrtovanje vezja (PCB): Velikost, razmik in usklajevanje ploščic morajo ustrezati specifikacijam BGA. Treba je upoštevati tudi odvod toplote, da se izognemo velikim lokalnim temperaturnim razlikam.
  
• Topilni krem in sita: Izberite ustrezno vrsto topilnega krem in zagotovite visoko natančnost odprtine siter, da zagotovite enakomerno tiskanje topilnega krem ter se izognete kratkim stikom zaradi prevelike količine ali hladnim spajkam zaradi premale količine.
  
• Profil pretopitve: Natančno morajo biti določeni parametri segrevanja, izpostavljanja in hlajenja glede na lastnosti topilnega krem in odpornost čipa na toploto, da se preprečijo napake na spajkah zaradi neustrezne temperature.
  
• Metode pregleda: Uporablja se X-ray opremo za odkrivanje skritih napak na spajkih, po potrebi pa se uporabijo metode, kot je analiza prereza, za preverjanje trdnosti spajk.
  
• Kontrola okolja: Delavnica za sestavljanje mora biti čista, s konstantno temperaturo in vlažnostjo, da se prepreči vpliv prahu in vlažnosti na učinkovitost lepilnega laka in kakovost vpenjanja.
  
• Strokovni dobavitelji: Izkušeni proizvajalci lahko zmanjšajo tveganja pri sestavljanju z uporabo standardiziranih procesov in optimizacijo procesov.
  

Metode pregleda kakovosti vpenjalnih točk

• Vizualni pregled: Uporablja se samo za majhne vidne vpenjalne točke na robovih. Omogoča odkrivanje očitnih napak, kot so manjkajoče vpenjalne točke in deformacije, vendar ne pokriva jedrnatega območja.
  
• Rentgenski pregled: To je osnovna metoda za pregled vpenjalnih točk BGA. Rentgenski žarki predirajo čip in omogočajo jasno prikazovanje spodnjih vpenjalnih točk. Natančno odkriva skrite napake, kot so mostički, praznine in hladne vpenjalne točke, ter zagotavlja, da vsaka vpenjalna točka ustreza standardom.

Strokovne storitve BGA sestavljanja podjetja LHD

Proces sestavljanja BGA je tehničen proces v proizvodnji elektronike, ki zahteva izjemno visoko natančnost in izkušnje ter skrbno pozornost do podrobnosti, od zmogljivosti opreme do procesnih podrobnosti. Kot profesionalni ponudnik storitev LHD ponuja enostavno rešitev, ki zajema inženirsko ocenjevanje, nakup komponent, izdelavo stencile, SMT montažo, pregledovanje lota in testiranje končnih izdelkov. Ne glede na to, ali gre za kompleksen BGA z visokim številom pinov ali za primer z posebnimi zahtevami glede odvajanja toplote ali prenosa signalov, standardizirani procesi in prilagojeno strokovno znanje podjetja LHD zagotavljajo, da vsak čip vzpostavi stabilno, zanesljivo in trajno povezavo s tiskanim vezjem, kar omogoča visokokakovostno delovanje elektronskih naprav.