BGA склапање

Šta je BGA montaža?

BGA (Ball Grid Array) je integrisana kola u pakovanju koja je dizajnirana za visokogustoćne kola. Njena osnovna karakteristika je rešetkasta struktura sitnih lemnih kuglica raspoređenih na dnu pakovanja. Ove lemne kuglice zamenjuju pince tradicionalnih pakovanja i deluju kao električni most između čipa i štampane ploče (PCB), prenoseći signale i obezbeđujući napajanje, a takođe služe kao ključna mehanička veza. U poređenju sa pakovanjima sa pincima ili konvencionalnim površinskim montažama, BGA može postići stotine ili čak hiljade tačaka povezivanja unutar ograničenog prostora. Stoga, široko se koristi u visokofrekventnim procesorima, čipovima memorije i drugim aplikacijama koje zahtevaju izuzetno visoku brzinu, snagu, odvođenje toplote i električne performanse.

BGA скупљање подразумева прецизно причвршћивање ових BGA чипова са лемним куглицама на доњој страни на ППТ путем аутоматизованог процеса лемљења. Пошто лемне куглице директно формирају везу са одговарајућим контактима на ППТ-у, елиминише се структура са традиционалним пиновима. Ово не само да скраћује пут сигнала и смањује сметње, већ и смањује термичку отпорност и побољшава ефикасност одвода топлоте кроз компактну конструкцију.

За разлику од традиционалног SMD паковања, BGA скупљање у потпуности се ослања на аутоматизовану опрему, као што су машине за прецизно постављање и рифло штаве. Од штампе лемљене пасте до коначног инспекцијског процеса, неопходна је строга контрола прецизности. Ово је неопходно за управљање висококонцентрисаним везама и критично је за осигуравање високе поузданости. Као резултат тога, BGA скупљање показује предности у односу на традиционално паковање у електронским уређајима који захтевају брзу обраду и високу снагу.

Кључне предности BGA скупљања

Скелети каблова различитих структура погodni су за различите сценарије услед својих варирајућих карактеристика:

• Тракасте каблове: Ови каблови се састоје од више паралелних проводника, слично уређеном снопу жица. Имају предности попут штедње простора и поједностављене жичане инсталације. Често се користе у применама где је простор ограничен, као што су рачунари, и где се морају преносити више линија паралелно.
  
• Каксијални каблови: Ови каблови имају централни проводник као своје језгро, окружен слојем изолације, заштитним слојем и ванским омотачем, формирајући структуру сличну "концентричним круговима". Оваква конфигурација обезбеђује изврсну трансмисију сигнала на високим фреквенцијама и отпорност на сметње, због чега се често користе у комуникационим мрежама, опреми за радио фреквенције и другим областима.
  
• Мултипроводни кабли: Ови кабли садрже више скупова независно изолованих проводника, способних да истовремено преносе више сигнала. Користе се у применама које се крећу од аудио преноса у системима за звук до вишеканалне размене сигнала у индустријским системима управљања.
  
• Комплексни жичани харнеси: Ови кабли се састоје од комбинације разних кабала, конектора и фијок, чиме се постиже софистицирана структура. Погодни су за примене као што су аутомобилска и аерокосмичка индустрија којима су потребне велики број кола и могу одржавати високу поузданост у неповољним условима.

Кораци процеса монтаже BGA

1. Пројектовање штампане плоче и припрема топљеног тестила

Прво се пројектују контактне површине на BGA областима штампане плоче. Затим се топљено тестило, које се састоји од топљеног и флукса, равномерно наноси на контактне површине коришћењем шаблона. Количина топљеног тестила која се користи директно утиче на квалитет лемних веза и мора бити строго контролисана.

2. Прецизно постављање

Машина за брзо аутоматско постављање користи камеру високе дефиниције да идентификује позиционе ознаке на чипу и штампаној плочи (PCB). Након узимања BGA чипа, он се прецизно поставља на штампани топљени лем, чиме се осигурава да свака лемна куглица буде поравната са одговарајућом контактном површином. Овај корак је познат као „Pick-and-Place“.

3. Лемљење топлотним рефлуксом

Склољена PCB плоча се убацује у пећ за топлотни рефлукс. Док температура расте, топљени лем постепено се топи и спаја са лемним куглицама на дну BGA чипа. Након хлађења, формира се чврста лемна веза, чиме се завршава електрична и механичка веза.

4. Испитивање и тестирање

Пошто су лемни спојеви на BGA чипу скривени испод чипа и нису директно видљиви, морају се испитивати помоћу рендген апарате како би се проверили кратки спојеви, ваздушни джепови и лоши лемни спојеви. Такође се врши тестирање електричних карактеристика како би се осигурала поузданост спојева.

Како осигурати поузданост BGA лемљења?

BGA montaža zahteva izuzetno visoku tačnost procesa, što zahteva strogu kontrolu na više faza:

• Projektovanje PCB-a: Veličina kontaktne površine, razmak i vođenje trasa moraju odgovarati BGA specifikacijama. Takođe, potrebno je uzeti u obzir odvođenje toplote kako bi se izbegle velike lokalne razlike u temperaturi.
  
• Lećilo i šablon: Izaberi odgovarajući tip lećila i osiguraj visoku tačnost otvora šablona kako bi se obezbedilo ravnomerno nanošenje lećila i izbegle kratke spojeve usled prekomerne količine lećila ili hladni lemljeni spojevi usled nedovoljne količine.
  
• Profil reflow lemljenja: Potrebno je precizno podesiti parametre zagrevanja, izdržavanja i hlađenja u skladu sa karakteristikama lećila i otpornošću čipa na toplotu, kako bi se spriječile greške lemljenih spojeva izazvane neadekvatnim temperaturama.
  
• Metode inspekcije: Koristi se X-zračna oprema za identifikaciju skrivenih grešaka lemljenih spojeva, a po potrebi se mogu primeniti metode poput analize preseka radi verifikacije čvrstoće lemljenih spojeva.
  
• Kontrola okoline: Radionica za montažu mora biti čista, sa konstantnom temperaturom i vlažnošću kako bi se sprečilo da prašina i vлага utiču na performanse lemnog pasta i kvalitet lemljenja.
  
• Profesionalni dobavljači: Iskusni proizvođači mogu smanjiti rizike u montaži kroz standardizovane procese i optimizaciju procesa.
  

Metode kontrole kvaliteta lemnih spojeva

• Vizuelna kontrola: Primjenjiva samo na manje izložene lemove na rubovima. Može otkriti očigledne probleme poput nedostajućih lemnih spojeva i deformacija, ali ne može obuhvatiti jezgrene oblasti.
  
• RTG kontrola: Ovo je ključna metoda za ispitivanje lemnih spojeva BGA. RTG zraci prolaze kroz čip i omogućavaju jasnu sliku lemnih spojeva ispod njega. Može tačno identifikovati skrivene greške poput mostića, šupljina i hladnih lemnih spojeva, čime se osigurava da svaki lemljeni spoj zadovoljava standarde.

LHD-ove profesionalne BGA usluge montaže

Скупљање BGA је технички процес у производњи електронике који захтева изузетно високу прецизност и искуство, што захтева пажљиво обраћање на детаље, од перформанси опреме до процесних детаља. Као професионални пружалац услуга, LHD нуди услуге на једном месту, почевши од инжењерске процене, набавке делова, израде трака, па све до SMT постављања, инспекције лема и тестирања готових производа. Било да је у питању комплексан BGA са великим бројем пинова или сценарио са специјалним захтевима у вези одвода топлоте или преноса сигнала, стандардизовани процеси и прилагођено знање обезбеђују да сваки чип формира стабилну, поуздану и трајну везу са штампаном плочом, чиме се поставља чврста основа за високе перформансе електронских уређаја.