BGA (Ball Grid Array) là một loại vỏ vi mạch được thiết kế dành cho các mạch có mật độ cao. Đặc điểm cốt lõi của nó là một lưới các viên bi hàn nhỏ được sắp xếp theo dạng lưới ở mặt dưới của vỏ. Những viên bi hàn này thay thế cho các chân cắm của các loại vỏ truyền thống, đóng vai trò như một cầu nối điện giữa chip và bo mạch (PCB), chịu trách nhiệm cho việc truyền tín hiệu và cung cấp nguồn điện, đồng thời cũng là mối nối cơ học quan trọng. So với các loại vỏ sử dụng chân cắm hoặc các phương pháp gắn bề mặt thông thường, BGA có thể đạt được hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn điểm kết nối trong một không gian hạn chế. Do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong các bộ vi xử lý tần số cao, chip nhớ và các ứng dụng khác yêu cầu tốc độ, công suất, khả năng tản nhiệt và hiệu suất điện cực kỳ cao.
Lắp ráp BGA bao gồm việc gắn chính xác các chip BGA có các viên hàn ở đáy lên bo mạch PCB thông qua một quá trình hàn tự động. Vì các viên hàn này liên kết trực tiếp với các pad tương ứng trên PCB, cấu trúc uốn cong của chân cắm truyền thống được loại bỏ. Điều này không chỉ rút ngắn đường dẫn tín hiệu và giảm nhiễu, mà còn giảm điện trở nhiệt và cải thiện hiệu quả tản nhiệt nhờ thiết kế gọn nhẹ.
Khác với đóng gói SMD truyền thống, lắp ráp BGA hoàn toàn phụ thuộc vào thiết bị tự động, như máy đặt chính xác cao và lò hồi lưu. Từ in kem hàn đến kiểm tra cuối cùng, đều đòi hỏi kiểm soát độ chính xác nghiêm ngặt. Điều này là cần thiết để đáp ứng các kết nối mật độ cao và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ tin cậy cao. Kết quả là, lắp ráp BGA thể hiện nhiều ưu điểm hơn so với đóng gói truyền thống trong các thiết bị điện tử yêu cầu xử lý tốc độ cao và đầu ra công suất lớn.
Các cụm cáp có cấu trúc khác nhau phù hợp với các tình huống khác nhau do đặc điểm khác nhau của chúng:
Đầu tiên, các miếng hàn tương ứng được thiết kế trên khu vực hàn BGA của PCB. Sau đó, một lớp kem hàn gồm hàn và flux được phủ đều lên các miếng hàn bằng khuôn. Lượng kem hàn sử dụng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn và phải được kiểm soát chặt chẽ.
Một máy đặt tự động tốc độ cao sử dụng camera độ phân giải cao để xác định các dấu hiệu định vị trên chip và PCB. Sau khi gắp chip BGA, máy sẽ đặt chính xác nó lên lớp kem hàn in sẵn, đảm bảo mỗi quả cầu hàn được căn chỉnh đúng với pad tương ứng. Bước này thường được gọi là "Pick-and-Place" (Gắp và Đặt).
PCB đã được lắp ráp được đưa vào lò hàn hồi lưu. Khi nhiệt độ tăng lên, kem hàn dần nóng chảy và kết hợp với các quả cầu hàn ở mặt dưới của BGA. Sau khi nguội đi, mối hàn chắc chắn được hình thành, hoàn tất kết nối điện và cơ học.
Vì các mối hàn BGA được giấu ở mặt dưới của chip và không thể quan sát trực tiếp được, chúng phải được kiểm tra bằng thiết bị tia X để kiểm tra các lỗi như chập mạch, bọt khí và mối hàn lạnh. Kiểm tra tính năng điện cũng được thực hiện để đảm bảo độ tin cậy của kết nối.
Lắp ráp BGA đòi hỏi độ chính xác của quy trình cực kỳ cao, cần kiểm soát chặt chẽ ở nhiều giai đoạn khác nhau:
Lắp ráp BGA là một quy trình kỹ thuật trong sản xuất điện tử đòi hỏi độ chính xác và kinh nghiệm vô cùng cao, yêu cầu sự cẩn thận tuyệt đối từ hiệu suất thiết bị đến các chi tiết trong quy trình. Là nhà cung cấp dịch vụ chuyên nghiệp, LHD cung cấp dịch vụ trọn gói từ đánh giá kỹ thuật, mua linh kiện, gia công khuôn in, đặt linh kiện SMT, kiểm tra chất lượng mối hàn đến kiểm tra sản phẩm hoàn thiện. Dù là BGA phức tạp với số chân cao hay trường hợp có yêu cầu đặc biệt về tản nhiệt hoặc truyền tín hiệu, quy trình chuẩn hóa và chuyên môn hóa của LHD đều đảm bảo mỗi con chip tạo ra kết nối ổn định, đáng tin cậy và bền lâu với bo mạch PCB, tạo nền tảng vững chắc cho hoạt động hiệu suất cao của thiết bị điện tử.