Kogud

Pallivõrgu massiiv, BGA

Pallivõrgu massiiv, BGA

Ball Grid Array on muutunud üha populaarsemaks SMD IC-de jaoks, mis vajavad suure tihedusega ühendusi. Kasutades IC-paketi alumist külge, mitte servaühendusi, võimaldab see vähendada ühenduse tihedust, lihtsustades PCB paigutust.

Peamine probleem SMD BGA IC pakettide kasutamisel on see, et kiibi alumise külje kasutamine tähendab, et otsene juurdepääs ühendustele pole võimalik, mis muudab jootmise, jootmise eemaldamise ja kontrollimise keerulisemaks. Kuid põhiliste PCB-tootmisseadmete abil on neid probleeme lihtne ületada ning üldist töökindlust ja jõudlust saab parandada.

BGA kasutamise põhjendus

Pallivõrgu massiivi kasutuselevõtmisel ja kasutamisel on põhjendusi, BGA on üsna otsekohene, kuna probleeme oli teiste tehnoloogiatega. Tavapärastel neljakordse paki stiilis pakenditel olid väga õhukesed ja väga tihedalt paigutatud tihvtid. See konfiguratsioon tekitab mitmeid raskusi.

  • Kahju: QFP-de tihvtid on loomulikult väga õhukesed ja nende vahekaugus tähendab, et nende asukohta tuleb väga hoolikalt kontrollida. Mis tahes väärkäitumine võib viia nende ümberasumiseni ja kui see juhtub, on neid peaaegu võimatu taastada. Suurt tihvtide arvu kasutavad IC-d kipuvad olema väga kallid, nii et sellest võib saada suur probleem.
  • Tihvti tihedus: Disaini seisukohalt oli tihvti tihedus selline, et rööbastee eemaldamine IC-lt osutus samuti problemaatiliseks, kuna mõnes piirkonnas võib esineda ummikuid.
  • Jootmisprotsess Pidades silmas QFP tihvtide väga väikest vahekaugust, on vaja jootmisprotsessi väga hoolikalt kontrollida, vastasel juhul saab kontakte hõlpsasti ühendada.

BGA pakett töötati välja nende probleemide ületamiseks ja joodetud liigeste töökindluse parandamiseks. Selle tulemusel kasutatakse BGA-d laialdaselt ning nende kasutamisega seotud probleemide lahendamiseks on välja töötatud protsessid ja seadmed.

Ball Grid Array BGA eesmärk

Ball Grid Array töötati välja selleks, et pakkuda mitmeid eeliseid IC-dele ja seadmete tootjatele ning pakkuda kasu ka seadmete võimalikele kasutajatele. Mõned BGA eelised teiste tehnoloogiate ees hõlmavad järgmist:

  • Trükkplaadi ruumi tõhus kasutamine, võimaldades ühendusi luua SMD paketi all ja mitte ainult selle perifeerias
  • Nii soojusliku kui ka elektrilise jõudluse paranemine. BGA paketid võivad pakkuda jõu- ja maatasapindu madala induktiivsusega ja kontrollitud impedantsijälgede jaoks signaalide jaoks, samuti on neil võimalus soojust padjandite kaudu juhtida.
  • Parema jootmise tulemusena paranevad tootmise saagikus. BGA-d võimaldavad ühenduste vahel suurt laiust ja paremat jootmise taset.
  • Vähendatud pakendi paksus, mis on suur eelis, kui paljud sõlmed tuleb muuta palju õhemaks, nt. mobiiltelefonid jne.
  • Parem uuesti töödeldavus, mis tuleneb suuremate padjakeste suurustest jne.

Need eelised on tähendanud, et hoolimata paketi esialgsest skeptilisusest pakub see paljudes olukordades kasulikke parandusi.

Mis on BGA pakett?

Ball Grid Array, BGA, kasutab ühenduste jaoks teistsugust lähenemist kui tavapärasemate pinnakinnitusega ühenduste puhul. Teised paketid, näiteks quad flat pack, QFP, kasutasid ühenduste jaoks pakendi külgi. See tähendas, et tihvtide jaoks oli piiratud ruum, mis tuli vajaliku ühenduse taseme tagamiseks väga tihedalt paigutada ja muuta palju väiksemaks. Ball Grid Array, BGA, kasutab pakendi alumist külge, kus ühenduste jaoks on märkimisväärne ala.

Tihvtid asetatakse kiibikandja aluspinnale võrgumustrina (sellest ka nimi Ball Grid Array). Lisaks sellele, et ühenduvuse tagamiseks on tihvtid, kasutatakse ühendamismeetodina jootepallidega padjakesi. Trükiplaadil PCB, millele BGA-seade tuleb paigaldada, on vajaliku ühenduvuse tagamiseks sobiv komplekt vaskpadjaid.

Peale ühenduvuse paranemise on BGA-del muid eeliseid. Need pakuvad ränikiibi enda vahel madalamat soojustakistust kui neljarattalised seadmed. See võimaldab pakendi sees oleva integraallülituse tekitatud soojust juhtida seadmest kiiremini ja tõhusamalt PCB-le. Nii on BGA-seadmetel võimalik rohkem soojust toota, ilma et oleks vaja spetsiaalseid jahutusmeetmeid.

Lisaks tähendab see, et juhid on kiibikanduri alaküljel, et kiibis olevad juhtmed on lühemad. Vastavalt sellele on soovimatud plii induktiivsuse tasemed madalamad ja sel viisil suudavad Ball Grid Array seadmed pakkuda kõrgemat jõudlust kui nende QFP analoogid.

BGA pakettide tüübid

Erinevat tüüpi montaaži ja seadmete erinevate nõuete täitmiseks on välja töötatud mitmeid BGA variante.

  • MAPBGA - vormitud massiivi pallivõrgu massiiv: See BGA pakett on suunatud madala jõudlusega kuni keskmise jõudlusega seadmetele, mis nõuavad madala induktiivsusega, pinnale paigaldamise lihtsust. See pakub väikese jalajälje ja kõrge töökindlusega odavat võimalust.
  • PBGA - plastist pallivõrgu massiiv: See BGA pakett on mõeldud keskmise ja suure jõudlusega seadmetele, mis nõuavad madalat induktiivsust, pinna paigaldamise lihtsust, suhteliselt madalaid kulusid, säilitades samas ka kõrge töökindluse. Selle substraadis on veel mõned vaskkihid, mis võimaldavad toime tulla suurenenud võimsuse hajumise tasemega.
  • TEPBGA - termiliselt täiustatud plastist pallivõrestik: See pakett tagab palju suurema soojuse hajumise taseme. See kasutab substraadis olevaid pakse vasktasandeid, et tõmmata stantsilt kliendi pardal soojus.
  • TBGA - lintkuulide võre massiiv: See BGA pakett on keskmise ja kõrgema taseme lahendus rakendustele, mis vajavad kõrget termilist jõudlust ilma välise jahutusradiaatorita.
  • PoP - pakett pakendil: Seda paketti võib kasutada rakendustes, kus ruumi maksumus on tõeline. See võimaldab mälupaketti virnastada põhiseadme peale.
  • MicroBGA: Nagu nimigi näitab, on seda tüüpi BGA pakett väiksem kui tavaline BGA pakett. Tööstuses on levinud kolm helikõrgust: 0,65, 0,75 ja 0,8 mm.

BGA kokkupanek

BGA-de esmakordsel kasutuselevõtul oli BGA kokkupanek üks peamisi probleeme. Kui padjad pole tavapärasel viisil ligipääsetavad, saavutaks BGA kokkupanek standardid, mida oleks võimalik saavutada tavapärasemate SMT-pakettide abil. Tegelikult võib juhtuda, et jootmine võib olla probleemiks Ball Grid Array (BGA) seadme jaoks, kuid leiti, et standardsed tagasivoolumeetodid sobivad nende seadmete jaoks väga hästi ja liigeste töökindlus on väga hea. Sellest ajast alates on BGA monteerimismeetodid paranenud ja üldiselt leitakse, et BGA jootmine on eriti usaldusväärne.

Jootmisprotsessis soojendatakse seejärel kogu komplekti. Jootepallidel on väga hoolikalt kontrollitud jootekogus ja jootmisprotsessis kuumutamisel sulatab see joodise. Pindpinevus põhjustab sulajootet, mis hoiab pakendit trükkplaadiga õiges joonduses, samal ajal kui jootmine jahtub ja tahkub. Joodisulami koostis ja jootmistemperatuur valitakse hoolikalt nii, et jootmine ei sulaks täielikult, vaid jääks poolvedelaks, võimaldades igal kuulil naabritest eraldi püsida.

Kuna paljud tooted kasutavad nüüd BGA pakette standardvarustuses, on BGA montaažimeetodid nüüd hästi välja kujunenud ja enamik tootjaid saavad neid hõlpsalt kasutada. Seetõttu ei tohiks BGA-seadmete kujundamisel kasutada muret.

Kuulvõre massiiv, BGA, ülevaatus

BGA-seadmete üks probleeme on see, et joodetud ühendusi pole võimalik optiliste meetoditega vaadata. Selle tulemusena tekkis selle esmakordsel kasutuselevõtul teatud kahtlus ja paljud tootjad tegid katseid, et tagada seadmete rahuldav jootmine. Ball Grid Array seadmete jootmise põhiprobleem on see, et tuleb rakendada piisavalt soojust tagamaks, et kõik võrgus olevad pallid sulavad piisavalt, et iga liitekoht oleks rahuldavalt valmis.

Liigendeid ei saa täielikult kontrollida, kontrollides elektrilisi omadusi. Võimalik, et vuuk ei pruugi olla piisavalt tehtud ja aja jooksul see ebaõnnestub. Ainus rahuldav kontrollimisviis on röntgenülevaate kasutamine, kuna see kontrollivahend võimaldab seadet vaadata allpool jootetud ühenduskohta. Leitakse, et kui jootmismasina soojusprofiil on õigesti seadistatud, siis seadmed jootavad väga hästi ja esineb väheseid probleeme, mis muudab BGA montaaži enamiku rakenduste jaoks võimalikuks.

Pallivõrgu massiiv, BGA ümbertegemine

Nagu arvata võis, pole BGA-sid sisaldavate plaatide ümbertöötamine lihtne, kui pole olemas õiget varustust. Kui kahtlustatakse, et BGA on vigane, on seadme võimalik eemaldada. See saavutatakse seadme lokaalse kuumutamisega selle all oleva joote sulatamiseks.

BGA ümbertöötamise protsessis saavutatakse kuumutamine sageli spetsiaalses ümbertöötlusjaamas. See sisaldab infrapunakütteseadmega varustatud rakist, termopaari temperatuuri jälgimiseks ja vaakumseadet pakendi tõstmiseks. Suurt hoolt on vaja tagada, et ainult BGA kuumutatakse ja eemaldatakse. Teisi läheduses olevaid seadmeid tuleb võimalikult vähe mõjutada, vastasel juhul võivad need kahjustada.

BGA remont / BGA reballing

Pärast eemaldamist saab BGA asendada uuega. Mõnikord võib eemaldatud BGA-d olla võimalik renoveerida või parandada. See BGA-remont võib olla atraktiivne pakkumine, kui kiip on kallis ja teadaolevalt on see pärast eemaldamist töötav seade. Tehke BGA remont, mis vajab jootepallide asendamist protsessis, mida tuntakse reballinguna. Selle BGA-remondi saab läbi viia väikeste valmisjoodisega pallide abil, mida selleks otstarbeks toodetakse ja müüakse.

Selle BGA reballingu korraldamiseks on loodud palju spetsialiseeritud varustusega organisatsioone.

BGA, pallivõrgu massiivi tehnoloogia on väljakujunenud. Ehkki võib tunduda, et kontaktidele juurdepääsu puudumine tekitab probleeme, on leitud sobivad meetodid nende ületamiseks. PCB paigutust ja plaatide töökindlust on parandatud, kuna rööbastee ja tihvti tihedus on vähenenud, lisaks sellele on jootmine muutunud usaldusväärsemaks ja usaldusväärse jootmise võimaldamiseks on täiustatud infrapuna tagasivoolu tehnikaid. Samamoodi võib tahvlite kontrollimisel kasutada BGA-sid röntgenkontrolli, AXI-d ja lisaks sellele on välja töötatud ka ümbertöötamise tehnikad. Selle tulemusena on BGA-tehnoloogia kasutamine viinud kvaliteedi ja töökindluse üldise paranemiseni.


Vaata videot: LS19 Tutorial #010 Verkaufspreise ändern (Detsember 2021).