Visió general de BGA
BGA és un tipus de paquet de xip, abreviatura de Ball Grid Array en anglès. Els pins del paquet són matrius de quadrícula de boles a la part inferior del paquet, i els pins són esfèrics i estan disposats en un patró de quadrícula, d'aquí el nom BGA.
Molts xips de control de plaques base utilitzen aquest tipus de tecnologia d'empaquetament, i els materials són majoritàriament ceràmics. La memòria empaquetada amb tecnologia BGA pot augmentar la capacitat de memòria de dues a tres vegades sense canviar el volum. En comparació amb TSOP, BGA té un volum més petit, una millor dissipació de calor i un millor rendiment elèctric.
Disseny de rutament de pads de paquets BGA
1. Enrutament entre pads BGA
Durant el disseny, l'espaiat entre els pads BGA és inferior a 10 mil·límetres, i no es permet l'enrutament entre dos BGA, ja que l'espaiat entre l'amplada de línia de l'enrutament supera la capacitat del procés de producció. Si s'ha de fer l'enrutament, només es pot reduir el pad BGA. Quan es fa l'esborrany de producció, assegurar-se que l'espaiat sigui suficient tallarà el pad BGA. El pad es talla amb una forma especial, cosa que pot provocar una posició de soldadura inexacta en soldaduras posteriors.
2. Omplir la via del coixinet amb resina de taponament
Quan l'espai entre els coixinets del paquet BGA és petit i no es pot encaminar el cable, cal dissenyar una via al coixinet, és a dir, el forat es perfora al coixinet i el cable es passa des de la capa interior o la capa inferior. En aquest moment, cal omplir la via del coixinet amb resina de taponament i galvanització. Si la via del coixinet no adopta el procés de taponament de resina, això provocarà una mala soldadura durant la soldadura, ja que hi ha un forat al mig del coixinet i l'àrea de soldadura és petita, i l'estany es filtrarà pel forat.
3. Àrea BGA mitjançant endolls
Les vies a la zona del pad BGA generalment s'han de tapar. Per a la mostra, tenint en compte el cost i la dificultat de producció, les vies bàsiques es cobreixen amb oli. El mètode de taponament és el taponament de tinta. L'avantatge del taponament és evitar que hi hagi matèries estranyes al forat o protegir la vida útil de la via. A més, quan es reflota el pegat SMT, l'estany de la via provocarà un curtcircuit a l'altre costat.
4. Via al coixinet, disseny HDI
Per a xips BGA amb un espaiament entre pins relativament petit, quan el pad de pins no es pot enrutar a causa del procés, es recomana dissenyar directament una via al pad. Per exemple, el xip BGA de la placa del telèfon mòbil és relativament petit, amb molts pins i un espaiament entre pins petit, de manera que és impossible enrutar els cables des del mig dels pins. Només es pot utilitzar el mètode de cablejat de forat enterrat cec HDI per dissenyar la PCB. El pad BGA es perfora amb un forat a la placa, la capa interior es perfora amb un forat enterrat i la capa interior està cablejada i connectada.
Qualitat del procés de soldadura BGA
1. Pasta de soldadura per imprimir
L'objectiu de la impressió amb pasta de soldadura és aplicar uniformement una quantitat adequada de pasta de soldadura als pads de la PCB per garantir que els components del pegat i els pads corresponents de la PCB es soldin per refusió per aconseguir una bona connexió elèctrica i una resistència mecànica suficient. Per imprimir pasta de soldadura, necessitem fer una malla d'acer. La pasta de soldadura passa a través de les obertures corresponents de cada pad a la malla d'acer i l'estany es recobreix uniformement a cada pad sota l'acció del raspador per aconseguir una bona soldadura.
2. Col·locació del dispositiu
La col·locació de dispositius és un pegat, que consisteix a utilitzar una màquina de col·locació per col·locar amb precisió els components del xip a la posició corresponent de la superfície de la PCB impresa amb pasta de soldadura o cola de pegat. Les màquines de col·locació d'alta velocitat són adequades per muntar components petits i grans: com ara condensadors, resistències, etc., i també poden muntar alguns components de CI. Les màquines de col·locació d'ús general són adequades per muntar components heterogenis o d'alta precisió: com ara QFP, BGA, SOT, SOP, PLCC, etc.
3. Soldadura per refusió
La soldadura per reflux consisteix a fondre la pasta de soldadura a la placa de circuit per aconseguir una connexió mecànica i elèctrica entre l'extrem de soldadura del component muntat a la superfície i la placa de la placa de circuit imprès (PCB) per formar un circuit elèctric. La soldadura per reflux és un procés clau en la producció de SMT. Un ajust raonable de la corba de temperatura és clau per garantir la qualitat de la soldadura per reflux. Una corba de temperatura inadequada provocarà defectes de soldadura com ara soldadura incompleta, soldadura en fred, deformació de components, excés de boles de soldadura, etc. a la placa PCB, cosa que afectarà la qualitat del producte.
4. Inspecció de raigs X
Els raigs X poden comprovar gairebé tots els defectes del procés. A través de les característiques de perspectiva dels raigs X, es pot comprovar la forma de la unió de soldadura i comparar-la amb la forma estàndard de la biblioteca informàtica per jutjar la qualitat de la unió de soldadura. Això és particularment útil per a la inspecció de juntes de soldadura de components BGA i DCA. El paper de la inspecció per raigs X és irreemplaçable, ja que no requereix motlles de prova. Tanmateix, el desavantatge és que el cost de la inspecció per raigs X actualment és força car.
Raons per a una mala soldadura BGA
1. Forats de coixinet BGA sense processar
Hi ha forats als coixinets de soldadura BGA. Durant el procés de soldadura, les boles de soldadura es poden perdre juntament amb la soldadura. A causa de la manca d'un procés de soldadura per resistència adequat en la producció de PCB, la soldadura i les boles de soldadura poden escapar pels forats propers a la placa de soldadura, cosa que provoca la pèrdua de les boles de soldadura.
2. Diferents mides de coixinet
Les diferents mides dels pads de soldadura BGA poden afectar el rendiment de la qualitat del procés de soldadura. El cable de sortida del pad BGA no ha de superar el 50% del diàmetre del pad, i el cable de sortida del pad d'alimentació no ha de ser inferior a 0.1 mm. També ha de ser engruixit per evitar que el pad de soldadura es deformi. A més, la finestra de bloqueig de soldadura no ha de ser superior a 0.05 mm, i l'obertura a la superfície de coure ha de coincidir amb la mida del PAD del circuit. En cas contrari, els pads BGA es fabricaran en diferents mides, cosa que pot causar problemes durant el procés de soldadura.
Serveis DFM de wonderfulpcb Sobre la solució de soldadura de xips BGA
1. Forat de coixinet dins del coixinet envasat
L'anàlisi amb un sol clic dels serveis DFM de wonderfulpcb detecta si hi ha un forat pad-in-pad al fitxer de disseny i pregunta a l'enginyer de disseny si cal modificar-lo. El disseny dels forats pad-in-pad sovint s'evita a causa de l'elevat cost de fabricació. Si el forat pad-in-pad es pot canviar per un forat normal, es pot reduir el cost del producte. A més, el sistema alerta la fàbrica de plaques que el disseny del forat pad-in-pad s'ha d'omplir amb resina i que s'ha d'utilitzar el procés de producció de forats pad-in-pad.
2. Relació entre el coixinet i el pin
L'anàlisi d'assemblatge de wonderfulpcb DFM Services detecta la relació de mida del pad BGA al fitxer de disseny respecte al pin real del dispositiu. Si el diàmetre del pad és inferior al 20% del pin BGA, pot provocar una soldadura deficient. Per contra, si és superior al 25%, l'espai de cablejat esdevé massa petit. En aquests casos, l'enginyer de disseny ha d'ajustar la relació entre el pad i el diàmetre del pin BGA.
wonderfulpcb DFM Services ofereix solucions de soldadura de pads BGA, ajudant els usuaris a revisar la soldadura dels fitxers de disseny BGA abans de la producció. Això ajuda a evitar problemes de soldadura durant el muntatge i garanteix que els xips BGA compleixin els estàndards de qualitat i rendiment de soldadura.
Qualitat del procés de soldadura BGA
1. Pasta de soldadura per imprimir
L'objectiu de la impressió amb pasta de soldadura és aplicar uniformement una quantitat adequada de pasta de soldadura als pads de la PCB per garantir que els components del pegat i els pads corresponents de la PCB es soldin per refusió per aconseguir una bona connexió elèctrica i una resistència mecànica suficient. Per imprimir pasta de soldadura, s'utilitza una malla d'acer. La pasta de soldadura passa a través de les obertures corresponents de cada pad a la malla d'acer i l'estany es recobreix uniformement a cada pad sota l'acció del raspador per aconseguir una bona soldadura.
2. Col·locació del dispositiu
La col·locació de dispositius és un procés de pegats, que consisteix a utilitzar una màquina de col·locació per col·locar amb precisió els components del xip a la posició corresponent de la superfície de la placa de circuit imprès, que està impresa amb pasta de soldadura o cola de pegats. Les màquines de col·locació d'alta velocitat són adequades per muntar components petits i grans, com ara condensadors, resistències i alguns components de circuit integrat. Les màquines de col·locació d'ús general són adequades per muntar components heterogenis o d'alta precisió, com ara QFP, BGA, SOT, SOP. PLCC, etc.
