BGA-oversigt
BGA er en type chippakke, en forkortelse for Ball Grid Array på engelsk. Pakkebenene er kugleformede gitterarrays i bunden af pakken, og benene er sfæriske og arrangeret i et gitterlignende mønster, deraf navnet BGA.
Mange bundkortstyringschips bruger denne type pakningsteknologi, og materialerne er for det meste keramiske. Hukommelse pakket med BGA-teknologi kan øge hukommelseskapaciteten med to til tre gange uden at ændre volumen. Sammenlignet med TSOP har BGA en mindre volumen, bedre varmeafledning og elektrisk ydeevne.
BGA-pakkepad-routingdesign
1. Routing mellem BGA-pads
Under designet er afstanden mellem BGA-pads mindre end 10 mil, og fræsning er ikke tilladt mellem to BGA'er, fordi linjeafstanden i fræsningen overstiger produktionsprocessens kapacitet. Hvis der skal fræses, kan BGA-pad'en kun reduceres. Ved udarbejdelse af produktionskladden vil tilstrækkelig afstand skære BGA-pad'en. Puden skæres i en speciel form, hvilket kan forårsage unøjagtig svejseposition ved efterfølgende svejsning.
2. Fyldning af viaen i puden med harpiksprop
Når afstanden mellem pads i BGA-pakken er lille, og ledningen ikke kan føres, skal der designes en via i pad'en, dvs. hullet stanses i pad'en, og ledningen føres fra det indre lag eller det nederste lag. På dette tidspunkt skal via'en i pad'en fyldes med harpikstilstopning og galvanisering. Hvis via'en i pad'en ikke anvender harpikstilstopningsprocessen, vil det føre til dårlig svejsning under svejsning, fordi der er et hul i midten af pad'en, og svejseområdet er lille, og tin vil lække fra hullet.
3. BGA-område via stikkontakt
Viaerne i BGA-pad-området skal generelt lukkes. I betragtning af omkostningerne og produktionsvanskelighederne er de grundlæggende viaer til prøven dækket med olie. Lukningsmetoden er blæktilslutning. Fordelen ved tilslutning er at forhindre fremmedlegemer i hullet eller forlænge viaens levetid. Derudover vil via-tinen forårsage en kortslutning på den anden side, når SMT-patchen omformes.
4. Via i puden, HDI-design
For BGA-chips med relativt lille pinafstand, når pin-pad'en ikke kan dirigeres på grund af processen, anbefales det at designe en via direkte i pad'en. For eksempel er BGA-chippen på mobiltelefonkortet relativt lille med mange pins og lille pinafstand, så det er umuligt at dirigere ledningerne fra midten af pinsene. Kun HDI blindhulsledningsmetode kan bruges til at designe printkortet. BGA-pad'en er stanset med et hul i pladen, det indre lag er stanset med et nedgravet hul, og det indre lag er forbundet med kabel.
BGA-svejseproceskvalitet
1. Printning af loddepasta
Formålet med loddepastatrykning er at påføre en passende mængde loddepasta jævnt på printpladens puder for at sikre, at patchkomponenterne og de tilsvarende puder på printpladen er reflow-loddet for at opnå en god elektrisk forbindelse og tilstrækkelig mekanisk styrke. For at trykke loddepasta skal vi lave et stålnet. Loddepastaen passerer gennem de tilsvarende åbninger i hver pude på stålnetet, og tinnet er jævnt belagt på hver pude under påvirkning af skraberen for at opnå god svejsning.
2. Placering af enhed
Enhedsplacering er patching, hvilket vil sige at bruge en placeringsmaskine til præcist at placere chipkomponenter på den tilsvarende position på printpladeoverfladen, der er trykt med loddepasta eller patchlim. Højhastighedsplaceringsmaskiner er velegnede til montering af små og store komponenter: såsom kondensatorer, modstande osv., og kan også montere nogle IC-komponenter. Generelle placeringsmaskiner er velegnede til montering af heterogene eller højpræcisionskomponenter: såsom QFP, BGA, SOT, SOP, PLCC osv.
3. Reflow-lodning
Reflow-lodning er at smelte loddepastaen på printpladen for at opnå en mekanisk og elektrisk forbindelse mellem den overflademonterede komponents loddeende og printpladen for at danne et elektrisk kredsløb. Reflow-lodning er en nøgleproces i SMT-produktion. En rimelig temperaturkurveindstilling er nøglen til at sikre kvaliteten af reflow-lodningen. En upassende temperaturkurve vil forårsage svejsefejl såsom ufuldstændig lodning, koldlodning, komponentvridning, for mange loddekugler osv. på printpladen, hvilket påvirker produktkvaliteten.
4. Røntgeninspektion
Røntgen kan kontrollere næsten alle procesfejl. Gennem røntgenens perspektiviske egenskaber kan formen på loddeforbindelsen kontrolleres og sammenlignes med standardformen i computerbiblioteket for at bedømme loddeforbindelsens kvalitet. Dette er især nyttigt til inspektion af loddeforbindelser på BGA- og DCA-komponenter. Røntgeninspektionens rolle er uerstattelig, da den ikke kræver testforme. Ulempen er imidlertid, at omkostningerne ved røntgeninspektion i øjeblikket er ret dyre.
Årsager til dårlig BGA-svejsning
1. Ubearbejdede BGA-padhuller
Der er huller i BGA-svejsepunkterne. Under svejseprocessen kan loddekuglerne gå tabt sammen med loddet. På grund af manglen på en ordentlig modstandssvejseproces i printkortproduktion kan loddet og loddekuglerne slippe ud gennem hullerne nær svejsepladen, hvilket resulterer i tab af loddekugler.
2. Forskellige pudestørrelser
De forskellige størrelser af BGA-loddepuder kan påvirke kvaliteten og udbyttet af svejseprocessen. BGA-loddepudens udgangsledning bør ikke overstige 50 % af pudens diameter, og udgangsledningen fra strømpuden bør ikke være mindre end 0.1 mm. Den bør også være fortykket for at forhindre, at svejsepuden deformeres. Derudover bør svejseblokeringsvinduet ikke være større end 0.05 mm, og åbningen på kobberoverfladen skal matche størrelsen på kredsløbets PAD. Ellers vil BGA-loddepuderne blive lavet i forskellige størrelser, hvilket kan forårsage problemer under svejseprocessen.
wonderfulpcb DFM-tjenester Om BGA-chipsvejseløsning
1. Pakket hul til pude-i-pude
wonderfulpcb DFM Services analyse med et enkelt klik registrerer, om der er et pad-in-pad-hul i designfilen, og giver designingeniøren besked, hvis pad-in-pad-hullet skal ændres. Designet af pad-in-pad-huller undgås ofte på grund af de høje produktionsomkostninger. Hvis pad-in-pad-hullet kan ændres til et almindeligt hul, kan produktomkostningerne reduceres. Derudover advarer systemet pladefabrikken om, at pad-in-pad-huldesignet skal fyldes med harpiks, og at pad-in-pad-hulproduktionsprocessen skal anvendes.
2. Forholdet mellem pad og pin
wonderfulpcb DFM Services assembly analysis registrerer størrelsesforholdet mellem BGA-pad'en i designfilen i forhold til den faktiske enhedsben. Hvis pad'ens diameter er mindre end 20 % af BGA-benets diameter, kan det føre til dårlig svejsning. Omvendt, hvis den er større end 25 %, bliver ledningsafstanden for lille. I sådanne tilfælde skal designingeniøren justere forholdet mellem pad'en og BGA-benets diameter.
wonderfulpcb DFM Services leverer løsninger til lodning af BGA-pads og hjælper brugerne med at gennemgå lodningsevnen af BGA-designfiler før produktion. Dette hjælper med at undgå problemer med lodning under samling og sikrer, at BGA-chips opfylder standarderne for loddekvalitet og udbytte.
BGA-svejseproceskvalitet
1. Printning af loddepasta
Formålet med loddepastatrykning er at påføre en passende mængde loddepasta jævnt på printpladens puder for at sikre, at patchkomponenterne og de tilsvarende puder på printpladen er reflow-loddet for at opnå god elektrisk forbindelse og tilstrækkelig mekanisk styrke. For at trykke loddepasta anvendes et stålnet. Loddepastaen passerer gennem de tilsvarende åbninger i hver pude på stålnetet, og tinnet belægges jævnt på hver pude under påvirkning af skraberen for at opnå god svejsning.
2. Placering af enhed
Enhedsplacering er patching, hvilket involverer brug af en placeringsmaskine til præcist at placere chipkomponenter på den tilsvarende position på printpladeoverfladen, som er trykt med loddepasta eller patchlim. Højhastighedsplaceringsmaskiner er velegnede til montering af små og store komponenter, såsom kondensatorer, modstande og nogle IC-komponenter. Generelle placeringsmaskiner er velegnede til montering af heterogene eller højpræcisionskomponenter, såsom QFP, BGA, SOT, SOP, PLCC osv.
