Ikhtisar BGA
BGA adalah jenis paket chip, kependekan dari Ball Grid Array dalam bahasa Inggris. Pin paket adalah susunan grid bola di bagian bawah paket, dan pin berbentuk bulat dan tersusun dalam pola seperti grid, oleh karena itu dinamakan BGA.
Banyak chip kontrol motherboard menggunakan teknologi pengemasan jenis ini, dan bahannya sebagian besar adalah keramik. Memori yang dikemas dengan teknologi BGA dapat meningkatkan kapasitas memori hingga dua hingga tiga kali lipat tanpa mengubah volumenya. Dibandingkan dengan TSOP, BGA memiliki volume yang lebih kecil, pembuangan panas yang lebih baik, dan kinerja listrik yang lebih baik.
Desain Perutean Pad Paket BGA
1. Perutean antara bantalan BGA
Selama perancangan, jarak pad BGA kurang dari 10mil, dan routing tidak diperbolehkan di antara dua BGA, karena jarak lebar garis routing melebihi kemampuan proses produksi. Jika routing harus dilakukan, pad BGA hanya dapat diperkecil. Saat membuat draf produksi, memastikan jarak cukup akan memotong pad BGA. Pad dipotong menjadi bentuk khusus, yang dapat menyebabkan posisi pengelasan tidak akurat dalam pengelasan berikutnya.
2. Mengisi via di pad dengan penyumbat resin
Bila jarak pad dari paket BGA kecil dan kawat tidak dapat dirutekan, via di pad perlu dirancang, yaitu lubang dilubangi pada pad dan kawat dirutekan dari lapisan dalam atau lapisan bawah. Pada saat ini, via di pad perlu diisi dengan penyumbatan resin dan pelapisan listrik. Jika via di pad tidak mengadopsi proses penyumbatan resin, hal itu akan menyebabkan pengelasan yang buruk selama pengelasan, karena ada lubang di tengah pad dan area pengelasan kecil, dan timah akan bocor dari lubang tersebut.
3. Area BGA melalui penyumbatan
Vias di area pad BGA umumnya perlu ditutup. Untuk sampel, mengingat biaya dan kesulitan produksi, vias dasar dilapisi dengan minyak. Metode penutupan adalah penutupan dengan tinta. Keuntungan penutupan adalah untuk mencegah benda asing masuk ke dalam lubang atau melindungi masa pakai via. Selain itu, saat patch SMT dialiri ulang, kaleng via akan menyebabkan korsleting di sisi lain.
4. Melalui pad, desain HDI
Untuk chip BGA dengan jarak pin yang relatif kecil, ketika bantalan pin tidak dapat dirutekan karena proses tersebut, disarankan untuk langsung mendesain via di bantalan tersebut. Misalnya, chip BGA pada papan telepon seluler relatif kecil, dengan banyak pin dan jarak pin yang kecil, sehingga tidak mungkin untuk merutekan kabel dari tengah pin. Hanya metode kabel lubang terkubur buta HDI yang dapat digunakan untuk mendesain PCB. Bantalan BGA dilubangi dengan pelat, lapisan dalam dilubangi dengan lubang yang terkubur, dan lapisan dalam dikabelkan dan dihubungkan.
Kualitas Proses Pengelasan BGA
1. Mencetak pasta solder
Tujuan dari pencetakan pasta solder adalah untuk menerapkan pasta solder dalam jumlah yang sesuai secara merata pada bantalan PCB guna memastikan bahwa komponen patch dan bantalan PCB yang sesuai disolder ulang untuk memperoleh sambungan listrik yang baik dan kekuatan mekanis yang memadai. Untuk mencetak pasta solder, kita perlu membuat kasa baja. Pasta solder melewati lubang yang sesuai pada setiap bantalan pada kasa baja, dan timah dilapisi secara merata pada setiap bantalan di bawah aksi pengikis untuk memperoleh pengelasan yang baik.
2. Penempatan perangkat
Penempatan perangkat adalah proses patching, yaitu menggunakan mesin penempatan untuk menempatkan komponen chip secara akurat pada posisi yang sesuai pada permukaan PCB yang telah dicetak dengan pasta solder atau lem patch. Mesin penempatan berkecepatan tinggi cocok untuk memasang komponen kecil maupun besar: seperti kapasitor, resistor, dll., dan juga dapat memasang beberapa komponen IC. Mesin penempatan serbaguna cocok untuk memasang komponen heterogen atau presisi tinggi: seperti QFP, BGA, SOT, SOP, PLCC, dll.
3. Penyolderan reflow
Penyolderan reflow adalah melelehkan pasta solder pada bantalan papan sirkuit untuk mencapai sambungan mekanis dan listrik antara ujung penyolderan komponen yang dipasang di permukaan dan bantalan PCB untuk membentuk sirkuit listrik. Penyolderan reflow adalah proses utama dalam produksi SMT. Pengaturan kurva suhu yang wajar adalah kunci untuk memastikan kualitas penyolderan reflow. Kurva suhu yang tidak tepat akan menyebabkan cacat pengelasan seperti penyolderan yang tidak lengkap, penyolderan dingin, lengkungan komponen, bola solder yang berlebihan, dll. pada papan PCB, yang memengaruhi kualitas produk.
4. Pemeriksaan Sinar X
Sinar-X dapat memeriksa hampir semua cacat proses. Melalui karakteristik perspektif Sinar-X, bentuk sambungan solder dapat diperiksa dan dibandingkan dengan bentuk standar di perpustakaan komputer untuk menilai kualitas sambungan solder. Ini sangat berguna untuk pemeriksaan sambungan solder komponen BGA dan DCA. Peran pemeriksaan Sinar-X tidak tergantikan, karena tidak memerlukan cetakan uji. Namun, kekurangannya adalah biaya pemeriksaan Sinar-X saat ini cukup mahal.
Alasan Pengelasan BGA Buruk
1. Lubang pad BGA yang belum diproses
Terdapat lubang pada bantalan las BGA. Selama proses pengelasan, bola solder dapat hilang bersama solder. Karena kurangnya proses pengelasan resistansi yang tepat dalam produksi PCB, solder dan bola solder dapat keluar melalui lubang di dekat papan las, yang mengakibatkan hilangnya bola solder.
2. Ukuran bantalan yang berbeda
Ukuran bantalan solder BGA yang berbeda dapat memengaruhi hasil kualitas proses pengelasan. Kabel keluaran bantalan BGA tidak boleh melebihi 50% dari diameter bantalan, dan kabel keluaran bantalan daya tidak boleh kurang dari 0.1 mm. Kabel tersebut juga harus ditebalkan untuk mencegah bantalan las berubah bentuk. Selain itu, jendela pemblokiran pengelasan tidak boleh lebih besar dari 0.05 mm, dan bukaan pada permukaan tembaga harus sesuai dengan ukuran PAD sirkuit. Jika tidak, bantalan BGA akan dibuat dalam ukuran yang berbeda, yang dapat menyebabkan masalah selama proses pengelasan.
Layanan DFM WonderfulPCB Tentang Solusi Pengelasan Chip BGA
1. Lubang Pad-in-Pad yang Dikemas
Analisis sekali klik dari DFM Services wonderfulpcb mendeteksi apakah ada lubang pad-in-pad dalam berkas desain, dan memberi tahu teknisi desain jika lubang pad-in-pad perlu dimodifikasi. Desain lubang pad-in-pad sering kali dihindari karena biaya produksi yang tinggi. Jika lubang pad-in-pad dapat diubah menjadi lubang biasa, biaya produk dapat dikurangi. Selain itu, sistem memberi tahu pabrik papan manufaktur bahwa desain lubang pad-in-pad perlu diisi dengan resin, dan bahwa proses produksi lubang pad-in-pad harus digunakan.
2. Rasio bantalan ke pin
Analisis perakitan DFM Services wonderfulpcb mendeteksi rasio ukuran pad BGA dalam berkas desain relatif terhadap pin perangkat yang sebenarnya. Jika diameter pad kurang dari 20% dari pin BGA, hal ini dapat menyebabkan pengelasan yang buruk. Sebaliknya, jika lebih besar dari 25%, ruang kabel menjadi terlalu kecil. Dalam kasus seperti itu, teknisi desain perlu menyesuaikan rasio pad terhadap diameter pin BGA.
wonderfulpcb DFM Services menyediakan solusi solderabilitas pad BGA, membantu pengguna meninjau solderabilitas file desain BGA sebelum produksi. Ini membantu menghindari masalah solderabilitas selama perakitan, dan memastikan chip BGA memenuhi standar hasil kualitas solderabilitas.
Kualitas Proses Pengelasan BGA
1. Mencetak pasta solder
Tujuan dari pencetakan pasta solder adalah untuk menerapkan pasta solder dalam jumlah yang sesuai secara merata pada bantalan PCB guna memastikan bahwa komponen patch dan bantalan PCB yang sesuai disolder ulang untuk memperoleh sambungan listrik yang baik dan kekuatan mekanis yang memadai. Untuk mencetak pasta solder, digunakan kasa baja. Pasta solder melewati lubang yang sesuai pada setiap bantalan pada kasa baja, dan timah dilapisi secara merata pada setiap bantalan di bawah aksi pengikis guna memperoleh pengelasan yang baik.
2. Penempatan perangkat
Penempatan perangkat adalah proses patching, yang melibatkan penggunaan mesin penempatan untuk menempatkan komponen chip secara akurat pada posisi permukaan PCB yang sesuai, yang dicetak dengan pasta solder atau lem patch. Mesin penempatan berkecepatan tinggi cocok untuk memasang komponen kecil dan besar, seperti kapasitor, resistor, dan beberapa komponen IC. Mesin penempatan serbaguna cocok untuk memasang komponen heterogen atau presisi tinggi, seperti QFP, BGA, SOT, SOP, PLCC, dll.
