BGAの概要
BGAはチップパッケージの一種で、英語ではBall Grid Arrayの略です。パッケージのピンはパッケージの底部にあるボールグリッドアレイで、球状のピンがグリッド状に配置されているため、BGAという名前が付けられています。
多くのマザーボード制御チップはこのタイプのパッケージング技術を採用しており、材料は主にセラミックです。BGA技術でパッケージされたメモリは、体積を変えずにメモリ容量を2～3倍に増やすことができます。TSOPと比較して、BGAは体積が小さく、放熱性と電気特性に優れています。
BGAパッケージパッド配線設計
1. BGAパッド間の配線
設計段階において、BGAパッド間隔は10mil未満であり、配線の線幅間隔が製造工程の能力を超えているため、XNUMXつのBGA間の配線は許可されていません。配線を行う場合、BGAパッドを縮小するしかありません。生産図面を作成する際に、十分な間隔を確保するためにBGAパッドを切断します。パッドは特殊な形状に切断されるため、後続の溶接において溶接位置が不正確になる可能性があります。
2. パッドのビアを樹脂で埋める
BGAパッケージのパッド間隔が狭く、配線が通らない場合は、パッドにビアを設計する必要があります。つまり、パッドに穴を開け、内層または下層から配線を配線します。この際、パッドのビアは樹脂充填と電気めっきで充填する必要があります。パッドのビアに樹脂充填工程を採用しないと、パッドの中央に穴があいているため溶接面積が小さく、穴から錫が漏れ出し、溶接不良につながります。
3. BGAエリアビアプラグ
BGAパッド領域のビアは、一般的にプラグで塞ぐ必要があります。サンプルでは、コストと製造の難しさを考慮し、基本的なビアはオイルで覆われています。プラグ方法はインクプラグです。プラグの利点は、ビア穴への異物の侵入を防ぎ、ビアの寿命を延ばすことです。また、SMTパッチをリフローすると、ビアの錫が反対側で短絡を引き起こす可能性があります。
4. パッド内のビア、HDI設計
ピン間隔が比較的狭いBGAチップの場合、プロセス上ピンパッドを配線できない場合は、パッドに直接ビアを設計することをお勧めします。例えば、携帯電話基板のBGAチップは比較的小型で、ピン数が多く、ピン間隔が狭いため、ピンの途中から配線を配線することは不可能です。PCB設計には、HDIブラインド埋め込み穴配線方式のみを使用できます。BGAパッドは基板に穴を開け、内層には埋め込み穴を開け、内層は配線接続されます。
BGA溶接プロセスの品質
1. はんだペーストの印刷
はんだペースト印刷の目的は、適切な量のはんだペーストをPCBのパッドに均一に塗布し、パッチ部品とPCBの対応するパッドをリフローはんだ付けして良好な電気的接続と十分な機械的強度を確保することです。はんだペーストを印刷するには、スチールメッシュを作成する必要があります。はんだペーストはスチールメッシュ上の各パッドの対応する開口部を通過し、スクレーパーの作用によって各パッドに均一に塗布され、良好な溶接を実現します。
2. デバイスの配置
部品実装とは、はんだペーストまたはパッチ接着剤が印刷されたPCB表面の対応する位置に、実装機を使用してチップ部品を正確に配置することです。高速実装機は、コンデンサ、抵抗器などの小型部品から大型部品の実装に適しており、一部のIC部品も実装できます。汎用実装機は、QFP、BGA、SOT、SOPなどの異種部品または高精度部品の実装に適しています。 PLCCなど
3.リフローはんだ付け
リフローはんだ付けは、回路基板のパッド上のはんだペーストを溶融し、表面実装部品のはんだ付け端とPCBパッド間の機械的・電気的接続を実現して電気回路を形成する工程です。リフローはんだ付けはSMT生産における重要な工程です。適切な温度曲線の設定は、リフローはんだ付けの品質確保の鍵となります。適切な温度曲線の設定が適切でない場合、PCB基板上ではんだ付け不良、冷間はんだ、部品の反り、はんだボールの過剰発生などの溶接欠陥が発生し、製品品質に影響を与えます。
4. X線検査
X線検査は、ほぼすべての工程欠陥を検査できます。X線の透視特性を利用して、はんだ接合部の形状を確認し、コンピュータライブラリ内の標準形状と比較することで、はんだ接合部の品質を判定できます。これは、BGAおよびDCA部品のはんだ接合部検査に特に有効です。テスト金型を必要としないため、X線検査の役割はかけがえのないものです。しかしながら、X線検査のコストが現状では非常に高額であるという欠点があります。
BGA溶接不良の原因
1. 未処理のBGAパッド穴
BGA溶接のパッドには穴が開いており、溶接工程でははんだボールがはんだとともに失われる可能性があります。PCB製造において適切な抵抗溶接工程が確立されていないと、はんだとはんだボールが溶接基板付近の穴から漏れ出し、はんだボールが失われる可能性があります。
2. 異なるパッドサイズ
BGAはんだパッドのサイズの違いは、溶接工程の品質歩留まりに影響を与える可能性があります。BGAパッドの引き出し線はパッド径の50%を超えてはならず、電源パッドの引き出し線は0.1mm以上である必要があります。また、溶接パッドの変形を防ぐため、引き出し線は太くする必要があります。さらに、溶接ブロッキングウィンドウは0.05mm以下とし、銅箔面の開口部は回路パッドのサイズと一致させる必要があります。そうしないと、BGAパッドのサイズがばらつき、溶接工程で問題が発生する可能性があります。
素晴らしいPCB DFMサービス BGAチップ溶接ソリューションについて
1. パッドインパッドホールをパッケージ化
wonderpcb DFMサービスのワンクリック解析は、設計ファイル内にパッドインパッドホールが存在するかどうかを検出し、パッドインパッドホールの修正が必要な場合は設計エンジニアに通知します。パッドインパッドホールの設計は、製造コストが高いため敬遠されることがよくあります。パッドインパッドホールを通常のホールに変更できれば、製品コストを削減できます。さらに、システムは製造基板工場に、パッドインパッドホール設計に樹脂を充填する必要があること、そしてパッドインパッドホール製造プロセスを採用する必要があることを警告します。
2. パッド対ピン比
wonderpcb DFM Servicesのアセンブリ解析では、設計ファイル内のBGAパッドと実際のデバイスピンのサイズ比を検出します。パッド径がBGAピンの20%未満の場合、溶接不良につながる可能性があります。逆に25%を超える場合、配線スペースが狭くなりすぎます。このような場合、設計エンジニアはパッド径とBGAピン径の比率を調整する必要があります。
wonderpcb DFMサービスは、BGAパッドのはんだ付け性に関するソリューションを提供し、生産前にBGA設計ファイルのはんだ付け性を検証するのに役立ちます。これにより、組み立て中のはんだ付け性の問題を回避し、BGAチップがはんだ付け性品質の歩留まり基準を満たすことを保証します。
BGA溶接プロセスの品質
1. はんだペーストの印刷
はんだペースト印刷の目的は、適切な量のはんだペーストをPCBのパッドに均一に塗布し、パッチ部品とPCBの対応するパッドをリフローはんだ付けして良好な電気的接続と十分な機械的強度を確保することです。はんだペースト印刷には、スチールメッシュが使用されます。はんだペーストはスチールメッシュ上の各パッドの対応する開口部を通過し、スクレーパーの作用によって錫が各パッドに均一に塗布され、良好な溶接が実現されます。
2. デバイスの配置
部品実装とは、はんだペーストまたはパッチ接着剤が印刷されたPCB表面の対応する位置に、実装機を使用してチップ部品を正確に配置するパッチングです。高速実装機は、コンデンサ、抵抗器、一部のIC部品など、小型部品から大型部品まで実装に適しています。汎用実装機は、QFP、BGA、SOT、SOPなどの異種部品や高精度部品の実装に適しています。 PLCCなど
