Visão geral do BGA
BGA é um tipo de encapsulamento de chip, abreviação de Ball Grid Array em inglês. Os pinos do encapsulamento são matrizes de grade esférica na parte inferior do encapsulamento, esféricos e dispostos em um padrão semelhante a uma grade, daí o nome BGA.
Muitos chips de controle de placa-mãe utilizam esse tipo de tecnologia de encapsulamento, e os materiais são, em sua maioria, cerâmicos. A memória encapsulada com a tecnologia BGA pode aumentar a capacidade de memória em duas a três vezes sem alterar o volume. Comparado ao TSOP, o BGA tem um volume menor, melhor dissipação de calor e melhor desempenho elétrico.
Projeto de roteamento de bloco de pacotes BGA
1. Roteamento entre pads BGA
Durante o projeto, o espaçamento entre as pastilhas BGA é inferior a 10 mil, e o roteamento não é permitido entre duas BGAs, pois o espaçamento da largura da linha excede a capacidade do processo de produção. Se o roteamento for necessário, a pastilha BGA só poderá ser reduzida. Ao fazer o rascunho de produção, garantir que o espaçamento seja suficiente cortará a pastilha BGA. A pastilha é cortada em um formato especial, o que pode causar posicionamento de soldagem impreciso em soldagens subsequentes.
2. Preenchimento da via na almofada com tampão de resina
Quando o espaçamento entre as almofadas do pacote BGA é pequeno e o fio não pode ser passado, é necessário projetar uma via na almofada, ou seja, perfurar a almofada e passar o fio pela camada interna ou inferior. Nesse momento, a via na almofada precisa ser preenchida com resina e galvanoplastia. Se a via na almofada não adotar o processo de resina, a soldagem será de baixa qualidade, pois há um furo no meio da almofada e a área de soldagem é pequena, e o estanho vazará pelo furo.
3. Área BGA via plugging
As vias na área do pad BGA geralmente precisam ser tampadas. Para a amostra, considerando o custo e a dificuldade de produção, as vias básicas são cobertas com óleo. O método de tampagem é a tampa de tinta. A vantagem da tampagem é evitar a entrada de materiais estranhos no furo ou proteger a vida útil da via. Além disso, quando o patch SMT é refluído, a lata da via causará um curto-circuito no outro lado.
4. Via no bloco, design HDI
Para chips BGA com espaçamento de pinos relativamente pequeno, quando o pad de pinos não puder ser roteado devido ao processo, recomenda-se projetar uma via diretamente no pad. Por exemplo, o chip BGA da placa de celular é relativamente pequeno, com muitos pinos e espaçamento pequeno, tornando impossível rotear os fios a partir do meio dos pinos. Somente o método de fiação HDI com furos cegos enterrados pode ser usado para projetar a PCB. O pad BGA é perfurado com um furo na placa, a camada interna é perfurada com um furo enterrado e a camada interna é conectada e conectada.
Qualidade do Processo de Soldagem BGA
1. Impressão de pasta de solda
O objetivo da impressão com pasta de solda é aplicar uniformemente uma quantidade adequada de pasta de solda nas pastilhas da placa de circuito impresso (PCB) para garantir que os componentes do patch e as pastilhas correspondentes da placa de circuito impresso sejam soldados por refluxo, obtendo-se uma boa conexão elétrica e resistência mecânica suficiente. Para imprimir pasta de solda, precisamos fabricar uma malha de aço. A pasta de solda passa pelas aberturas correspondentes de cada pastilha na malha de aço, e a estanho é revestida uniformemente em cada pastilha sob a ação do raspador para obter uma boa soldagem.
2. Posicionamento do dispositivo
O posicionamento de dispositivos é o patching, que consiste em usar uma máquina de posicionamento para posicionar com precisão os componentes do chip na posição correspondente da superfície do PCB impressa com pasta de solda ou cola de remendo. Máquinas de posicionamento de alta velocidade são adequadas para a montagem de componentes pequenos e grandes, como capacitores, resistores, etc., e também podem montar alguns componentes de circuitos integrados. Máquinas de posicionamento de uso geral são adequadas para a montagem de componentes heterogêneos ou de alta precisão, como QFP, BGA, SOT, SOP, PLCC, etc.
3. Solda por refluxo
A soldagem por refluxo consiste em derreter a pasta de solda na placa de circuito impresso para obter a conexão mecânica e elétrica entre a extremidade soldada do componente montado na superfície e a placa de circuito impresso, formando um circuito elétrico. A soldagem por refluxo é um processo fundamental na produção SMT. O ajuste adequado da curva de temperatura é fundamental para garantir a qualidade da soldagem por refluxo. Uma curva de temperatura inadequada causará defeitos de soldagem, como soldagem incompleta, soldagem a frio, empenamento de componentes, excesso de bolas de solda, etc., na placa de circuito impresso, afetando a qualidade do produto.
4. Inspeção por raio-X
A inspeção por raio-X pode verificar quase todos os defeitos do processo. Através das características de perspectiva da inspeção por raio-X, o formato da junta soldada pode ser verificado e comparado com o formato padrão na biblioteca do computador para avaliar a qualidade da junta soldada. Isso é particularmente útil para a inspeção de juntas soldadas de componentes BGA e DCA. O papel da inspeção por raio-X é insubstituível, pois não requer moldes de teste. No entanto, a desvantagem é que o custo da inspeção por raio-X é atualmente bastante alto.
Razões para soldagem BGA de baixa qualidade
1. Furos de pad BGA não processados
Existem furos nas almofadas de solda BGA. Durante o processo de soldagem, as esferas de solda podem se perder junto com a solda. Devido à falta de um processo adequado de soldagem por resistência na produção de PCBs, a solda e as esferas de solda podem escapar pelos furos próximos à placa de solda, resultando na perda das esferas de solda.
2. Diferentes tamanhos de almofadas
Os diferentes tamanhos das almofadas de solda BGA podem afetar a qualidade do processo de soldagem. O fio de saída da almofada BGA não deve exceder 50% do diâmetro da almofada, e o fio de saída da almofada de alimentação não deve ser inferior a 0.1 mm. Ele também deve ser engrossado para evitar a deformação da almofada de soldagem. Além disso, a janela de bloqueio de soldagem não deve ser maior que 0.05 mm, e a abertura na superfície de cobre deve corresponder ao tamanho da almofada do circuito. Caso contrário, as almofadas BGA serão fabricadas em tamanhos diferentes, o que pode causar problemas durante o processo de soldagem.
Serviços DFM wonderfulpcb Sobre a solução de soldagem de cavacos BGA
1. Orifício Pad-in-Pad embalado
A análise em um clique do wonderfulpcb DFM Services detecta se há um furo de encaixe no arquivo de projeto e avisa o engenheiro de projeto se o furo precisa ser modificado. O projeto de furos de encaixe é frequentemente evitado devido ao alto custo de fabricação. Se o furo de encaixe puder ser alterado para um furo comum, o custo do produto pode ser reduzido. Além disso, o sistema alerta a fábrica de placas de produção que o projeto do furo de encaixe precisa ser preenchido com resina e que o processo de produção de furos de encaixe deve ser utilizado.
2. Proporção entre pastilha e pino
A análise de montagem da wonderfulpcb DFM Services detecta a proporção do tamanho do pad BGA no arquivo de projeto em relação ao pino real do dispositivo. Se o diâmetro do pad for menor que 20% do pino BGA, pode ocorrer uma soldagem de baixa qualidade. Por outro lado, se for maior que 25%, o espaço para fiação se torna muito pequeno. Nesses casos, o engenheiro de projeto precisa ajustar a proporção do pad em relação ao diâmetro do pino BGA.
A wonderfulpcb DFM Services fornece soluções de soldabilidade para pads BGA, auxiliando os usuários a avaliar a soldabilidade dos arquivos de projeto BGA antes da produção. Isso ajuda a evitar problemas de soldabilidade durante a montagem e garante que os chips BGA atendam aos padrões de qualidade e rendimento de soldabilidade.
Qualidade do Processo de Soldagem BGA
1. Impressão de pasta de solda
O objetivo da impressão com pasta de solda é aplicar uniformemente uma quantidade adequada de pasta de solda nas pastilhas da placa de circuito impresso (PCB) para garantir que os componentes do patch e as pastilhas correspondentes da placa de circuito impresso sejam soldados por refluxo, obtendo-se uma boa conexão elétrica e resistência mecânica suficiente. Para imprimir a pasta de solda, utiliza-se uma malha de aço. A pasta de solda passa pelas aberturas correspondentes de cada pastilha na malha de aço, e a estanho é uniformemente revestida em cada pastilha sob a ação do raspador para obter uma boa soldagem.
2. Posicionamento do dispositivo
O posicionamento do dispositivo é o patching, que envolve o uso de uma máquina de posicionamento para posicionar com precisão os componentes do chip na posição correspondente da superfície da placa de circuito impresso, que é impressa com pasta de solda ou cola de remendo. Máquinas de posicionamento de alta velocidade são adequadas para a montagem de componentes pequenos e grandes, como capacitores, resistores e alguns componentes de circuitos integrados. Máquinas de posicionamento de uso geral são adequadas para a montagem de componentes heterogêneos ou de alta precisão, como QFP, BGA, SOT, SOP, PLCC, etc.
