BGA pakete motak PCB diseinu eta muntaketarako

Ball grid array (BGA) gainazaleko muntaketa-pakete bat da, plakarekin konektatzen dena osagaiaren azpian soldadura-bolen sare baten bidez, ertzaren inguruko kableen ordez. Antolamendu horrek konexio asko ahalbidetzen ditu espazio txiki batean, errendimendu elektriko eta termiko onarekin, eta horregatik BGAek nagusi dira prozesadore modernoetan, memorian eta IC konplexuetan. Hainbat mota daude: plastikozkoak, zeramikoak, zinta-formakoak, tarte finekoak, txip-eskalakoak, flip-chip-ekoak eta gehiago, bakoitza bere abantailak dituelarik. Gida honek BGA mota nagusiak, haien atributu nagusiak eta zer esan nahi duten muntaketan, ikuskapenean eta plakaren diseinuan azaltzen ditu. Mikro-BGA zirkuitu-plaken muntaketarako , paketearen tartea eta bolaren geometria kontuan hartu behar dira, lur-ereduarekin, txantiloiaren diseinuarekin eta juntura ezkutuen ikuskapenarekin batera.

Zer da BGA pakete bat?

BGA batek bere konexioak soldadura-bola multzo gisa jartzen ditu paketearen behealdean. Plaka berriro fluxuan jartzen denean, bola horiek urtu eta bat datozen pad-etara lotzen dira, konexio elektrikoa eta mekanikoa osatuz.

Zergatik existitzen den formatua

Berundun paketeek lekua agortzen dute S/I kopurua igotzen den heinean, kableak perimetroan bakarrik sartzen baitira. Bola sare batek azpialde osoa erabiltzen du, beraz, BGA batek konexio askoz gehiago eskaintzen ditu eremu berean, errendimendu elektrikoa hobetzen duten bide laburragoekin eta beroa kentzeko kontaktu termiko handi batekin. Ordezkoa da junturak ezkutatuta daudela, eta horrek muntaketa eta ikuskapenari buruzko guztia baldintzatzen du.

Non erabiltzen diren BGAak

Prozesadoreak, memoria, FPGAak eta beste S/I gailu batzuk ia guztiak BGAak dira. Haiekin konfiantzaz lan egitea PCB muntaketa modernoaren parte da , batez ere plaka trinko eta errendimendu handikoetan.

BGA pakete motak (PBGA, CBGA, FBGA, FCBGA)

"BGA" etiketak substratuaren materialaren eta dadoa nola lotzen den batez ere desberdintzen diren pakete erlazionatuen familia bat hartzen du barne.

Desberdintasun handiak hauek dira: substratua (plastikoa, zeramikazkoa edo zinta), txipa flip-chip bidez muntatuta dagoen (FCBGA, errendimendu handiena lortzeko), eta piezak bolarik baduen ere; LGA batek lurrak ditu eta soldadura plakaren pastatik lortzen du. PoP gailuak pilatzen dituen ontziratze-estrategia bat da, plakaren azalera aurrezteko. Mota egokia erabili behar duzun txipak agintzen du normalean, ez aukera libre batek.

BGA vs. Berundun Paketeak (QFP eta QFN)

BGAk QFP eta QFN bezalako berundun paketeekin alderatuta non kokatzen diren ikusteko balio du.

BGAek I/O dentsitatean eta errendimendu elektriko eta termikoan irabazten dute, eta horregatik erabiltzen dituzte pin kopuru handiko eta abiadura handiko gailuek . Ordezko aukerak ikuskapena (X izpiak bisualaren ordez), berregitea (aire beroa eta birbolak egitea lisaburdinaren ordez) eta askotan plaka konplexuagoa dira. Pin kopuru txikiagoetarako, berunezko paketea errazagoa izan daiteke; aukera normalean piezaren araberakoa da. Nolanahi ere, diseinuaren berrikuspenean aztarna eta pilaketa planifikatzeak aukeratutako paketea fabrikatzeko moduan mantentzen du.

BGA jaurtiketa eta pilota kopurua

Bolen erdigunetik erdigunerako tartea, bolen pitch-a da BGA bat fabrikatzeko eta muntatzeko zailtasun handiena eragiten duen atributua.

Pasoa txikitzen den heinean, ezin da gehiago trazarik bideratu bolen artean, beraz, plakak geruza gehiago, bide txikiagoak eta askotan via-in pad-ak behar ditu. Beraz, paso fineko BGAek diseinua abiadura handiko eta dentsitate handiko fabrikazioan erabiltzen diren HDI tekniketara bultzatzen dute. Bola kopuru handiagoek areagotu egiten dute hau, bola bakoitzak irteera bat behar baitu. uBGA gisa identifikatutako pieza batentzat, uBGA pakete espezifikoaren muntaketa berrikuspenak osagaien marrazkia eta bolen antolamendua erabili beharko lituzke, paketearen izenetik prozesu bat ondorioztatu beharrean.

BGA Bolaren Konposizioa eta Hezetasunarekiko Sentikortasuna

BGAei buruzko bi datu garrantzitsuk eragiten dute haien maneiuan eta soldaduran.

• Bola aleazioa. BGA modernoek berunik gabeko (eztainu-zilar-kobre) bolak erabiltzen dituzte, eta horiek birfluxuaren gailurraren tenperatura ezartzen dute; zaharkitutako piezek berunezko bolak erabil ditzakete.
• Hezetasunarekiko sentikortasuna (MSL). BGAak hezetasunarekiko sentikorrak dira: xurgatutako hezetasunak lurrun bihurtu dezake birfluxuan zehar eta paketea kaltetu dezake (“popcorning”), beraz, piezak MSL-ren arabera kalifikatzen dira eta labean egiten dira muntatu aurretik, esposizioa izanez gero.

MSL maneiatzea errespetatzea, piezak lehor mantentzea eta behar denean labetzea oinarrizko baina funtsezko urratsa da. Saltatzeak paketeak pitza ditzake birfluxuan, gainerako prozesua zein ona den kontuan hartu gabe, horregatik muntaketa-fluxu kontrolatu batean txertatuta dago.

Nola muntatzen diren BGAak

BGA bat jartzea ohikoa da linea automatizatu batean, baina gauza batzuk ondo joatearen araberakoa da.

• Txantiloia eta itsasgarria. Behar bezala diseinatutako txantiloi batek pasta bolumen egokia jartzen du almohadilla bakoitzean.
• Kokapen. Pieza bere plaken gainean kokatuta dago; ez du lerrokadura perfekturik behar hurrengo puntuagatik.
• Birfluxu-profila. Kontrolatutako profil batek bolak urtzen ditu; gainazaleko tentsioak paketea lerrokatuta jartzen du (“autozentratzea”).
• Balantze termikoa. Profila taularen masarekin bat etorri behar da, pilota guztiek batera tenperatura har dezaten.

Autozentratzea BGAren ezaugarririk onenetako bat da, urtutako bolatxoek paketea bere tokian jartzen baitute. Baina pasta gordailu on batekin eta plakarekin bat datorren profil batekin bakarrik funtzionatzen du, eta hori zailagoa da termikoki astunak diren plaketan, hala nola metalezko nukleoko muntaietan . Profila lehenengo aldian ondo lortzeak egiten du BGA muntaketa fidagarria.

Nola ikuskatzen diren BGA soldadura junturak (X izpiak)

Juntura guztiak paketearen azpian ezkutatuta daudenez, ezin duzu BGA bat begiz epaitu. X izpiak dira ikuskapen tresna nagusia.

Deformazioa eta koplanaritatea errudun ohikoak dira: paketea edo taula birfluxuan okertzen bada, izkinako edo erdiko bolak ez dira beren alfonbrak ukitzen, irekidurak edo buru-buruko akatsak eraginez. X izpiek ezkutuko arazo hauek agerian uzten dituzte, eta taula kritikoetan beharrezko urratsa da, ez aukera bat. Ikuskapen bisualak kanpoko ilararen ertzak bakarrik berretsi ditzake, ez junturak berak.

BGA paketeetarako PCB bat diseinatzea

BGA baten fidagarritasuna neurri handi batean plakaren diseinuan zehazten da, pieza bakarra jarri aurretik.

Ihesbide-bideak eta bideak

Bola bakoitzak irteera bat behar du. Pauso handiagoetan, bolen arteko bide baterako "dog-hezur" traza labur batek balio du. Pauso finean ez dago lekurik, beraz, padean dagoen bide bat beharrezkoa da, hau da, padean bertan bete eta estalitako bide bat, eta horrek HDI fabrikazioa eskatzen du.

Kotoi eta txantiloi diseinua

Pad motak (soldadura-maskara definitua vs. soldadura-maskara ez definitua) eta txantiloiaren irekidurak junturaren forma eta fidagarritasuna eragiten dute, eta paketearen eta muntaketa-jarraibideak jarraitu behar dituzte. Hain zuzen ere, fabrikazio-diseinuaren berrikuspen batek fabrikazioa egin aurretik egiaztatzen dituen xehetasunak dira hauek.

Pilatzea eta fabrikazioa

BGA finek eta bola-kopuru handikoek geruza-kopurua, mikrovia-egiturak eta erregistro-tolerantziak gidatzen dituzte, guztiak PCBaren fabrikazioan erabakitzen direnak . Plaka eta BGA ihesbidea elkarrekin diseinatzeak bideratu edo fidagarritasunez soldatu ezin den pieza bat saihesten du.

BGAren berregitea eta birbalatzea

BGAak kendu eta ordezkatu daitezke, baina prozesua espezializatua da.

• Kentzea. Aire beroko edo infragorrizko birlanketa-estazio batek ezkutuko bolak berriro fluifikatzen ditu paketea zuzen gorantz altxatu ahal izateko.
• Berbalatzea. BGA bat berrerabiltzeko, bola freskoak aplikatzen dira txantiloi eta preforma batekin, matrizea leheneratuz.
• Egiaztapena. Berriz landutako junturak X izpien bidez aztertzen dira, ikusezin jarraitzen baitute.

Reballing-a ohikoa da gailu garesti edo zaharkituetan, baina ekipamendu egokia eta profil kontrolatua behar dira. Ekoizpen gehienetarako, jatorrizko muntaketa ondo egitea, pasta, profil eta diseinu onekin, askoz hobea da BGAak berriro lantzea baino, eta koherentzia horrek garrantzi handiagoa du bolumen handiko muntaketan.

Lortu BGA muntaketa aurrekontua

BGAak mota askotan daude eskuragarri: plastikozkoak, zeramikozkoak, pauso finekoak, txip-eskalakoak, txip-flip-ak, LGAkoak eta PoPkoak, baina ezkutuko juntura esferikoak partekatzen dituzte, eta horiek diseinu zaindua, birfluxu-profil kontrolatua eta X izpien ikuskapena eskatzen dute. Aukeratu zure txipak agintzen duen mota, diseinatu ihes-bidea pausoarekin bat etortzeko eta egiaztatu X izpien bidez. Highleap Electronics-i eta gure BGA muntaketa gaitasunari buruz gehiago irakur dezakezu.

Galdera arruntak

Zer da BGA pakete bat?

Bola-sareen matrizea gainazaleko muntaketa-pakete bat da, plakari konektatzen zaiona azpialdean soldadura-bola sare baten bidez, ertzean dauden kableen ordez. Honek konexio asko biltzen ditu eremu txiki batean, errendimendu elektriko eta termiko ona duena, eta horregatik erabiltzen dute prozesadoreek, memoriak eta zirkuitu integratu konplexuek.

Zeintzuk dira BGA mota nagusiak?

Plastikoa (PBGA), zeramikazkoa (CBGA), zintazkoa (TBGA), pauso finekoa (FBGA), txip-eskalakoa (uBGA/CSP), txip-flip-ekoa (FCBGA), lur-sareko matrizea (LGA, bolarik ez pad-ak dituena) eta pakete-ontzikoa (PoP, gailuak pilatzen dituena). Batez ere substratuaren materialaren eta dadoa nola lotzen den desberdintzen dira.

Zein da BGA baten eta LGA baten arteko aldea?

BGA bat soldadura-bolak paketean dituela iristen da, LGA batek, berriz, gainazal lauak eta bolarik gabe ditu, muntaketa-prozesuan plakan inprimatutako pastatik lortzen baitu soldadura. Bestela, biak sare-multzokoak dira, behetik konektatutako paketeak, eta bideratze eta ikuskapen kontu berdinak partekatzen dituzte.

Zergatik behar dute BGAek X izpien ikuskapena?

Soldadura junturak paketearen azpian daudenez eta ezin direnez ikusi, erradiografia da horiek baieztatzeko modu bakarra. Hutsuneak, zubiak, buru-buruko loturak eta junturak agerian uzten ditu, batez ere paketearen edo plakaren deformazioak eragindakoak. Plaka kritikoetan, erradiografia derrigorrezko ikuskapen-urrats bat da, aukerakoa baino.

Zein tonu hartzen da tonu finetzat, eta zergatik da garrantzitsua?

0.5 mm edo gutxiagoko pausoak pauso finekoak dira. Garrantzitsuak dira, ezin baita jada arrastorik bideratu bolen artean, beraz, plakak geruza, mikrobiak eta via-in-pad gehiago behar ditu, HDI fabrikaziorantz bultzatuz. Pauso handiagoek (1.0tik 1.27 mm-ra) teknika estandarrekin egiten dute bideratzea.

Zer da via-in-pad eta noiz behar da?

Via-in-pad-ek BGA pad-aren barruan kokatzen du bide bat, bide hori beteta eta estalita, gainetik soldatu ahal izateko. Pasu finean beharrezkoa da, non ez dagoen lekurik bola ondoko bide batera ihes egiteko arrastorik. HDI fabrikazioa behar du eta kostua gehitzen du, baina bideratze trinkoa ahalbidetzen du.

BGA bat kendu eta berrerabili al daiteke?

Bai, aire beroarekin edo infragorriekin berriro lantzeko eta soldadura-bola berriak aplikatzeko birbolak egiteko berrerabili aurretik, eta ondoren X izpien egiaztapena. Ohikoa da pieza garesti edo zaharkituetan, baina ekipamendu egokia eta profil kontrolatua behar ditu. Ekoizpenerako, lehen pasatzeko muntaketa zuzena hobesten da BGAak berriro lantzea baino.

Noiz erabili behar dut BGA bat berunezko pakete baten ordez?

Erabili BGA bat piezak S/I kopuru handia duenean edo azpiko sare oso baten errendimendu elektriko eta termiko hobea behar duenean, horregatik erabiltzen dituzte prozesadoreek eta FPGAek. Pin kopuru txikiagoa lortzeko, QFP edo QFN bezalako pakete berundun bat errazagoa izan daiteke muntatzen, eskuz berregituratzen eta ikuskatzen. Erabili behar duzun txipak erabakitzen du askotan.