PCB dizayni va yig'ish uchun BGA paket turlari

Sharsimon panjara massivi (BGA) - bu plataga uning chetidagi simlar o'rniga komponent ostidagi lehim sharlari panjarasi orqali ulanadigan sirtga o'rnatiladigan paket. Ushbu tartib yaxshi elektr va issiqlik ko'rsatkichlari bilan kichik maydonda ko'plab ulanishlarni ta'minlaydi, shuning uchun BGAlar zamonaviy protsessorlar, xotira va murakkab IClarda ustunlik qiladi. Ularning bir nechta turlari mavjud: plastik, keramik, lenta, nozik pitch, chip-skala, flip-chip va boshqalar, ularning har biri o'ziga xos murosaga ega. Ushbu qo'llanmada asosiy BGA turlari, ularning asosiy xususiyatlari va ular yig'ish, tekshirish va plata dizayni uchun nimani anglatishi tushuntirilgan. Mikro-BGA elektron platasini yig'ish uchun paket pitch va shar geometriyasi yer naqshlari, trafaret dizayni va yashirin bo'g'in tekshiruvi bilan birgalikda ko'rib chiqilishi kerak.

BGA paketi nima?

BGA o'zining ulanishlarini paketning pastki qismiga lehim sharlari qatori sifatida joylashtiradi. Plitalar qayta ishlanganda, bu sharlar erib, mos keladigan prokladkalarga birlashadi va elektr va mexanik ulanishni hosil qiladi. Paket geometriyasi yarimo'tkazgichlarni sinovdan o'tkazish uchun platalarga ham ta'sir qilishi mumkin , bu yerda kontakt naqshlari va signal yo'li qurilma va sinov moslamasiga mos kelishi kerak.

Nima uchun format mavjud

Qo'rg'oshinli paketlar kirish/chiqish soni ko'tarilganda joy tugab qoladi, chunki simlar faqat perimetr bo'ylab joylashgan. Sharlar panjarasi butun pastki qismdan foydalanadi, shuning uchun BGA bir xil hududda ancha ko'proq ulanishlarni taklif qiladi, elektr ishlashiga yordam beradigan qisqaroq yo'llar va issiqlikni yo'qotish uchun katta termal kontakt mavjud. Muvofiqlik shundaki, bo'g'inlar yashiringan, bu esa yig'ish va tekshirish bilan bog'liq hamma narsani shakllantiradi.

BGAlar qayerda ishlatiladi

Protsessorlar, xotira, FPGA va boshqa yuqori I/O qurilmalari deyarli barchasi BGA hisoblanadi. Ular bilan ishonchli ishlash zamonaviy PCB yig'ishning bir qismidir , ayniqsa zich, yuqori samarali platalarda.

BGA paketlarining turlari (PBGA, CBGA, FBGA, FCBGA)

"BGA" yorlig'i asosan substrat materiali va qolipning qanday biriktirilganligi jihatidan farq qiluvchi bir qator o'xshash paketlarni qamrab oladi.

Asosiy farqlar substrat (plastik, keramik yoki lenta), shriftning flip-chipga o'rnatilganligi (eng yuqori unumdorlik uchun FCBGA) va qismda sharlar bor-yo'qligi, LGA qo'nish joyiga ega va lehimini plataning pastasidan oladi. PoP - bu plata maydonini tejash uchun qurilmalarni bir-biriga ulaydigan qadoqlash strategiyasi. To'g'ri tur odatda siz foydalanishingiz kerak bo'lgan chipga bog'liq, erkin tanlov emas.

BGA va Qo'rg'oshinli Paketlar (QFP va QFN)

BGA'larning QFP va QFN kabi qo'rg'oshinli paketlarga nisbatan qayerda joylashganligini ko'rish foydali bo'ladi.

BGAlar kirish/chiqish zichligi, elektr va issiqlik ko'rsatkichlari bo'yicha ustunlikka ega, shuning uchun ulardan yuqori pinlar soni va yuqori tezlikdagi qurilmalar foydalanadi. Muvofiqliklar tekshirish (vizual o'rniga rentgen), qayta ishlash (dazmol o'rniga issiq havo va qayta sharlash) va ko'pincha murakkabroq taxtadir. Pinlar soni pastroq bo'lganlar uchun qo'rg'oshinli paket oddiyroq bo'lishi mumkin; tanlov odatda qismga bog'liq. Qanday bo'lmasin, dizaynni ko'rib chiqish paytida iz va stackni rejalashtirish tanlangan paketni ishlab chiqarishga yaroqli qiladi.

BGA maydonchasi va to'plar soni

To'plarning markazdan markazgacha bo'lgan masofasi bo'lgan maydoncha BGA ni ishlab chiqarish va yig'ish qanchalik qiyinligiga eng ko'p ta'sir qiluvchi xususiyatdir.

Tom qisqargan sari, siz endi sharlar orasida iz qoldira olmaysiz, shuning uchun taxtaga ko'proq qatlamlar, kichikroq vialar va ko'pincha panel ichidagi via kerak bo'ladi. Shuning uchun nozik pitchli BGAlar dizaynni yuqori tezlikda va yuqori zichlikda ishlab chiqarishda qo'llaniladigan Inson taraqqiyoti indeksi texnikasiga yo'naltiradi. Yuqori sharlar soni buni yanada kuchaytiradi, chunki har bir sharning chiqish yo'nalishi kerak. uBGA sifatida aniqlangan qism uchun uBGA paketga xos yig'ish sharhi paket nomidan jarayonni xulosa qilish o'rniga haqiqiy komponent chizmasi va shar joylashuvidan foydalanishi kerak.

BGA sharining tarkibi va namlikka sezgirligi

BGAlar haqida ikkita muhim fakt ularning qanday ishlov berilishi va lehimlanishiga ta'sir qiladi.

• Sharsimon qotishma. Zamonaviy BGA'lar qo'rg'oshinsiz (qalay-kumush-mis) sharlardan foydalanadi, ular qayta oqimning eng yuqori haroratini belgilaydi; eski qismlarda qo'rg'oshinli sharlardan foydalanish mumkin.
• Namlikka sezgirlik (MSL). BGAlar namlikka sezgir: so'rilgan namlik qayta oqim paytida bug'ga aylanishi va qadoqni shikastlashi mumkin ("popkorn"), shuning uchun qismlar MSL bo'yicha baholanadi va agar ular ochiq bo'lsa, yig'ishdan oldin pishiriladi.

MSL bilan ishlashga hurmat bilan qarash, qismlarni quruq holda saqlash va kerak bo'lganda pishirish oddiy, ammo muhim qadamdir. Uni o'tkazib yuborish, jarayonning qolgan qismi qanchalik yaxshi bo'lishidan qat'i nazar, qayta oqim paytida paketlarni yorishi mumkin, shuning uchun u boshqariladigan yig'ish oqimiga kiritilgan.

BGAlar qanday yig'iladi

BGA ni avtomatlashtirilgan liniyada joylashtirish odatiy holdir, ammo bu bir nechta narsalarning to'g'ri ketishiga bog'liq.

• Stencil va yopishtirish. To'g'ri ishlab chiqilgan shablon har bir prokladkaga kerakli hajmdagi yopishtirishni qo'yadi.
• Joylashtirish. Qism o'zining prokladkalari ustiga joylashtirilgan; keyingi nuqta tufayli uni mukammal hizalash shart emas.
• Qayta oqim profili. Nazorat ostidagi profil sharlarni eritadi; sirt tarangligi keyin paketni hizalanishga tortadi ("o'z-o'zini markazlashtirish").
• Issiqlik balansi. Profil taxtaning massasiga mos kelishi kerak, shunda har bir shar birgalikda haroratga yetadi.

O'z-o'zini markazlashtirish BGA ning eng yaxshi xususiyatlaridan biridir, eritilgan sharlar paketni joyiga tortadi. Lekin u faqat yaxshi pasta qatlami va taxtaga mos keladigan profil bilan ishlaydi, bu esa metall yadroli yig'ilishlar kabi issiqlikka chidamli taxtalarda qiyinroq . Profilni birinchi marta to'g'ri olish BGA yig'ilishini ishonchli qiladi.

BGA lehim birikmalari qanday tekshiriladi (rentgen)

Har bir bo'g'im qadoq ostida yashiringanligi sababli, siz BGA ni ko'z bilan baholay olmaysiz. Rentgen tekshiruvi asosiy vositadir.

Deformatsiya va bir tekislikning paydo bo'lishi keng tarqalgan sabablardir: agar o'ram yoki taxta qayta oqim paytida egilib qolsa, burchak yoki markaziy sharlar o'z prokladkalariga tegmasligi mumkin, bu esa ochilishlarga yoki yostiqqa bosh bilan tegib ketish nuqsonlariga olib keladi. Rentgen tekshiruvi bu yashirin muammolarni ochib beradi va muhim taxtalarda bu majburiy qadamdir, variant emas. Vizual tekshirish faqat tashqi qatorning chekkalarini tasdiqlashi mumkin, bo'g'inlarning o'zini emas.

BGA paketlari uchun tenglikni loyihalash

BGA ning ishonchliligi asosan bitta qism joylashtirilgunga qadar taxta dizaynida belgilanadi.

Qochish marshrutizatsiyasi va vialari

Har bir to'pning chiqish yo'li kerak. Kattaroq to'p uzatishda to'plar orasidagi o'tish joyiga qisqa "it suyagi" izi qo'llaniladi. Yupqa to'p uzatishda joy yo'q, shuning uchun to'ldirilgan va to'g'ridan-to'g'ri o'tish joyiga o'rnatilgan o'tish joyi zarur bo'ladi, bu esa o'z navbatida Inson taraqqiyoti indeksini (Inson taraqqiyoti indeksi) ishlab chiqarishni talab qiladi.

Yostiqcha va trafaret dizayni

Yostiqcha turi (lehim niqobi bilan belgilanganmi yoki lehim niqobi bilan belgilanmaganmi) va trafaret teshigi bo'g'in shakli va ishonchliligiga ta'sir qiladi va ular qadoqlash va yig'ish ko'rsatmalariga muvofiq bo'lishi kerak. Bular ishlab chiqarish uchun dizaynni ko'rib chiqishda ishlab chiqarishdan oldin tekshiriladigan aniq tafsilotlardir.

Stackup va ishlab chiqarish

Nozik pitchli, yuqori to'pli BGA qo'zg'aysan qatlamlari soni, mikrovia tuzilmalari va ro'yxatga olish tolerantliklari - bularning barchasi PCB ishlab chiqarish jarayonida hal qilinadi . Plata va BGA chiqishini birgalikda loyihalash, yo'naltirib bo'lmaydigan yoki ishonchli tarzda lehimlanmaydigan qismning oldini oladi.

BGA qayta ishlash va qayta to'plash

BGA'larni olib tashlash va almashtirish mumkin, ammo jarayon ixtisoslashgan.

• Olib tashlash. Issiq havo yoki infraqizil qayta ishlash stantsiyasi yashirin sharlarni qayta ishlaydi, shunda paketni to'g'ridan-to'g'ri yuqoriga ko'tarish mumkin.
• Qayta to'plash. BGA ni qayta ishlatish uchun yangi sharlar shablon va preform yordamida qo'llaniladi, bu esa massivni tiklaydi.
• Tasdiqlash. Qayta ishlangan bo'g'inlar ko'rinmas bo'lib qolganligi sababli rentgen tekshiruvi o'tkaziladi.

Qayta sharlash qimmat yoki eskirgan qurilmalar uchun keng tarqalgan, ammo buning uchun to'g'ri uskunalar va boshqariladigan profil talab qilinadi. Ko'pgina ishlab chiqarishlar uchun asl yig'ishni to'g'ri, yaxshi macun, profil va dizayn bilan olish BGAlarni qayta ishlashdan ko'ra ancha afzalroqdir va bu mustahkamlik yuqori hajmli yig'ishda eng muhim ahamiyatga ega.

BGA Assambleyasi uchun narx taklifini oling

BGAlar turli xil turlarda mavjud: plastik, keramik, nozik pitchli, chip-scale, flip-chip, LGA va PoP, lekin ular ehtiyotkorlik bilan loyihalashni, boshqariladigan qayta oqim profilini va rentgen tekshiruvini talab qiladigan yashirin, sharsimon birikmalarga ega. Chipingiz belgilaydigan turni tanlang, pitchga mos keladigan qochish yo'nalishini loyihalang va rentgen yordamida tasdiqlang. Highleap Electronics va bizning BGA yig'ish imkoniyatlarimiz haqida ko'proq ma'lumot olishingiz mumkin.

Savol-javoblar

BGA paketi nima?

Sharsimon panjara massivi - bu plataga chekkasidagi simlar o'rniga pastki qismidagi lehim sharlari panjarasi orqali ulanadigan sirtga o'rnatiladigan paket. Bu ko'plab ulanishlarni yaxshi elektr va issiqlik ko'rsatkichlariga ega kichik maydonga joylashtiradi, shuning uchun protsessorlar, xotira va murakkab mikrosxemalar undan foydalanadi.

BGA ning asosiy turlari qanday?

Plastik (PBGA), keramik (CBGA), lenta (TBGA), nozik pitch (FBGA), chip-scale (uBGA/CSP), flip-chip (FCBGA), yer panjarasi massivi (LGA, sharlar emas, balki prokladkalarga ega) va paketga-paketga (qurilmalarni bir-biriga ulaydigan PoP) farq qiladi. Ular asosan substrat materiali va matritsaning qanday biriktirilganligi bilan farqlanadi.

BGA va LGA o'rtasidagi farq nima?

BGA allaqachon qadoqdagi lehim sharlari bilan keladi, LGA esa tekis joylarga ega va sharlarsiz, shuning uchun yig'ish paytida taxtaga bosilgan pastadan lehim oladi. Aks holda, ikkalasi ham panjara-massiv, pastki qismga ulangan paketlar bo'lib, marshrutlash va tekshirish jihatlari o'xshash.

Nima uchun BGAlar rentgen tekshiruvini talab qiladi?

Lehim bo'g'inlari paket ostida joylashganligi va ko'rinmasligi sababli, ularni tasdiqlashning yagona yo'li rentgen tekshiruvidir. U bo'shliqlar, ko'priklar, boshcha yostiqqa o'ralgan va ochiq bo'g'inlarni, ayniqsa paket yoki taxtaning egilishi natijasida yuzaga kelganlarni aniqlaydi. Muhim taxtalarda rentgen tekshiruvi ixtiyoriy emas, balki majburiy tekshirish bosqichidir.

Qaysi ohang nozik ohang deb hisoblanadi va nima uchun bu muhim?

Taxminan 0.5 mm va undan pastroq chuqurliklar nozik chuqurlik hisoblanadi. Ular muhim, chunki siz endi sharlar orasida iz qoldira olmaysiz, shuning uchun taxta ko'proq qatlamlar, mikrovialar va panel ichidagi via-in kerak bo'ladi, bu esa uni Inson taraqqiyoti indeksi ishlab chiqarishga undaydi. Kattaroq chuqurliklar (1.0 dan 1.27 mm gacha) standart texnikalar yordamida chuqurlik hosil qiladi.

via-in-pad nima va u qachon kerak?

Via-in-pad viani to'g'ridan-to'g'ri BGA prokladkasining ichiga joylashtiradi, via to'ldirilgan va qopqoq bilan yopilgan holda uni lehimlash mumkin. Bu nozik qadamda kerak, bu yerda shar yonidagi viaga it suyagi qochib ketish izi uchun joy yo'q. Bu Inson taraqqiyoti indeksi (HDI) ishlab chiqarishni talab qiladi va qo'shimcha xarajatlarni talab qiladi, ammo zich marshrutizatsiyani ta'minlaydi.

BGA ni olib tashlash va qayta ishlatish mumkinmi?

Ha, uni olib tashlash uchun issiq havo yoki infraqizil qayta ishlash va qayta ishlatishdan oldin yangi lehim sharlarini qo'llash uchun qayta sharlash, so'ngra rentgen tekshiruvi o'tkaziladi. Bu qimmat yoki eskirgan qismlar uchun keng tarqalgan, ammo buning uchun tegishli uskunalar va nazorat qilinadigan profil kerak. Ishlab chiqarish uchun BGAlarni qayta ishlashdan ko'ra to'g'ri birinchi o'tish yig'ish afzalroqdir.

Qo'rg'oshinli paket o'rniga BGA dan qachon foydalanishim kerak?

Agar qismning kirish/chiqish soni yuqori bo'lsa yoki to'liq pastki panjara kabi yaxshiroq elektr va issiqlik ko'rsatkichlariga muhtoj bo'lsa, BGA dan foydalaning, shuning uchun protsessorlar va FPGAlar ulardan foydalanadilar. Pinlar soni pastroq bo'lsa, QFP yoki QFN kabi qo'rg'oshinli paketni yig'ish, qo'lda qayta ishlash va tekshirish osonroq bo'lishi mumkin. Ko'pincha siz foydalanishingiz kerak bo'lgan chip buni hal qiladi.