BGA substratlari bo'yicha keng qamrovli qo'llanma

             

BGA (ball grid array) substratlari integral mikrosxemalar (IC), ASIC, GPU va boshqa murakkab komponentlar uchun juda keng tarqalgan qadoqlash texnologiyasiga aylandi. Kichkina maydonda yuqori zichlikdagi kontaktlarni joylashtirish qobiliyati bilan BGA keng ko'lamli elektronika uchun miniatyuralashtirish va ish faoliyatini yaxshilash imkonini beradi. Biroq, BGA substratlari bilan loyihalash va ishlab chiqarish chuqur tajribani talab qiladi. Ushbu keng qamrovli qo'llanma tuzoqlardan qochish va BGA afzalliklaridan foydalanish uchun zarur bo'lgan hamma narsani o'z ichiga oladi.

BGA substrati nima?

BGA substrati BGA qadoqlash uchun asos bo'lib xizmat qiladi, mexanik qo'llab-quvvatlash, shuningdek, elektr aloqalarini ta'minlaydi. Substrat o'tkazuvchan izlari bo'lgan izolyatsion materialdan iborat bo'lib, u biriktirilgan silikon qolip va BGA paketi o'rnatilgan bosilgan elektron plata (PCB) o'rtasida signallar va quvvatni yo'naltiradi.

Barcha BGA paketlarining ajralib turadigan xususiyati paketning pastki qismida panjara shaklida joylashtirilgan kichik lehim sharlaridir. Ushbu lehim to'plari, BGA komponenti yig'ish paytida taxtaga lehimlanganda, substrat izlarini tenglikni yuzasida mos keladigan qo'nish maydonchalari bilan bog'laydi. Ushbu to'p panjarasi yuqori zichlikdagi o'zaro bog'lanishlarni ta'minlaydi, chunki to'plar bir-biriga yaqin joylashgan bo'lishi mumkin.

BGA substratlari maxsus silikon qolipga va elektron plataga mos keladigan tarzda ishlab chiqilgan bo'lishi kerak, shu bilan birga elektr, termal va mexanik talablarga javob beradi. BGA substratlarini ishlab chiqarish uchun laminatlar, keramika, kremniy, shisha va boshqa materiallar ishlatiladi. Substrat dizayni zarur bo'lgan kontaktlar soni, signal tezligi, quvvatni etkazib berish ehtiyojlari, ishonchlilik kutishlari va narx kabi omillarga bog'liq.

Nima uchun BGA substratlari miniatyura qilishni yoqadi

BGA ning asosiy afzalliklari eski IC qadoqlash yondashuvlariga nisbatan kichikroq joyga ko'proq o'zaro bog'lanishlarni o'rnatish qobiliyatidan kelib chiqadi. Masalan:

• To'rtta yassi paketlar (QFP) kabi periferik qo'rg'oshin paketlari faqat qirralarning atrofida bo'lib, kontakt zichligini cheklaydi.
• PIN panjara massivlari (PGA) paketning pastki qismidan cho'zilgan pinlar qatoridan foydalanadi, ammo pinlar orasidagi minimal masofa lehim to'plaridan kattaroqdir.
• Qo'rg'oshinsiz chip tashuvchilarning chekkalarida yoki pastki qismida kontaktlar mavjud, ammo BGA zichligiga mos kela olmaydi.

Aksincha, BGA 0.5 mm yoki hatto 0.4 mm va undan past bo'lgan to'plar bilan juda yuqori zichlikka erisha oladi. Bu kichikroq paketlarda ko'proq funktsiyalarni ta'minlaydi. Lehim to'plarining ideal sharsimon shakli, shuningdek, pinlarga nisbatan yaqinroq masofani saqlashga imkon beradi.

Yuqori kontaktlar soni 5G, AI, ADAS, IoT va boshqalar kabi ilovalarga moʻljallangan BGA paketlari doirasida bir nechta protsessorlar, xotira, sensorlar, simsiz aloqa, quvvatni boshqarish va maxsus tezlatgichlar kabi qoʻshimcha funktsiyalarni birlashtirish imkonini beradi. Kichkinalashtirish, shuningdek, iste'molchilarning yanada ixcham elektronikaga bo'lgan xohishlariga mos keladi.

BGA substratlari uchun ishlatiladigan materiallar

Dastlabki BGA paketlari keramik substratlardan foydalangan bo'lsa-da, yangi organik substratlar termal zarbaga chidamlilik, pasayish va moslashuvchanlik afzalliklari bilan birga arzonligi tufayli ustunlik qiladi. Umumiy materiallarga quyidagilar kiradi:

BT substrati – Bismaleimid triazin, odatda shisha tolasi va mis folga bilan mustahkamlangan termoset qatroni. Ishlash va ishlab chiqarishning tejamkor muvozanatini ta'minlaydi. Iste'molchi, telekommunikatsiya, sanoat va avtomobilsozlik sohalarida keng qo'llaniladi. Qo'rg'oshinsiz lehim jarayonlariga bardosh beradi.

Poliimid substrat – Yuqori issiqlik barqarorligini ta'minlaydi, ammo BT ga qaraganda qimmatroq. Juda yupqa substratlar kerak bo'lganda ishlatiladi. Mobil va yuqori ishonchlilikdagi ilovalarda keng tarqalgan.

CE substrati – Shisha tolasi bilan mustahkamlangan kompozit epoksi qatroni. Namlikni past singdirish xususiyatlariga ega. Ko'pincha yuqori namlikli muhitda qo'llaniladi.

Egiluvchan substrat – Poliimid plyonkalari zarba/tebranish qarshiligini yaxshilash uchun juda yupqa, egiluvchan substratlarni ishlab chiqarishi mumkin. Yupqa, ixcham dizaynlarni ta'minlaydi.

Alyuminiy oksidi yoki alyuminiy nitridining seramika substratlari hali ham aerokosmik kabi juda yuqori samarali ilovalar uchun ustundir, bu erda ularning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi xarajat mukofotini oqlaydi. Juda yuqori zichlikdagi 2.5D/3D paketlar uchun kremniy yoki shisha interpozerlar ham paydo bo'lmoqda.

Nima uchun avtomatlashtirilgan BGA substrat dizayni muhim?

Murakkab qochish naqshlari va yuzlab yoki minglab kontaktlarning izlarini yo'naltirishning murakkabligi avtomatlashtirilgan kompyuter yordamida dizaynni talab qiladi. BGA substratini qo'lda joylashtirish mumkin emas.

Muhim qiyinchiliklarga quyidagilar kiradi:

Signal yaxlitligi – Har bir tarmoq uchun boshqariladigan, izchil impedansga erishish uchun iz geometriyalarini moslashtirish, shuningdek, shovqinni kamaytirish uchun tegishli mos yozuvlar tekisliklari majburiydir. Bu avtomatlashtirilgan optimallashtirishni talab qiladi.

Quvvat yaxlitligi – Silikon qolipga ortiqcha shovqinsiz samarali quvvat taqsimlash uchun quvvat va yer tekisliklarini puxta birgalikda loyihalash. Ajratuvchi kondensatorlar ham to'g'ri joylashtirilishi kerak.

Zichlik – BGA maydonchasi massividan qochish marshrutizatsiyasi tiqilib qolish va uzunlikning oldini olish uchun optimallashtirilgan qatlam tayinlashlari bilan birga vialar va izlarning bosqichma-bosqich naqshini talab qiladi.

Issiqlik – Substrat qolipdan PCB va atrof-muhitga yetarli issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlashi kerak. Issiqlik o'tkazgichlari yordam beradi.

Ishonchlilik – Tuzilishi, yostiq shakllari va materiallari orqali iz kengligi/oraliqlari uchun dizayn qoidalari harorat aylanishi, tebranish va boshqalar sharoitida narx va uzoq muddatli mustahkamlikni muvozanatlashtirishi kerak.

Murakkab marshrutlash algoritmlari, cheklash menejerlari, dizayn qoidalarini tekshirish va simulyatsiyani birlashtirgan ilg'or EDA vositalarigina texnik qiyinchiliklarga va ishlab chiqarish talablariga javob beradigan optimal substrat dizayniga erishishi mumkin.

BGA substratini loyihalash bo'yicha asosiy fikrlar

BGA substratini ishlab chiqishda dizaynerlar e'tiborga olishlari kerak bo'lgan eng muhim omillardan ba'zilari:

• Signalning yaxlitligi – Nazorat qilinadigan impedans izlari, to'g'ri havola va izolyatsiya, shovqinni yumshatish va o'zaro gaplashmaslik toza signallar uchun, ayniqsa yuqori tezlikda juda muhimdir. Bu to'g'ri burchakli marshrutlash, mos yozuvlar tekisliklari, dielektrik tanlash, iz geometriyalari, simulyatsiya va uzunliklarni moslashtirish orqali yoqiladi.
• Quvvat yaxlitligi - Silikon matritsaga barqaror, past shovqinli quvvatni etkazib berish uchun ehtiyotkorlik bilan quvvat tekisligi dizayni, ajratish kondensatorlari va quvvat zarbasi massivlarini optimallashtirish kerak. Voltaj tushishini tahlil qilish kerak.
• Issiqlik boshqaruvi - Substrat dizayni PCB orqali qolipni samarali o'tkazuvchan va konvektiv sovutishni ta'minlashi kerak. Kalıp ostidagi termal kanallar muhim ahamiyatga ega. Yuqori o'tkazuvchanlik materiallari yordam beradi.
• ishonchlilik - Substrat va iz materiallari, dizayn qoidalari, modellashtirish, tekshirish sinovlari va simulyatsiya mahsulotning ishlash muddati davomida harorat aylanishi, tebranish, zarba, namlik va charchoq ta'sirida mustahkamlikni ta'minlashga yordam beradi.
• Qochish – Zich sharlar qatoridan perimetrigacha bo‘lgan qochish marshrut namunalari marshrut zichligi, uzunlik mosligi va soddaligi uchun optimallashtirilgan ketma-ket qatorlar/izlarni talab qiladi. HDI tez-tez talab qilinadi.
• Ishlab chiqarish qobiliyati - Dizayn jarayonida DFM amaliyotlari substratni eng yaxshi narxda ishonchli tarzda ishlab chiqarish, yig'ish, tekshirish va sinovdan o'tkazishni ta'minlaydi.
• zichlik - Yuqori zichlikdagi BGA paketlari o'zaro bog'lanishlar soniga moslashish uchun ingichka dielektriklar, nozik chiziqlar va bo'shliqlar, kichikroq yo'llar, ko'proq qatlamlar va ilg'or materiallarni talab qiladi.

BGA paketlarida to'p pitch

To'p balandligi - bu panjara qatoridagi qo'shni lehim to'plarining markazlari orasidagi masofa. Yuqori zichlikdagi BGA paketlarini yoqish uchun ovoz balandligi doimiy ravishda kamaydi. Ba'zi joriy to'p maydonchalari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• 0.8 mm - Ko'p xarajat sezgir, o'rta zichlikdagi BGA paketlari uchun keng qo'llaniladigan pitch
• 0.65 mm - 35x35 mm gacha bo'lgan murakkab IClar uchun umumiy yuqori zichlikli qadam
• 0.5 mm - ilg'or PCB ishlab chiqarish bilan erishish mumkin bo'lgan juda nozik qadam deb hisoblanadi
• 0.4 mm - ishlab chiqarish imkoniyatlari chegaralarini bosadigan juda qattiq qadam

Kichikroq to'p balandligi tendentsiyasi ma'lum bir o'zaro bog'liqlik uchun kichikroq paket o'lchamlarini yoki kattaroq paket o'lchamlarida yuqori zichlikni beradi. Biroq, qisqarish yig'ish jarayonini nazorat qilish, lehim qo'shma ishonchliligi, qayta ishlash qiyinchiliklari va tenglikni buzishga sezgirlik bilan bog'liq muammolarni keltirib chiqaradi. Juda nozik pitch qattiq tolerantliklarni talab qiladi.

BGA substratlarining asosiy xususiyatlari

                         

BGA substratlarining eski paket uslublariga nisbatan afzalliklarini tushuntiradigan ba'zi bir farqlovchi xususiyatlari quyidagilardan iborat:

• O'zaro ulanishning yuqori zichligi – Kichik maydonda 100 dan 1000 gacha kontaktlarni jamlash qobiliyati ixcham shakl faktorida ko‘proq funksionallik va kiritish/chiqarishni birlashtirish imkonini beradi.
• Past induktivlik – Silikon matritsa va PCB o'rtasidagi minimal qo'rg'oshin uzunligi, ayniqsa yuqori chastotali signallar uchun yuqori elektr ish faoliyatini ta'minlaydi.
• Qisqa, to'g'ridan-to'g'ri ulanishlar – To'g'ridan-to'g'ri vertikal ulanishlar sinishi mumkin bo'lgan mo'rt simli bog'lanishlarni va o'tkazgichlarni yo'q qiladi. Ishonchliligi yuqoriroq.
• Jarayonning muvofiqligi - BGA paketlari tenglikni yig'ish bosqichida boshqa SMT komponentlari kabi sirtga o'rnatilishi mumkin, bu esa xarajatlarni kamaytiradi.
• Issiqlik o'tkazuvchanligi - To'g'ridan-to'g'ri aloqa va qisqa ulanishlar issiqlikning tenglikni va atrof-muhitga tarqalishini osonlashtiradi, issiq nuqtalarni yumshatadi.
• O'z-o'zini moslashtirish – Suyuq lehimning sirt tarangligi qayta oqim yig'ish paytida to'plarni mos keladigan prokladkalar bilan tekislaydi. Joylashtirish aniqligiga nisbatan kam sezgirlik.
• Sinovga yaroqlilik – BGA paketlari taxtani o'rnatishdan oldin kapsullangan qolipni to'liq yig'ishdan oldin sinovdan o'tkazish imkonini beradi.

BGA substrat marshrutlash muammolari

BGA substratining qatlamlari ichida yoki qatlamlarida marshrut izlarini yo'naltirish murakkab dizayn muammolarini keltirib chiqaradi, jumladan:

Signal yaxlitligi – Iz impedansini, o'zaro ta'sirni va signal sifatini boshqarish mos keladigan geometriyalarni, to'g'ri havolalarni, stublarni boshqarishni, fazalarni moslashtirishni va simulyatsiyani talab qiladi.

Quvvat yaxlitligi – Toza quvvat yetkazib berish past induktivlik yo'llariga, yetarlicha ajratishga, to'g'ri tekislik izolyatsiyasiga, issiqlik boshqaruviga va tahlilga bog'liq.

Marshrutlash zichligi – Bosqichma-bosqich qochish naqshlari zich matritsa massividan chiqadigan bir-biriga yaqin joylashgan vialar/izlar qatorlari orasidagi kanallarni marshrutlash imkonini berishi kerak.

Ishlab chiqarish – Iz kengligi, oralig'i, shakllari, viyalari va materiallari bo'yicha dizayn qoidalari ishlab chiqarish imkoniyatlariga mos kelishi kerak, shu bilan birga narx va ishonchlilikni optimallashtirish kerak.

Issiqlikni boshqarish – Zich qolip ostidagi issiq nuqtalardan qochish uchun substrat issiqlikni tenglikni va uning atrofidagi muhitga samarali ravishda tarqatishi kerak.

Ishonchlilik – Materiallar, dizayn qoidalari, ishlab chiqarishni boshqarish, modellashtirish va sinovdan o'tkazish substratning mahsulotning ishlash muddati davomida stresslarga bardosh berishini ta'minlashga yordam beradi.

EDA ilg'or asboblari va tajribali muhandislar bu o'zaro bog'liq muammolarni hal qilishda, ortiqcha xarajatlarni qo'shadigan ortiqcha dizayndan qochish uchun juda muhimdir. Substratni ishlab chiqish doimiy optimallashtirish bilan juda interaktivdir.

BGA substrat materiallariga umumiy nuqtai

Yuqorida aytib o'tilganidek, BGA substratlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan eng keng tarqalgan materiallar quyidagilardan iborat:

Organik substratlar

• BT (bismaleimid triazin) - Xarajat / samaradorlik muvozanati tufayli keng qo'llaniladi
• Poliimid - Zo'r termal barqarorlik, lekin yuqori narx
• FR-4 - An'anaviy shisha bilan mustahkamlangan epoksi PCB materiali, past ishlash/xarajat
• Idoralar (kompozit epoksi) - Yuqori namlikli muhitda qo'llaniladi
• Moslashuvchan substratlar - Poliimid yoki LCP plyonkalari nozik, egiluvchan substratlarni ta'minlaydi

Seramika substratlari

• Alyuminiy oksidi (alyuminiy oksidi) - Eng keng tarqalgan, nisbatan arzon keramika
• Alyuminiy nitridi - juda talabchan ilovalar uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi
• Beriliya - Toksiklik berilliy oksidi keramikadan foydalanishni cheklaydi

Boshqa kengaytirilgan substratlar

• Silikon interposers - TSV'lar bilan 2.5D/3D chip stackingni yoqing
• Shisha interposers - yuqori zichlikdagi o'zaro bog'lanish uchun mos izolyatsion xususiyatlar

Optimal material chastota, quvvat darajalari, ishonchlilik ehtiyojlari, dielektrik xususiyatlar, ishlab chiqarish xarajatlari va mahsulotning ishlash muddati kabi dastur talablariga bog'liq.

BGA yig'ish jarayoni tashvishlari

BGA paketlarini PCBlarga SMT yig'ish paytida ishonchli lehim birikmalariga erishish uchun ma'lum texnologik ehtiyot choralarini ko'rish tavsiya etiladi:

• Barcha lehim to'plarini sezgir qismlarga haddan tashqari qizib ketmasdan ishonchli tarzda qayta oqimlash uchun etarli issiqlikni qo'llang
• Paketni buzib tashlashi mumkin bo'lgan qayta oqimdagi ofsetlarning oldini olish uchun butun BGA izi bo'ylab bir tekis isitishni ta'minlang
• Qoldiqlar qolib ketmasligi uchun qo'rg'oshinsiz BGA yig'ish uchun mo'ljallangan toza bo'lmagan lehim pastasidan foydalaning
• Rampalar, namlash va sovutish kabi termal profillarni aniq boshqaring
• Tegishli pasta konlari, komponentlarni markazlashtirish va profillash orqali qabr toshlarini yo'q qiling
• To'p hajmlari, diafragma dizayni va joylashtirish kuchiga mos keladigan pasta hajmlarini qo'llash orqali bo'shliqlarning oldini oling
• Yomon namlanish ko'rsatkichlari, yostiqning boshidagi nuqsonlar, bir xillik va boshqa nuqsonlar mavjudligini yaxshilab tekshiring.
• Namuna bo'g'inlarida kesish kuchini tahlil qilish kabi tajribalar (DOE) va sinovlarni loyihalash orqali jarayonlarni tasdiqlang

Nozik pitch BGA-lar bilan yig'ish yuqori rentabellik va ishonchlilikka erishish uchun qattiqroq bardoshlik, ilg'or tekshirish texnikasi va juda izchil jarayon nazoratini talab qiladi.

BGA lehim birikmalarini tekshirish

Ko'zga ko'rinadigan qo'rg'oshinli bo'g'inlardan farqli o'laroq, BGA ostidagi lehim ulanishlarini vizual tekshirish mumkin emas. Buning o'rniga, rentgen tasviri BGA yig'ilishidan keyin ichki lehim qo'shma sifatini tekshirish uchun optimal echimdir.

Avtomatlashtirilgan rentgen tekshiruvi (AXI) tizimlari yuqori aniqlikdagi tasvirlarni yaratadi:

• Lehim to'pi hizalanishi, stend balandligi va siqilish
• Bo'shliqlar, yoriqlar, etarli darajada namlash yoki boshqa nuqsonlar mavjudligi
• Ideal shakldan lehim to'pi deformatsiyasi
• Qo'shimchalar orasidagi bir xillik
• Chet jismlar, ifloslantiruvchi moddalar yoki qoldiqlar

AXI mahsulotni jo'natishdan oldin yig'ish nuqsonlarini, shuningdek, uzoq muddatli ishonchlilik xavflarini aniqlash uchun to'liq tekshirishni ta'minlaydi. 3D imkoniyatlari qo'shma tuzilma haqida qo'shimcha ma'lumot beradi. Agar biron bir nuqson aniqlansa, asosiy sababni bartaraf etish uchun jarayonni sozlash mumkin.

BGA qayta ishlash va ta'mirlash

Agar montajdan keyingi tekshiruvlar yoki keyingi sinovlar BGA o'rnatilishi bilan bog'liq bo'lgan lehim birikmalarida, komponentlarni joylashtirishda yoki taxta darajasidagi o'zaro bog'lanishlarda nuqsonlarni aniqlasa, qayta ishlash kerak bo'ladi. Ba'zi eng yaxshi amaliyotlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Oldindan isitgichlar, termojuftlar, vakuumni qabul qilish va optik moslashtirish bilan maxsus BGA qayta ishlash tizimlaridan foydalaning.
• Fokuslangan issiqlikni faqat nuqsonli komponentga yaqin atrofdagi materiallarni haddan tashqari qizdirmasdan tanlab qo'llang
• Qayta oqim jarayonida termal ramp, ho'llash va sovutish tezligini diqqat bilan boshqaring.
• BGA-ni qayta ishlash uchun mo'ljallangan lehim pastasi yoki oqimdan taxta yostiqchalarini ishonchli namlang va ko'prikdan saqlaning.
• Haddan tashqari lehimga yo'l qo'ymaslik uchun minimal hajmdagi lehim pastasidan foydalaning
• Qayta oqimdan oldin to'g'ri hizalanishni vizual tekshiring; keyin qo'shma yaxlitligini tasdiqlash uchun AXI foydalaning
• Qayta ishlagandan so'ng, past qoldiq uchun ishlab chiqilgan tozalagichlar yordamida barcha qoldiq oqimlarni olib tashlang

Nozik pitch BGA bilan, ixtisoslashtirilgan asboblar, materiallar va jarayonlar muvaffaqiyatli qayta ishlash uchun zarurdir. Profilaktika jarayonini mustahkam loyihalash va nazorat qilish orqali afzalroqdir.

BGA ning afzalliklari

BGA qadoqlashning elektronikada keng tarqalishiga sabab bo'lgan asosiy afzalliklardan ba'zilari:

Yuqori zichlik – Kichik maydonda ko'proq kirish/chiqish ulanishlarini jamlash qobiliyati qo'shimcha funksiyalar va xususiyatlarni birlashtirish imkonini beradi.

Yuqori tezlikdagi signal yaxlitligi – Qolip va plata orasidagi qisqa izlar, ayniqsa tezkor raqamli signallar uchun elektr ishlash afzalliklarini taqdim etadi.

Ishonchlilik – To'g'ridan-to'g'ri vertikal o'zaro bog'lanishlar simlarning mo'rt bog'lanishlari va termik yoki mexanik kuchlanishlar ta'sirida sinish ehtimoli yuqori bo'lgan simlarning oldini oladi.

Issiqlik samaradorligi – To'g'ridan-to'g'ri qolip bilan aloqa va qisqa ulanishlar zich, issiq kremniydan PCB va atrofdagi havoga issiqlik o'tkazuvchanligini oshiradi.

Dizayn moslashuvchanligi – Texnik va xarajat talablariga javob beradigan turli xil dielektrik xususiyatlarga ega bo'lgan keng turdagi substrat materiallari tanlanishi mumkin.

Sinovga yaroqlilik – Yaxshi hosil olish uchun ma'lum bo'lgan yaxshi qolipni taxta yig'ishdan oldin BGA paketlariga o'ralgan holda to'liq sinovdan o'tkazish mumkin.

Jarayon mosligi – BGA paketlari boshqa SMT komponentlari singari sirtga o'rnatilishi mumkin, bunda yuqori hajmli PCB yig'ishdan foydalaniladi.

BGA paketlarining cheklovlari

Muhim afzalliklarga qaramay, BGAlar ham ba'zi cheklovlar va kelishuvlarga ega:

Tekshirish imkoniyati – Ichki lehim birikmalarini vizual tekshirishning iloji yo'qligi, yig'ish yaxlitligini tekshirish uchun rentgen tekshiruvi zarurligini anglatadi.

Qayta ishlash qiyinligi – BGA ni taxtalarga yoki qo'shni qismlarga zarar yetkazmasdan olib tashlash va almashtirish ilg'or vositalar va ko'nikmalarni talab qiladi.

Plitaning deformatsiyaga sezgirligi – Termal kuchlanishlar katta BGA ostida osongina buzilgan lehim sharlariga ulanishlarni uzish uchun platalarni etarlicha deformatsiya qilishi mumkin.

Narxi – Yuqori zichlikdagi o'zaro bog'lanish ishlab chiqarish va ilg'or substrat materiallari kontaktlar soni kamroq bo'lgan eski qadoqlash uslublariga nisbatan narxni oshiradi.

Signalni marshrutlashda tiqilib qolish – I/O soni juda yuqori bo'lgan BGAlar bir nechta, zich marshrutlash qatlamlarini va murakkab qochish naqshlarini talab qiladi, bu esa PCB ishlab chiqarish xarajatlarini oshiradi.

Ikkinchi darajali o'zaro bog'lanish – Platani o'rnatishdan oldin matritsani BGA substratiga ulash uchun alohida yig'ish bosqichi talab qilinadi.

Termal stress – Harorat aylanishidagi nosozliklarning oldini olish uchun kremniy, substrat, taxta va lehimlar o'rtasidagi CTE nomuvofiqliklarini hisobga olish kerak.

BGA Substratlar va LGA

Land grid array (LGA) paketlari ba'zi bir o'ziga xos kelishuvlarga ega BGA ga muqobil taklif qiladi:

Olib tashlash imkoniyati – LGA'lar lehim sharlari o'rniga yer usti yostiqchalaridan foydalanadilar, bu esa PCB'lardagi rozetka ulagichlarini kiritish/olib tashlash imkonini beradi. BGA'lar doimiy ravishda lehimlanadi.

Ishonchlilik – LGA'lar lehim charchoqining ishdan chiqish rejimlaridan qochadi, ammo ko'plab rozetkali o'zaro bog'liqliklar termal sikl sharoitida lehim bo'g'inlariga qaraganda kamroq ishonchli.

Qayta ishlash – Nosoz LGAlarni lehimsiz yoki taxtani qizdirmasdan ajratib olish va almashtirish mumkin. BGAlarni qayta oqlash kerak.

Kontaktli artish vositasi – LGA prokladkalari ulash vaqtida ulagich pimlariga ishqalanadi, oksidlanish va qoldiqlarni olib tashlaydi, bu esa past kontakt qarshiligi uchun xizmat qiladi. BGAlar faqat lehimlashga asoslangan.

Marshrutlash – LGAlar rozetka pinlari uchun yuqori zichlikdagi qoplamali teshiklar va viyalarni talab qiladi, BGAlar esa izlar uchun qochish marshrutlashini talab qiladi.

Profillar – LGA BGA dan hech bo'lmaganda rozetka balandligi bo'yicha balandroq. BGA pastroq profilni ta'minlaydi.

Narxi – Yuqori hajmli ishlab chiqarish uchun BGA odatda arzonroq narx hisoblanadi. O'rtacha hajmlar uchun LGA afzalroq bo'lishi mumkin.

Optimal tanlov xarajat maqsadlari, hayot aylanishini kutish, dalada xizmat ko'rsatish ehtiyojlari va ishlash talablariga bog'liq.

Sanoat bo'ylab BGA ilovalari

BGA paketlarining yuqori unumdorligi, kichik o'lchamlari va ishonchliligi keng ko'lamli ilovalarda qabul qilingan:

Consumer Electronics

• Smartfonlar, planshetlar, noutbuklar
• O'yin pristavkalari, pristavkalar
• Raqamli kameralar, taqiladigan qurilmalar

avtomobil

• Dvigatelni boshqarish bloklari, axborot-ko'ngilochar
• ADAS modullari, LiDAR
• Tana boshqaruvchilari

Aerokosmik va harbiy

• Avionika kompyuter platalari
• Radar va tasvirlash tizimlari
• Raketalarni boshqarish tizimlari

Telekommunikatsiya va tarmoq

• Kommutatorlar, marshrutizatorlar, tayanch stantsiyalar
• serverlar
• Optik tolali modullar

tibbiy

• MRI, KT, PET skanerlari kabi tasvirlash tizimlari
• Bemor monitorlari va diagnostikasi
• Elektrokardiostimulyator kabi implantatsiya qilinadiganlar

Xulosa

Ushbu qo'llanmada ko'rsatilgandek, BGA substratlari ko'plab fanlar - elektr, issiqlik, mexanika, materialshunoslik, fizika, ishlab chiqarish va boshqalar bo'yicha puxta muhandislikni talab qiladi.

To'g'ri ishlab chiqilgan bo'lsa, BGA substratlari texnologik yutuqlarni davom ettirish imkonini beruvchi yuqori ishonchlilikdagi o'zaro bog'lanish usulini ta'minlaydi. Ammo ular mahsulot sifati va ishonchliligi maqsadlariga erishish uchun ehtiyotkorlik bilan modellashtirish, tahlil qilish, to'g'ri dizayn amaliyotlariga rioya qilish va jarayonni qattiq nazorat qilishni talab qiladi.