Wyjaśnienie lutowania opakowań BGA i kontroli rentgenowskiej

Ponieważ urządzenia elektroniczne nadal kurczą się w rozmiarze, a jednocześnie rosną w złożoności funkcjonalnej,postęp w technologii integracji bardzo dużej skali (VLSI) stawia coraz większe wymagania dotyczące liczby interfejsów wejścia/wyjścia (I/O) i wymiarów komponentówOpakowania typu Ball Grid Array (BGA) okazały się idealnym rozwiązaniem, aby sprostać tym wyzwaniom, oferując interkonekcje o wysokiej gęstości i korzyści miniaturyzacyjne.

Obwody zintegrowane BGA, począwszy od kilku pinów, aż po ponad pięćset, są powszechne w nowoczesnych produktach, w tym w urządzeniach przenośnych, komputerach osobistych i różnych urządzeniach komunikacyjnych.W tym artykule szczegółowo omówiono technologię opakowań BGA, obejmując jej podstawowe koncepcje, charakterystykę, rodzaje, procesy lutowania i techniki kontroli rentgenowskiej.

Opakowania BGA i PoP: wyjaśnione pojęcia

The Ball Grid Array (BGA) is a surface-mount device (SMD) packaging technology that uses an array of solder balls on the package underside to establish electrical connections with printed circuit boards (PCBs)Te kule lutowe łączą się z chipem poprzez metalowe okablowanie, umożliwiając transmisję sygnału między chipem a płytą PCB.

Istnieją dwie wspólne struktury pakietu BGA:

• BGA z wiązaniem drutu:W tej konfiguracji układ łączy się z podłożem poprzez drobne druty metalowe, które następnie kierują się do układu kuli lutowej za pośrednictwem śladów metalu na podłożu.
• Flip Chip BGA:W ten sposób układ montuje chip bezpośrednio do góry nogami na podłożu, łącząc go przez kule lutowe bez wiązania drutu.zwiększenie prędkości transmisji sygnału.

W porównaniu z tradycyjnymi pakietami podwójnymi w linii (DIP) lub płaskich, BGA oferuje więcej połączeń I / O i krótsze odległości od chip-to-solder-ball, zapewniając lepszą wydajność w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości.

Technologia pakietu w pakiecie (PoP)

Paket na pakiecie (PoP) to technologia układania, która integruje wiele chipów lub komponentów w jednym pakiecie.o pojemności przekraczającej 10 WTakie podejście znacząco zmniejsza wymagania dotyczące przestrzeni PCB, minimalizując jednocześnie problemy z integralnością sygnału, a tym samym poprawiając ogólną wydajność płyt.

Zalety PoP:

• Zmniejszenie wielkości części
• Niższe ogólne koszty
• Uproszczona złożoność płyt obwodowych

Wśród wszystkich typów opakowań BGA pozostaje najpopularniejszym wyborem w branży dla urządzeń o wysokim poziomie I/O.

Główne cechy opakowań BGA

Powszechne stosowanie opakowań BGA wynika z ich znaczących cech:

• Wysoka liczba pinów:Wykorzystuje wiele pinów I/O do złożonych konstrukcji obwodu
• Bez problemu z gięciem szpilki:Połączenia kulkowe lutowe eliminują tradycyjne problemy z deformacją szpilki
• Wysoka gęstość połączeń:Cienkie układy kul lutowniczych umożliwiają większą miniaturyzację
• Zmniejszona powierzchnia tablicy:Zajmuje mniejszą powierzchnię niż inne opakowania o równoważnej liczbie I/O
• Niska indukcja:Krótsze ścieżki połączeń poprawiają jakość sygnału
• Właściwości samoregulowania:Powierzchniowe napięcie stopionych kul lutowych automatycznie poprawia ustawienie podczas ponownego przepływu
• Niska odporność termiczna:Zwiększa rozpraszanie ciepła w celu zapobiegania przegrzaniu

Odmiany opakowań BGA

Rynek oferuje kilka typów pakietów BGA, w tym:

• Wyroby z tworzyw sztucznych:Cechy: plastikowa enkapsuła, szklano-epoksyne podłoże laminowane i wyryte ślady miedzi z preformatowanymi kulkami lutowymi
• b. urządzenia do przechowywania energii elektrycznej:Włącza pokrywy metalowe do zwiększonego rozpraszania ciepła z niskim profilem konstrukcji
• Taśma BGA (TBGA):Wykorzystuje elastyczne podłoża o doskonałych właściwościach elektrycznych i mechanicznych
• Wykorzystanie urządzeń do monitorowania i monitorowania:Wykorzystuje się w tym celu:

Procesy lutowania BGA

Podczas montażu PCB, komponenty BGA są lutowane w piecach lutowych, w których kulki lutowe topią się, tworząc połączenia elektryczne.

Krytyczne aspekty lutowania:

• Wystarczające ogrzewanie zapewnia całkowite stopienie wszystkich kul lutowych dla niezawodnych połączeń
• Napięcie powierzchniowe utrzymuje ustawienie opakowania do zatwardzenia lutownicy
• Precyzyjna kompozycja stopu lutowego i kontrola temperatury zapobiegają łączeniu kul przy zachowaniu oddzielenia

Wspólna inspekcja lutowni BGA

Konwencjonalna kontrola optyczna nie jest w stanie ocenić ukrytych połączeń lutowych BGA pod komponentami.ponieważ weryfikuje przewodność tylko w czasie badania bez przewidywania długowieczności stawów.

Inspekcja rentgenowska:

Technologia rentgenowska umożliwia nieniszczące badanie ukrytych połączeń lutowych.oferuje różne metody badawcze, w tym ręczne, zautomatyzowanej kontroli optycznej (AOI) i zautomatyzowanej kontroli rentgenowskiej.

Procedury przebudowy BGA

Specjalistyczne stacje remontowe wykorzystują podgrzewacze podczerwone, termopary monitorujące temperaturęi mechanizmów podnoszenia próżniowegoDokładna kontrola termiczna chroni sąsiednie elementy podczas procesów przeróbki.

Wniosek

Komponenty BGA zyskały szerokie zastosowanie w przemyśle elektronicznym zarówno w zakresie masowej produkcji, jak i zastosowań prototypowych.Opakowania BGA skutecznie zarządzają złożonością układu, zapewniając jednocześnie większą liczbę I/O w ograniczonych przestrzeniach, co czyni je niezbędnymi dla zaawansowanych urządzeń, kompaktowych projektów elektronicznych.