2025/01/5 -en 6,509

Teljes útmutató a labdarács tömb (BGA) csomagolásához

A BGA (Ball Grid Array) csomagolás egy népszerű technológia, amelyet az integrált áramkörök, például a mikroprocesszorok tartós rögzítéséhez használnak a felületre.Jobb teljesítményt és magasabb PIN-sűrűséggel rendelkezik a hagyományos csomagolási módszerekhez képest, így a modern elektronika számára megoldást kínál.Ebben a cikkben megismerheti a BGA csomagolási folyamatát, annak előnyeit, kihívásait, különféle típusait és a BGA alkatrészeket.

Katalógus

BGA áttekintés

A Ball Grid tömb (BGA) egy olyan csomagolási technológia, amelyet gyakran használnak az integrált áramkörök, például a mikroprocesszorok tartós rögzítéséhez a felülethez.Ezt a módszert általában használják, mert több csapot tesz lehetővé, mint más csomagok, például a kettős in-line csomag (DIP) vagy a Quad Flat csomag (QFP).Más csomagolási típusokkal ellentétben, ahol a csapok csak a szélek körül vannak elhelyezve, a BGA az eszköz alsó felületét használja a csapok elhelyezéséhez.Ez a beállítás segít csökkenteni a vezetékek teljes hosszát és javítja az eszköz sebességét, különösen a nagysebességű alkalmazásokban.

A BGA -csomagok forrasztásának folyamata pontos vezérlést igényel, amelyet általában automatizált berendezések felhasználásával végeznek gyári környezetben.Más típusú csomagoktól eltérően, a BGA eszközöket nem lehet csatlakoztatni aljzat segítségével, így a folyamat specializálódott.

A BGA technológia narratívája

A BGA Packaging egy frissítés a régebbi PIN Grid tömb (PGA) módszerből.A hagyományos PIN -elrendezés helyett a BGA a csomag alján forrasztógolyók rácsát használja.Ezeket a forrasztógolyókat manuálisan vagy automatizált gépekkel kell elhelyezni a fluxus segítségével.Amikor az eszközt a NYÁK -ra helyezik, a forrasztógolyók igazodnak a táblán lévő rézpárnákhoz.A következő lépés az eszköz melegítés vagy infravörös sütőben történő melegítése, ami a forrasztógolyók megolvadását okozza.Ahogy megolvadnak, a felületi feszültség segít a golyóknak a megfelelő helyzetbe mozogni, a készüléket a helyén tartva.Hűtés után a forrasztó szoros kapcsolatot alakít ki a csomag és a PCB között, biztonságosan rögzítve az alkatrészeket.

A BGA csomagolás előnyei

Nagy sűrűség

A BGA csomagolási technológiát fejlesztették ki az integrált áramkörök csomagolásának kihívásainak megoldására, amelyek sok csapot tartalmaznak.Régebbi csomagolási módszereknél, mint például a PIN-rács tömb (PGA) és a kettős in-line csomag (DIP), a csapokat a szélek köré helyezik, és a csapokat közelebb kell helyezni, amikor a csapok száma növekszik.Ez kihívásokat okoz a forrasztási folyamat során, mivel könnyebbé válik véletlenül összekapcsolni azokat a csapokat, amelyeket nem szabad összekapcsolni.A BGA technológia eltávolítja ezt a problémát az eszköz aljára elhelyezett forrasztógolyók használatával, ami lehetővé teszi a magasabb csap sűrűségét és a könnyebb kezelést az forrasztási folyamat során.

Javított hővezető képesség

A BGA csomagolás másik előnye, hogy javítja a hővezető képességet.A csapokat használó többi csomagolási típushoz képest a BGA alacsonyabb hőimpedanciával rendelkezik az eszköz és a PCB között.Ez azt jelenti, hogy az integrált áramkör által termelt hő könnyebben átvihető a PCB -be, segítve a chip túlmelegedését.A jobb hőeloszlás mellett javul az eszköz teljes teljesítménye és élettartama.

Alacsony induktív csapok

A BGA csomagolásban a készülék és a PCB közötti távolságot röviden tartják.Ez alacsony induktivitást eredményez, ami segít csökkenteni a nem kívánt jel torzulását, különösen a nagysebességű áramkörökben.A rövidebb vezetők azt jelentik, hogy a jelek kevésbé valószínű, hogy interferenciát tapasztalnak, javítva az eszköz általános teljesítményét.Ez az alacsony induktivitású szolgáltatás a BGA-t ideálissá teszi a nagysebességű elektronikus alkalmazásokhoz, jobb elektronikus jellemzőket kínálva más PIN-alapú eszközökhöz képest.

A BGA technológia hátrányai

Nem túlsúlyos kapcsolatok

A BGA csomagok egyik fő hátránya, hogy a forrasztógolyók nem rugalmasak, mint a hosszú csapok.Ez a rugalmasság hiánya azt jelenti, hogy a BGA -csomagok hiányoznak az anyagi merevség, ami problémákat okozhat a mechanikai feszültség vagy a termikus terjeszkedés alatt.A PCB és a BGA csomag közötti termikus tágulás különbsége hajlításhoz, nyújtáshoz vagy rezgéshez vezethet, ami végül a forrasztás ízületeit megtörheti.Ennek kezelése érdekében fontos, hogy illeszkedjen a PCB termikus tulajdonságainak a BGA csomaggal.A műanyag BGA -eszközök általában jobban megfelelnek ezeknek a tulajdonságoknak a kerámia BGA -eszközökhöz képest.

Problémák az ólommentes forrasztással

Egy másik kihívás merül fel az ROHS-kompatibilis, ólommentes forrasztó ötvözetek használatával.Ezek a forrasztók inkább hajlamosak olyan kérdésekre, mint a "fej-beolvasás" és a pad repedése az visszaverődés során, különösen olyan szélsőséges körülmények között, mint például a magas hőmérséklet, a termikus sokk vagy a magas G-erők.Az ólom-alapú forrasztásokhoz képest az ólommentes forrasztás alacsonyabb rugalmassága csökkentheti a BGA megbízhatóságát, különösen az igényes környezetben.

Mechanikai stresszoldatok

A mechanikai stressz kezelése érdekében az "alulfogyasztás" néven ismert technikát alkalmazzák.Ez magában foglalja az epoxi -keverék befecskendezését a BGA csomag alatt, miután azt a PCB -hez forrasztották.Ez elősegíti a BGA eszköz szoros rögzítését a PCB -hez, és csökkenti a stressz hatását.Különböző típusú alsó töltésű anyagok állnak rendelkezésre, lehetővé téve a testreszabást az egyes alkalmazások alapján.Az alulteljesítés egyik további előnye, hogy segít megelőzni az ón pofaszakállok növekedését, ami rövidzárlatot okozhat.

Ellenőrzési kihívások

Miután a BGA -csomagot a PCB -hez forrasztják, a hibák észlelése nehézkessé válik, különösen az alján, ahol a forrasztógolyók találhatók.Ennek leküzdése érdekében fejlett ellenőrző eszközöket, például röntgengépeket, tomográfiai gépeket, speciális mikroszkópokat és endoszkópokat használnak.Forrasztás meghibásodása esetén a csomagot infravörös lámpákkal vagy meleg levegő ventilátorokkal felszerelt "átdolgozó állomás" segítségével lehet eltávolítani, valamint egy hőelem és vákuumkészülékkel együtt.Ezt a folyamatot Reballing néven ismerték, ahol a sikertelen csomagot egy új váltja fel.

Fejlesztési szakasz nehézségek

A fejlesztési szakaszban a BGA -eszközöket közvetlenül a PCB -hez forrasztják.A folyamat megkönnyítése érdekében az aljzatot általában használják.Ezek az aljzatok azonban instabilok lehetnek.Kétféle aljzat létezik: a megbízhatóbb a forrasztógolyókra tartó rugócsapokat, de ez a módszer nem megfelelő, ha a forrasztógolyókat eltávolítják.A kevésbé megbízható opció a "ZIF nyerőgép" (nulla beillesztési erő), amely rugós bilincseket használ a forrasztógolyók helyén tartásához, de ezt a módszert nehéz használni, különösen akkor, ha a golyók kicsik.

Felszerelés költségei

A megfelelően forrasztott BGA -eszközök drága berendezéseket igényelnek.A kézi forrasztás nehéz és megbízhatatlan, tehát általában kis vagy barkácsprojektekhez tartozik.Mivel egyre több IC-t állítanak elő BGA-ban vagy ólommentes csomagokban, olyan DIY technikákban fejlődtek, amelyek olcsóbb fűtési forrásokat használnak, például forró levegőpisztolyokat, háztartási kemencéket vagy lapos fenekű elektromos tűzhelyeket, hogy kezeljék a BGA-eszközöket.Ezek a módszerek azonban kevésbé megbízhatóak, mint a professzionális forrasztókészülékek.

BGA csomag variánsok

Számos különféle típusú BGA -csomag létezik, amelyek mindegyike meghatározott igényekhez vagy alkalmazásokhoz készült.Íme néhány fő változat:

• CABGA: Chip tömb gömbrács tömb, egy olyan típusú BGA, amely chip -tömb elrendezést használ.

• CBGA és PBGA: Ezek az alap anyagára utalnak, amelyhez a BGA rögzítve van.A CBGA kerámia, míg a PBGA műanyagot használ alapanyagként.

• CTBGA: Vékony chip tömb gömbrács tömb, a chip tömb BGA vékonyabb változata.

• CVBGA: Nagyon vékony chip tömb gömbrács tömb, a chip-tömb BGA ultravékony változata.

• DSBGA: Die-méretű golyó rács tömb, egy méretű konfigurációval rendelkező BGA.

• FBGA: Finom gömbrács tömb, amely vékonyabb érintkezőket használ.Általában a rendszer-on-chip-tervekben használják.Az altera Fineline BGA -nak hívja.Ez különbözik a dúsított BGA -tól.

• FCMBGA: Flip chipek öntött golyósrács tömb, egy BGA, amely flip chip kötést használ.

• LBGA: Alacsony profilú golyó rács tömb, vékony BGA-kialakítás.

• LFBGA: Alacsony profilú, finomhangú gömbrácsos tömb, vékony és finom pitch BGA.

• MBGA: MICRO BALL Rács tömb, a BGA kisebb verziója.

• MCM-PBGA: Multi-chip modul Műanyag gömbrács tömb, egy műanyag BGA, amelyet több chip modulokhoz használnak.

• PBGA: Műanyag gömbrács tömb, műanyag alapú BGA.

• Superbga (SBGA): Super Ball Grid tömb, a BGA rendkívül fejlett verziója.

• TABGA: szalagos tömb BGA, egy BGA, amely szalaghordozót használ a tömbjéhez.

• TBGA: Vékony BGA, egy olyan verzió, amely vékonyabb, mint a szokásos BGA.

• TEPBGA: Hőileg továbbfejlesztett műanyag gömbrácsos tömb, egy műanyag BGA, továbbfejlesztett hőtulajdonságokkal.

• TFBGA: Vékony és finom gömbrács tömb, amely mind vékony, és finom hangmagassággal rendelkezik.

• UFBGA vagy UBGA: Ultra Fine Ball Grid tömb, a BGA nagyon finom változata.

Számos BGA -csomagnak van forrasztógolyója a csomag széle körül, a belső négyzet területe üres maradt.

Az Intel néhány ilyen BGA csomagolási módszert alkalmazott, például a BGA1 -et a korai Pentium II és a Celeron mobil processzorokhoz.Később az Intel bevezette a BGA2-t (más néven FCBGA-479), hogy helyettesítse a BGA1-et a Pentium III és néhány későbbi Celeron processzorra.

A BGA technológiájának egyik példája a Micro-FCBGA, amelyet az Intel használ a mobil processzorok számára, például a Celeron "Coppermine".Ez a módszer 479 forrasztógolyót használ, amelynek átmérője 0,78 mm, és a processzort az alaplapra forrasztják.A Micro-FCBGA-nak 26x26 négyzet alakú rácsja van, hat perifériás 1,27 mm-es pályával.A belső terület (14x14) üres marad.

Információ vásárlása a BGA csomagokhoz

A BGA csomagokat elsősorban az eredeti berendezésgyártók (OEM) vásárolják, akik ezeket az alkatrészeket használják termékeikben.Az OEM -ek általában közvetlenül a gyártóktól vagy a nagykereskedőkön keresztül fordítják alkatrészeiket.Másrészt a barkácsolás rajongói és a hobbisták, akik élvezik az elektronikával való együttműködést, szintén megtalálhatják a BGA alkatrészeket a piacon.Általában ezeket az alkatrészeket elektronikus alkatrész -beszállítóktól vagy nagykereskedőktől vásárolják, amelyek a módosított vagy többlet termékekre szakosodtak.Ez a BGA csomagokat egyre népszerűbbé tette azok körében, akik szeretik saját eszközeiket felépíteni vagy javítani.