Šta je niz sa loptom (BGA)?Prednosti, vrste, proces montaže
2024-09-09 2621

Paketi sa loptom rešetka (BGA) paketi su postali vrlo popularni u elektronici, posebno za površinske integrirane sklopove (SMD ICS) koji su potrebne mnogo veza u malom prostoru.Za razliku od starijih dizajna, koje postavljaju veze oko ivica čipa, BGA koristi donju stranu čipa za veze.To olakšava dizajniranje tiskanih pločica (PCB) smanjenjem nereda i omogućavanje više kompaktnih izgleda.Ovaj članak istražuje zašto se preferiraju BGA paketi, prednosti koje nude, V ariat joni BGA dizajna i izazovi suočeni tokom montaže i prerade.Bilo u potrošačkoj elektronici ili industrijskoj aplikaciji, BGA tehnologija poboljšava dizajn i proizvodnju kruga.

Katalog

Slika 1: Kuglični rešetki niz (BGA)

Zašto se preferiraju paketi sa loptom sa matricom (BGA)?

Araj sa loptom (BGA) je vrsta pakiranja površine koja se koristi za integrirane krugove (ICS).Sadrži kuglice za lemljenju na donjoj strani čipa umjesto tradicionalnih igle koji ga čine idealnim za uređaje kojima je potrebna visoka gustina veze u malom prostoru.Paketi sa loptom rešetke (BGA) Paketi predstavljaju veliko poboljšanje preko starijeg dizajna četvero ravnog paketa (QFP) u proizvodnji elektronike.QFPS, sa svojim tankim i usko raspoređenim igle, ranjivi su na savijanje ili lomljenje.To čini popravke izazovne i skupe, posebno za krugove s mnogim igle.

Uskople pakirane igle na QFP-u također predstavljaju probleme tokom dizajna tiskanih pločica (PCB).Uzak razmak može uzrokovati zagušenje zastoja, što otežava efikasno ruti veze.Ova zagušenja može naštetiti i izgledu i performansama kruga.Štaviše, preciznost potrebna za lemljenje QFP PINS povećava rizik od stvaranja neželjenih mostova između igle, što potencijalno uzrokuje kvar na kvar.

BGA paketi rješavaju mnoge od ovih pitanja.Umjesto krhkih igle, BGAS koristi kuglice za lemljenje postavljene ispod čipa koji smanjuju šansu za fizičku štetu i omogućava prostraniji, manje zagušeni PCB dizajn.Ovaj izgled olakšava proizvodnju, a istovremeno poboljšava pouzdanost spojeva za lemljenje.Kao rezultat toga, BGAS su postali industrijski standard.Korištenje specijaliziranih alata i tehnika, BGA tehnologija ne samo pojednostavljuje proizvodni proces, već i povećava cjelokupni dizajn i performanse elektroničkih komponenti.

Prednosti tehnologije loptice za grid (BGA)

Tehnologija sa loptom Grid Array (BGA) transformira se načinu na koji su upakovani integrirani krugovi (ICS).To dovodi do poboljšanja u funkcionalnosti i efikasnosti.Ova poboljšanja ne samo pojednostavljuju proces proizvodnje već i koristi performanse uređaja pomoću ovih krugova.

Slika 2: Kuglični rešetki niz (BGA)

Jedna od prednosti BGA ambalaže je njegova efikasna upotreba prostora na tiskanim pločicama (PCB).Tradicionalni paketi Postavljaju veze oko ivica čipa, zauzimajući više prostora.BGA paketi, međutim, postavite kuglice za lemljenje ispod čipa, koje oslobađaju vrijedan prostor na ploči.

BGAS takođe nude vrhunske termičke i električne performanse.Dizajn omogućava struju i uzemljene avione, smanjenje induktivnosti i osiguravanje čistijih električnih signala.To dovodi do poboljšanog integriteta signala, što je važno u aplikacijama velike brzine.Osim toga, izgled BGA paketa olakšava bolju rasipanje topline, sprječavanjem pregrijavanja u elektronici koja proizvodi puno topline tokom rada, poput procesora i grafičkih kartica.

Proces montaže za BGA pakete takođe je jednostavniji.Umjesto da se trebaju lemiti sitne pinove uz ivicu čipa, kuglice za lemljenje pod BGA paketom pružaju robusniju i pouzdanu vezu.To rezultira manjim nedostacima tokom proizvodnje i doprinosi veci proizvodnu učinkovitost, posebno u okruženjima masovne proizvodnje.

Druga korist BGA tehnologije je njegova sposobnost da podrži dizajn vitkih uređaja.BGA paketi su tanji od starijih dizajna čipa koji proizvođačima omogućuju stvaranje praksera, kompaktnijim uređajima bez žrtvovanja performansi.Ovo je posebno važno za prijenosnu elektroniku poput pametnih telefona i prijenosnih računala, gdje su veličina i težina kritični faktori.

Pored njihove kompaktnosti, BGA paketi čine održavanje i popravke lakše.Veći jastučići za lemljenje ispod Chip-a pojednostavljuju postupak prerade ili ažuriranja ploče, što može proširiti život uređaja.Ovo je korisno za visokotehnološku opremu koja zahtijeva dugoročnu pouzdanost.

Sveukupno, kombinacija dizajna uštede prostora, poboljšane performanse, pojednostavljene proizvodne i lakše popravke učinilo je BGA tehnologiju preferirani izbor za modernu elektroniku.Bilo u potrošačkim uređajima ili industrijskim primjenama, BGAS nudi pouzdano i efikasno rješenje za današnje složene elektroničke potrebe.

Razumijevanje paketa sa loptom sa matricom (BGA)

Za razliku od starijeg Quad Flat Pack (QFP) metode koji povezuje igle duž ivica čipa, BGA koristi donju stranu čipa za veze.Ovaj izgled oslobađa prostora i omogućava efikasnije korištenje ploče, izbjegavajući ograničenja povezana s veličinom i razmakom.

U BGA paketu priključci su raspoređeni u mreži ispod čipa.Umjesto tradicionalnih igle, male kuglice za lemljenje koriste se za formiranje veza.Ove kuglice za lemljenje odgovaraju odgovarajućim bakrenim jastučićima na tiskanoj ploči (PCB), stvarajući stabilne i pouzdane kontaktne točke kada je čip montiran.Ova struktura ne samo poboljšava izdržljivost veze, već pojednostavljuje proces montaže, kao poravnavanje i lemljenje komponenti su jednostavniji.

Jedna od prednosti BGA paketa je njihova sposobnost da efikasnije upravljaju toplom.Smanjenjem termičke otpornosti između silikonskog čipa i PCB-a, BGAS pomaže efikasnije rasipanje topline.Ovo je posebno važno u elektroničkoj elektronici visoke performanse, gdje je upravljanje toplinom važna za održavanje stabilnog rada i proširivši životni vijek komponenti.

Još jedna korist je kraće vodeće vode između čipa i odbora, zahvaljujući izgledu na donjoj strani nosača čipa.Ovo minimizira vodeće induktivnosti, poboljšavajući integritet signala i ukupne performanse.Dakle, čini BGA pakete preferirana opcija za moderne elektroničke uređaje.

Različite varijante paketa sa loptom sa loptom

Slika 3: Paket matrice sa loptom (BGA)

Tehnologija ambalaže sa loptom (BGA) razvijala se da će se baviti variranim potrebama moderne elektronike, od performansi i troškova do veličine i upravljanja topline.Ovi različiti zahtjevi doveli su do stvaranja nekoliko varijanti BGA.

Oblikovani niz postupak lopte Grid Array (mapbga) dizajniran je za uređaje koji ne zahtijevaju ekstremne performanse, ali još uvijek trebaju pouzdanost i kompaktnost.Ova varijanta je isplativa, sa malim induktivnosti, što ga čini jednostavnim na površinski nosač.Njegova mala veličina i izdržljivost čine ga praktičnim izborom za širok raspon dolje do srednje performansi elektronike.

Za zahtjevnije uređaje, plastični kuglični mrežni niz (PBGA) nudi poboljšane funkcije.Kao i mapbga, pruža nisku induktivnost i jednostavnu montažu, ali s dodanim bakrenim slojevima u podlozi za rješavanje većeg potreba za energijom.Zbog toga je PBGA dobar fit za srednje na visoke performanse uređaje koji su potrebni efikasniji rasipanje napajanja uz održavanje pouzdane pouzdanosti.

Pri upravljanju toplinom je zabrinjavajuća, termički poboljšana plastična igra sa plastičnom loptom (tepbga) odlikuje se.Koristi debele bakrene avione unutar svoje podloge kako bi efikasno izvukli toplinu od čipa, osiguravajući da termički osjetljive komponente djeluju u vrhunci.Ova varijanta idealna je za aplikacije u kojima je efikasno termičko upravljanje glavni prioritet.

The Torse Ball Grid Array (TBGA) dizajniran je za primjene visokih performansi u kojima je potrebno superiorno upravljanje toplom, ali prostor je ograničen.Njegove toplotne performanse izuzetno je bez potrebe za vanjskim hladnjakom, čineći ga idealnim za kompaktne sklopove u high-end uređajima.

U situacijama u kojima je prostor posebno ograničen, paket na paketu (POP) tehnologija nudi inovativno rješenje.Omogućuje slaganju više komponenti, poput postavljanja memorijskog modula direktno na vrh procesora, maksimizirajući funkcionalnost unutar vrlo malog otiska.To čini pop vrlo korisnim u uređajima u kojima se prostor nalazi u premiji, poput pametnih telefona ili tableta.

Za ultra kompaktne uređaje, varijanta microbga dostupna je u parcelama kao malim kao 0,65, 0,75 i 0,8 mm.Njegova sitna veličina omogućava da se uklopi u gusto spakiranu elektroniku, što ga čini preferiranom opcijom za visoko integrirane uređaje u kojima se broji svaki milimetar.

Svaka od ovih varijanti BGA prikazuje prilagodljivost BGA tehnologije, pružajući prilagođene rješenja za ispunjavanje neprekidnih zahtjeva za elektroničku industriju.Bilo da je to isplativost, termičko upravljanje ili optimizacija prostora, postoji BGA paket pogodan za gotovo svaku aplikaciju.

Kuglični rešetki niz (BGA) proces montaže

Kada su se prvi put uvedeni paketi sa loptom rešetka (BGA), bilo je zabrinutosti oko toga kako ih pouzdano sastaviti.Paketi tradicionalne površinske montirane (SMT) imali su pristupačne jastučiće za lako lemljenje, ali BGAS je predstavio drugačiji izazov zbog njihovih veza koje su ispod paketa.To je postavilo sumnje oko toga da li bi BGAS mogla biti pouzdano lemljena tokom proizvodnje.Međutim, ta se zabrinutost brzo odmore kada su otkrivene da su standardne tehnoložne tehnike lemljenja vrlo učinkovito na sastavljanju BGA-e, što rezultira stalnim pouzdanim zglobovima.

Slika 4: Montaža nizova matrice sa loptom

Proces lemljenja BGA oslanja se na preciznu kontrolu temperature.Tokom lemljenja ponovnog leka, cela se montaža greje ravnomerno, uključujući kuglice za lemljenje ispod BGA paketa.Ove kuglice za lemljenje unaprijed su obložene tačnom količinom lemljenja potrebne za vezu.Kako temperatura raste, lemljenje topi i formira vezu.Površinska napetost pomaže BGA paketu koji se samostalno usklađuje sa odgovarajućim jastučićima na ploči.Površinska napetost djeluje kao vodič, osiguravajući da kuglice za lemljenje ostanu na mjestu tijekom faze grijanja.

Kako se lemljenje hladi, prolazi kroz kratku fazu u kojoj ostaje djelomično rastopljena.Ovo je važno za omogućavanje svakom kuglicom za lemljenje da se nađe u svoj pravilan položaj bez spajanja sa susjednim kuglicama.Specifična legura koja se koristi za lemljenje i kontrolirani postupak hlađenja osiguravaju pravilno formiranje spojeva za lemljenje i održavanje odvajanja.Ova razina kontrole pomaže za uspjeh sklopa BGA.

Tijekom godina, metode korištene za sastavljanje BGA paketa su rafinirane i standardizirane, čineći ih sastavnim dijelom moderne elektroničke proizvodnje.Danas su ovi procesi montaže neprimjetno ugrađeni u proizvodne linije, a početna zabrinutost zbog pouzdanosti BGAS-a u velikoj mjeri su nestala.Kao rezultat toga, BGA paketi se sada smatraju pouzdanim i efektivnim izborom za elektroničke dizajne proizvoda, nudeći izdržljivost i preciznost za složeni krug.

Izazovi i rješenja

Jedan od glavnih izazova sa uređajima sa loptom sa matricom (BGA) je da su lemljene veze skrivene ispod čipa.Zbog toga ih nemoguće pregledati vizuelno koristeći tradicionalne optičke metode.To je u početku postavilo zabrinutost zbog pouzdanosti BGA Skupštine.Kao odgovor, proizvođači su dobro podešeni njihovi za lemljenje, osiguravajući da se toplina primijeni ravnomjerno preko Skupštine.Ova je ujednačena distribucija topline potrebna za topljenje svih kuglica za lemljenje pravilno i osiguranje čvrstih veza na svakom trenutku unutar BGA Grid.

Iako električno ispitivanje može potvrditi da li uređaj funkcionira, nije dovoljno za jamčiti dugoročnu pouzdanost.Veza se može činiti električno zvukom tokom početnih testova, ali ako je spoj za lemljenje slab ili nepravilno formiran, moglo bi uspjeti s vremenom.Da biste se riješili, rendgenski pregled postao je pokretanje metode za provjeru integriteta spojeva BGA za lemljenje.Rendgenski snimci pružaju detaljan pogled na lemljene veze ispod čipa, omogućavajući tehničarima da uoči bilo kakva potencijalna pitanja.Uz ispravne postavke toplote i precizne metode lemljenja, BGAS obično pokazuju visokokvalitetne spojeve, poboljšavajući ukupnu pouzdanost Skupštine.

Prepravljanje BGA-opremljenih ploča

Prepravljanje pločice koje koristi BGA može biti osjetljiv i složen proces, koji često zahtijevaju specijalizirane alate i tehnike.Prvi korak u preradi uključuje uklanjanje neispravnog BGA.To se vrši primjenom lokalizirane toplote izravno na lemljenje ispod čipa.Specijalizirane radne stanice opremljene su infracrvenim grijačima kako bi pažljivo zagrijali BGA, termoelektrare za nadgledanje temperature i vakuum alat za podizanje čipa nakon što se lemljenje rastopio.Važno je kontrolirati grejanje tako da je pogođeno samo BGA, sprječavajući oštećenje obližnjih komponenti.

Popravak i odbijanje BGAS-a

Nakon što je BGA uklonjena, može se zamijeniti novom komponentom ili u nekim slučajevima obnoviti.Zajednička metoda popravka se odbijam koja uključuje zamjenu lemljenih kuglica na BGA koji je i dalje funkcionalan.Ovo je ekonomična opcija za skupe čipove, jer omogućava da se komponenta ponovo koristi, a ne odbaci.Mnoge kompanije nude specijalizirane usluge i opremu za BGA ABAlling, pomažući u produženju života vrijednih komponenti.

Uprkos ranoj brizi o poteškoćama inspekcije BGA COUNTS-a, tehnologija je učinila značajne korake.Inovacije u dizajnu tiskane krugove (PCB), poboljšane tehnike lemljenja, kao što su infracrvene reflom, i integracija pouzdanih rendgenskih metoda inspekcije doprinijele su rješavanju početnih izazova povezanih sa BGAS-om.Nadalje, napredovanja u tehniku ​​prerade i popravka osigurali su da se BGAS pouzdano koristi u širokom rasponu aplikacija.Ova poboljšanja povećala su kvalitetu i pouzdanost proizvoda koji uključuju BGA tehnologiju.

Zaključak

Usvajanje paketa sa loptom sa matricom (BGA) u modernim elektronikama pokrenulo je njihove brojne pogodnosti, uključujući vrhunsko upravljanje termalnim upravljanjem, smanjenom složenošću montaže i prostor za uštedu prostora.Prevladavanje početnih izazova kao što su skriveni spojevi za lemljenje i prepravljanje poteškoća, BGA tehnologija postala je preferirani izbor u različitim aplikacijama.Od kompaktnih mobilnih uređaja do računarskih sistema visokih performansi, BGA paketi pružaju pouzdano i efikasno rješenje za današnju složenu elektroniku.