BGA Soldering Guide: Complete Process, Défis & Refonte BGA

BGA soldering is one of the most critical processes in electronics manufacturing today, especially as Réseau de grille à billes (BGA) La technologie is poised to continue using higher density chip technology and better performance in a smaller footprint. Working with BGAs comes with their own special challenges, which requires precise techniques and specialized knowledge. Dans ce guide complet, we’ll walk you through everything you need to know about BGA soldering, from basic concepts to complete process involved and BGA reworking.

Qu'est-ce que BGA ?

Ball Grid Array is a distinct surface-mount packaging technology that differs from traditional packages, which typically use perimeter leads. BGA présente des conducteurs en forme de boule qui sont distribués dans des tableaux au bas de l’emballage. Et le réseau de billes tire en fait son nom du fait qu'il s'agit d'un réseau de billes en métal ou en alliage disposé dans une grille.. This innovative design allows for efficient use of space and better thermal performance, making BGA an ideal choice for modern, high-density circuit board applications.

How to Solder BGA Components on a PCB?

Premier, de la pâte à souder est appliquée sur le Plaquettes PCB où les billes de soudure BGA entreront en contact. La pâte à souder est généralement distribuée via un processus de pochoir ou de sérigraphie pour garantir une application précise et reproductible..

ensuite, le composant BGA est positionné avec précision et temporairement cloué en place sur le PCB. Cela se fait à l'aide d'un équipement de sélection et de placement doté de systèmes de contrôle de mouvement X-Y et d'alignement optique de haute précision.. Un bon alignement est essentiel.

ensuite, le PCBUNE est envoyé dans un four de refusion avec un profil de température défini. La pâte à souder fond, les billes de soudure du BGA fondent et fusionnent avec les plages du PCB, forming the solder joints. Le profil doit être suffisamment chaud pour refusionner la soudure sans endommager les composants.

Durer, après refroidissement, les joints de soudure sont inspectés pour une formation correcte et sans défauts. Toute retouche nécessaire est effectuée à l'aide d'équipements et de procédures spécialisés de retouche BGA..

Common BGA Soldering Challenges and Solutions

• Precision Alignment Challenges

The size of connection pitches is as small as 0.5mm, making the Forfaits BGA placement a big challenge. Ensuring the precise alignment is crucial as even slight misalignment can result in the connection failure or shorts between adjacent balls. Pour résoudre ce problème,advanced optical alignment systems and automated placement equipment are needed.

• Gestion de la chaleur

The other challenge is in getting the heat evenly throughout the entire component and substrate. Uneven heating can cause PCB warping, incomplete solder melting, or inconsistent joint formation. Developing of the reflow profiles with controlled preheating phase, precise temperature ramping and monitored cooling cycles is required for successful thermal management.

• Inspection Difficulties

Traditional visual inspection methods are unable to be used for BGA connections as they stay hidden under the package. Advanced inspection techniques are needed to verify assembly quality, parmi eux, Contrôle aux rayons X is regarded as the most reliable methods that can penetrate the package.

• Solder Joint Quality Control

In BGA assembly, the formation of consistent and reliable solder joints is a big challenge. Connection failures can occur with inconsistent solder paste volume, improper wetting, etc. To address these challenges, comprehensive quality control measures including exact paste application control, optimized stencil design, and well controlled atmospheric conditions of reflow have to be executed.

BGA Soldering Joints Inspection Methods

It’s important to inspect the connections between BGA components and PCBs. Since direct visual observation of solder joints is nearly impossible, multiple inspection methods are employed for comprehensive analysis:

1.Test électrique

This testing method allows us to test electric properties of the board. It’s valuable in detecting defects, but cannot determine where they are. It is usually used in conjunction with other inspection techniques.

2. Inspection optique

The advanced endoscope technology allows technicians to examine the outer rows of BGA connections. This method can evaluate solder joint shape and surface texture as well as defects, including shorts and debris, and cold solder joints.

3. Inspection aux rayons X

X-ray inspection is the most sophisticated method of which detailed images of the solder patterns from a variety of angles are available. Dense areas like solder joints appear darker, creating a visible grid pattern. It is an excellent technique for detecting ponts à souder, popcorning, and over applied areas, but is poor at finding opens.

Processus de reprise BGA : Step-by-Step Explained

Lorsqu'un composant de la grille à billes s'avère défectueux, un processus de retouche est nécessaire pour le retirer et le remplacer. Below are the key steps involved:

Preheat the PCB: Start by preheating the PCB to prevent thermal shock and reduce the risk of warping.

Apply Controlled Heat: Use a hot air or infrared rework station to carefully heat the BGA component, softening the solder balls.

Remove the BGA Component: Once the solder is softened, gently lift the BGA component from the PCB.

Clean the Pads: Remove residual solder from the PCB pads using a solder wick and flux, ensuring a clean surface for the new component.

Reball or Replace: Prepare a new BGA component with fresh solder balls or use a reballing stencil if reusing the existing component.

Align the Component: Use an alignment tool to accurately position the BGA component onto the cleaned pads.

Soudage par refusion: Secure the BGA with reflow soldering to establish a strong bond and reliable electrical connections.

Inspect the Joints: Conduct an X-ray or Inspection optique automatisée (AOI) to verify proper alignment and solder joint quality.

Additional Tips for Successful BGA Rework:

• Faites correspondre les alliages de soudure pour garantir la compatibilité des joints
• Équilibrer la force d'adhérence de l'adhésif pour les ajustements de positionnement
• Suivre de près les profils thermiques prescrits
• Utilisez le réglage de débit d'air minimum requis
• Augmentez lentement le BGA après la refusion, éviter de frotter
• Sélectionnez la taille de buse correspondant au composant

Dernières pensées

Implémentation d'une soudure BGA robuste, inspection, et les processus de reprise nécessitent des investissements dans des techniques spécialisées, équipement, et formation des opérateurs. Mais les avantages d'un emballage BGA à plus haute densité rendent cet effort rentable en termes de qualité et de performances.. Avec une expertise en impression de précision, placement précis, refusion profilée, examen aux rayons X, et retouche maîtrisée, des fabricants comme MOKO Technology permettent aux clients de tirer pleinement parti des BGA dans les applications critiques. En tant que principal fournisseur d'assemblages de PCB avec près de 20 des années d'expérience, MOKO se spécialise dans la technologie avancée de soudage Ball Grid Array. Nous contacter aujourd'hui pour discuter de votre projet BGA particulier et des exigences d'assemblage.