Układ siatki kulkowej (BGA) pakowanie stało się jedną z najpopularniejszych technik w przypadku układów scalonych wymagających dużej liczby wejść/wyjść. Opakowanie BGA zapewnia przewagę nad innymi metodami dzięki możliwości łączenia połączeń o dużej gęstości. W miarę wzrostu złożoności układu scalonego, z nieubłaganym wzrostem liczby pinów i bramek, BGA jawi się jako optymalne rozwiązanie opakowaniowe równoważące koszty i wydajność. W tym przewodniku, wyjaśnimy lutowanie BGA – proces mocowania pakietów BGA do płytek drukowanych. Omówimy, jak działa lutowanie BGA, kontrola złącza lutowanego, i procedury przeróbek. Dzięki zrozumieniu procesu lutowania Ball Grid Array, jego wyzwania, i rozwiązania, producenci mogą skutecznie wykorzystać tę zaawansowaną technologię pakowania.
Co to jest BGA?
BGA to wyjątkowy rodzaj opakowania do montażu powierzchniowego, który jest używany w układach scalonych, gdzie jest elektronicznie elementy SMD są mocowane i montowane na powierzchni płytki drukowanej SMT. BGA zawiera wyprowadzenia w kształcie kuli, które są rozmieszczone w szyku na dole opakowania. A układ kulek faktycznie zyskał swoją nazwę, ponieważ jest to układ kulek z metalu lub stopu ułożony w siatkę.
Pakiety BGA służą do stałego mocowania urządzeń. Ma możliwość zapewnienia większej liczby pinów połączeniowych, w których można umieścić płaskie lub podwójne pakiety w linii. Wyprowadzeniami stosowanymi w tej technologii są kulki lutownicze ułożone we wzór (zwykle wzór przypominający siatkę) na spodzie opakowania. Ma to na celu zwiększenie obszaru połączeń, a nie tylko peryferii. Co najciekawsze, z lutowaniem BGA, możesz skorzystać z wykorzystania całej dolnej powierzchni urządzenia, a nie tylko obwodu.
Jest to technika stosowana w różnych produktach elektronicznych do montażu różnych układów scalonych, takich jak FPGA, Chipy Wi-Fi, i FPGA, itp. Nawet więcej, te pakiety są również używane w urządzeniach RAM, Chipsety PC, i mikrokontrolery.
Jak działa lutowanie BGA?
Pierwszy, Pasta lutownicza jest nakładana na podkładki PCB gdzie kulki lutownicze BGA będą się stykać. Pasta lutownicza jest zwykle dozowana za pomocą szablonu lub procesu sitodruku, aby zapewnić dokładne i powtarzalne nakładanie.
Następnie, element BGA jest precyzyjnie umiejscowiony i tymczasowo przymocowany na płytce drukowanej. Odbywa się to za pomocą sprzętu typu pick-and-place z wysoce precyzyjnym sterowaniem ruchem X-Y i optycznymi systemami wyrównywania. Prawidłowe wyrównanie ma kluczowe znaczenie.
Następnie, ten PCBZA jest przesyłany przez piec rozpływowy o określonym profilu temperaturowym. Pasta lutownicza topi się, kulki lutownicze BGA topią się i łączą z polami PCB, tworząc połączenia lutowane. Profil musi być wystarczająco gorący, aby lutowanie mogło ponownie rozpłynąć się bez uszkodzenia elementów.
Ostatni, po ochłodzeniu, złącza lutowane są sprawdzane pod kątem prawidłowego uformowania i braku wad. Wszelkie niezbędne przeróbki są wykonywane przy użyciu specjalistycznego sprzętu i procedur do przeróbki BGA.
Kontrola złączy lutowniczych BGA
Kiedy po raz pierwszy wprowadzono pakiety tablic z siatką kulową, nie było pewności co do sposobu sprawdzenia połączeń lutowanych, ponieważ nie są one widoczne pod komponentem. Nie można było zastosować tradycyjnych metod kontroli optycznej. Również, testy elektryczne są mało wiarygodne, ponieważ odzwierciedlają jedynie przewodność elektryczną BGA w konkretnym momencie badania. Metoda ta nie przewiduje długoterminowej trwałości lutu, co z czasem może prowadzić do uszkodzenia złącza lutowniczego.
Aby naprawdę sprawdzić złącza lutowane BGA, wymagana była technika obrazowania rentgenowskiego. Promienie rentgenowskie mogą przeniknąć przez element i uchwycić obrazy ukrytych połączeń. A zatem, kontrola rentgenowska stała się niezbędna do kontroli procesu i zapewnienia jakości podczas montażu płytek z układami BGA. Kontrola rentgenowska zapewnia niezbędną pewność poprzez sprawdzenie, czy wszystkie połączenia są w pełni i prawidłowo uformowane. Z rentgenem, producenci mogą zweryfikować swoje procesy BGA i zapewnić długoterminową niezawodność wymaganą od tych ukrytych połączeń wzajemnych.
Przeróbka BGA
Gdy element układu siatki kulkowej okaże się uszkodzony, Aby go usunąć i wymienić, wymagany jest proces przeróbki. Połączenia lutowane należy dokładnie stopić, nie naruszając sąsiadujących elementów. Odbywa się to za pomocą stacji naprawczej BGA, który wykorzystuje ukierunkowany przepływ ciepła i powietrza.
Podgrzewacz na podczerwień delikatnie podgrzewa płytę od dołu, aby zminimalizować szok termiczny. Termopara monitoruje temperaturę w czasie rzeczywistym. Narzędzie podciśnieniowe podnosi pakiet BGA po jego ponownym wypełnieniu. Ścisła kontrola procesu jest niezbędna do osiągnięcia sukcesu:
- Dopasuj stopy lutownicze, aby zapewnić kompatybilność połączeń
- Zrównoważyć przyczepność kleju w celu regulacji pozycjonowania
- Ściśle przestrzegaj zalecanych profili termicznych
- Użyj minimalnego wymaganego ustawienia przepływu powietrza
- Podnoś BGA powoli po rozpływie, unikanie szorowania
- Wybierz rozmiar dyszy pasujący do komponentu
Dzięki doświadczeniu i zdyscyplinowanym procedurom, przeróbka BGA może stać się niezawodna. Wymaga to jednak dużej precyzji i ostrożności, aby uniknąć szkód ubocznych. Dobrze dostrojone procesy, specjalistyczne narzędzia, i umiejętności operatora są kluczowymi czynnikami zapewniającymi wysoką jakość wyników przeróbek BGA.
Końcowe przemyślenia
Implementacja solidnego lutowania BGA, kontrola, i procesy przeróbek wymagają inwestycji w specjalistyczne techniki, ekwipunek, i szkolenie operatorów. Jednak zalety opakowań BGA o większej gęstości sprawiają, że ten wysiłek jest opłacalny ze względu na jakość i wydajność. Specjalizujemy się w precyzyjnym druku, dokładne umiejscowienie, profilowany przepływ, kontrola rentgenowska, i kontrolowane przeróbki, producenci, tacy jak MOKO Technology, umożliwiają klientom pełne wykorzystanie układów BGA w krytycznych zastosowaniach. Jako wiodący dostawca montażu PCB z niemal 20 lata doświadczenia, MOKO specjalizuje się w zaawansowanej technologii lutowania Ball Grid Array. Skontaktuj się z nami dzisiaj, aby omówić Twój konkretny projekt BGA i wymagania montażowe.
