BGA-verpakkingssoldering en röntgeninspectie uitgelegd

Als elektronische apparaten blijven krimpen in grootte terwijl ze in functioneel complexiteit groeien,de vooruitgang in de technologie voor Very Large Scale Integration (VLSI) heeft steeds grotere eisen gesteld aan het aantal input/output-interfaces en de afmetingen van de componentenBall Grid Array (BGA) -verpakkingen zijn de ideale oplossing voor deze uitdagingen.

BGA-integrated circuits, variërend van slechts een paar pinnen tot meer dan vijfhonderd, zijn alomtegenwoordig in moderne producten, waaronder mobiele apparaten, personal computers en diverse communicatieapparatuur.In dit artikel wordt de BGA-verpakkingstechnologie grondig onderzocht en worden de fundamentele concepten, kenmerken, soorten, soldeerprocessen en röntgeninspectietechnieken behandeld.

BGA- en PoP-verpakkingen: Begrippen uitgelegd

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)Deze soldeerballen worden via metalen bedrading met de chip verbonden, waardoor de signaaloverdracht tussen de chip en het PCB mogelijk wordt gemaakt.

Er bestaan twee gemeenschappelijke BGA-pakketstructuren:

• Draadbinding BGA:In deze configuratie wordt de chip via fijne metalen draden met het substraat verbonden, die vervolgens via metalen sporen op het substraat naar de soldeerbalreeks worden geleid.
• Flip Chip BGA:Dit ontwerp bevestigt de chip direct ondersteboven op het substraat en verbindt via soldeerballen zonder draadbinding.verbetering van de snelheid van signaaloverdracht.

In vergelijking met traditionele dual in-line (DIP) of platte pakketten, biedt BGA meer I/O-verbindingen en kortere chip-to-solder-ball-afstanden, waardoor het een superieure prestatie biedt in hoogfrequente toepassingen.

Pakket op pakket (PoP) technologie

Package on Package (PoP) is een stapeltechnologie die meerdere chips of componenten in één pakket integreert.met een vermogen van niet meer dan 50 WDeze aanpak vermindert de PCB-ruimtebehoeften aanzienlijk en minimaliseert de problemen met de signaalintegrititeit, waardoor de algehele prestaties van het bord worden verbeterd.

Voordelen van PoP:

• Verminderde grootte van de onderdelen
• Lagere totale kosten
• Simplified circuit board complexiteit

Onder alle verpakkingsvormen blijft BGA de meest populaire keuze van de industrie voor high-I/O-apparaten.

Belangrijkste kenmerken van BGA-verpakkingen

De wijdverspreide acceptatie van BGA-verpakkingen komt voort uit de opmerkelijke kenmerken ervan:

• Hoog aantal pinnen:Bevestigt talrijke I/O-pins voor complexe circuits
• Geen problemen met het buigen van de speld:Soldeerbalverbindingen elimineren de traditionele problemen met de vervorming van pinnen
• Hoge interconnectiedichtheid:Een strakke soldeerbalregeling maakt een grotere miniaturisatie mogelijk
• Verminderde ruimte op het bord:Bevat minder oppervlak dan andere pakketten met een gelijkwaardig aantal I/O's
• Laag inductans:Kortere verbindingspaden verbeteren de signaalkwaliteit
• Zelf-afstemmende eigenschappen:De oppervlaktespanning van gesmolten soldeerballen corrigeert automatisch de plaatsing tijdens de terugstroom
• Laag thermisch weerstand:Verbetert de warmteafvoer om oververhitting te voorkomen

BGA-verpakkingssoorten

De markt biedt verschillende soorten BGA-pakketten, waaronder:

• Plastic BGA (PBGA):Kenmerken: plastic inkapseling, glas-epoxy-laminaatsubstraten en gegraveerde kopersporen met vooraf gevormde soldeerballen
• b. met een vermogen van meer dan 50 W;Metalen deksels voor een betere warmteafvoer met een laag profiel
• Band BGA (TBGA):Gebruikt flexibele ondergronden met uitstekende elektrische en mechanische eigenschappen
• b. met een vermogen van meer dan 50 W;Ontworpen voor toepassingen met een hoog vermogen met een superieure thermische beheersing

BGA-soldeerprocessen

BGA-assemblage maakt gebruik van reflow soldering technieken. Tijdens PCB-assemblage ondergaan BGA-componenten soldering in reflow ovens waar soldeerballen smelten om elektrische verbindingen te vormen.

Critische soldeeroverwegingen:

• Voldoende verwarming zorgt voor volledige smelting van alle soldeerballen voor betrouwbare verbindingen
• De oppervlaktespanning houdt het pakket tot de soldeerverharding in lijn
• Precieze samenstelling van de soldeerlegering en temperatuurregeling voorkomen het samensmelten van kogels terwijl de scheiding behouden blijft

Gezamenlijke inspectie van BGA-soldeer

Een conventionele optische inspectie kan geen verborgen BGA-soldeers onder de onderdelen evalueren.omdat het alleen de geleidbaarheid op het tijdstip van de test verifieert zonder de levensduur van de gewrichten te voorspellen.

Röntgenonderzoek:

De röntgentechnologie maakt het mogelijk verborgen soldeerverbindingen niet-destructief te onderzoeken.het aanbieden van verschillende testmethoden, waaronder handmatige, automatische optische inspectie (AOI) en geautomatiseerde röntgeninspectie.

BGA-herwerkingsprocedures

Defect gebleven BGA-componenten moeten zorgvuldig worden verwijderd door middel van lokale verwarming om de onderliggende soldeerverbindingen te smelten.met een vermogen van niet meer dan 50 WEen precieze thermische controle beschermt aangrenzende onderdelen tijdens herbewerkingsprocessen.

Conclusies

BGA-componenten zijn op grote schaal toegepast in de elektronica-industrie, zowel voor massaproductie als voor prototypingtoepassingen.BGA-verpakkingen verzorgen de complexiteit van de lay-out effectief en bieden tegelijkertijd een hoger aantal I/O's in beperkte ruimtes, waardoor ze onmisbaar zijn voor geavanceerde, compacte elektronische ontwerpen.