Шариковая решетка (BGA) — это распространенный корпус для поверхностного монтажа, основанный на технологии штифтовой решетки (PGA). Он использует сетку из шариков припоя или выводов для передачи электрических сигналов от платы с интегральной схемой. Корпуса BGA популярны в современных конструкциях печатных плат, поскольку они имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами корпусов ИС.
BGA, также известный как Ball Grid Array, — это тип технологии поверхностного монтажа (SMT) , используемый для упаковки интегральных схем. Корпуса BGA используются для постоянного монтажа таких устройств, как микропроцессоры. Корпус BGA может обеспечить больше выводов для межсоединений, чем корпус типа «двойной ряд» или плоский корпус.
Вместо контактов, как в PGA, в BGA используются шарики припоя, которые размещаются на печатной плате (PCB). Используя проводящие печатные провода, печатная плата поддерживает и соединяет электронные компоненты.
Существуют разные требования к различному оборудованию и типам сборки. Вот почему существует множество различных и полезных вариантов массива шариковых решеток, которые производятся для удовлетворения необходимых требований. Существует несколько типов корпусов BGA, обычно используемых при проектировании печатных плат:
Micro BGA: Micro BGA — это компактный компонент, идеально подходящий для высокотехнологичных изделий. Кроме того, у него мало контактов, и он является основным компонентом устройств с большим объемом памяти. Здесь распространены три шага выводов: 0.8, 0.65 и 0.75 мм.
Пластиковый BGA (PBGA): PBGA — это полезные устройства средней и высокой производительности, требующие простоты поверхностного монтажа, низкой индуктивности и низкой стоимости. При этом они сохраняют высокий уровень надежности. Этот корпус PBGA имеет дополнительные медные слои, что способствует улучшению рассеивания мощности.
Tape BGA (TBGA): Корпус TBGA используется в решениях среднего и высокого класса для приложений, требующих высокой теплоотдачи без внешнего радиатора. Единственный недостаток TBGA заключается в том, что он всегда стоит дороже, чем PBGA.
Термоулучшенный пластиковый корпус BGA (TEPBGA): Корпус MAPBGA используется в устройствах с низкой и средней производительностью, требующих корпуса с низкой индуктивностью и простотой поверхностного монтажа. Он представляет собой недорогой вариант с компактными размерами и высоким уровнем надежности.
Корпус MAPBGA (Molded Array Process BGA): Корпус MAPBGA изготовлен из полупроводниковых материалов, что обеспечивает его прочность при длительной эксплуатации и гибкость проектирования. Он предназначен в основном для расширения возможностей поверхностного монтажа (SMT), улучшения тепловых процессов и создания устройств с низкой индуктивностью.
Корпус типа «память в корпусе» (PoP): Корпус типа «шаровая матрица» (PoP) полезен в приложениях, где пространство действительно ограничено. Это позволяет размещать модуль памяти поверх базового устройства.
Эффективное использование пространства на печатной плате в корпусе BGA: Использование корпуса BGA позволяет сократить количество компонентов на печатной плате и уменьшить занимаемое им пространство, а также использовать такой корпус в заказных печатных платах, что позволяет более эффективно использовать пространство на плате.
Превосходные характеристики на высоких скоростях: В BGA-микросхемах шарики припоя расположены близко друг к другу, что обеспечивает прочное соединение компонентов, укрепляет межсоединения и снижает искажения сигнала при работе на высоких скоростях. Это означает, что система обеспечивает более высокие электрические характеристики на высоких скоростях.
Меньше повреждений компонентов: В отличие от PGA, шарики припоя в BGA расплавляются в процессе нагрева, что позволяет им прилипать к печатной плате. Это помогает снизить вероятность повреждения компонентов.
Снижение затрат на сборку печатных плат: эффективное использование пространства на печатной плате, улучшенные характеристики, высокая скорость производства и меньший риск повреждений — все это, безусловно, поможет снизить стоимость сборки печатных плат при использовании корпусов BGA.
Надежная конструкция: контакты, используемые в корпусах PGA, тонкие и хрупкие. Поэтому эти контакты легко повреждаются или гнутся. Однако с корпусами BGA этого не происходит. В корпусах BGA контактные площадки соединены с шариками припоя, что делает систему более надежной.
Чрезмерно дорого: BGA — это всего лишь небольшой кусочек материала, на который производитель наносит кристалл интегральной схемы. Поскольку BGA имеют крошечные размеры, визуально проверить паяные соединения сложно. Однако эту проблему можно решить с помощью специальных микроскопов и рентгеновских аппаратов.
Сложности при проверке: В BGA-компонентах шарики припоя расположены близко друг к другу, что обеспечивает прочное соединение компонентов, укрепляет межсоединения и снижает искажения сигнала при высокоскоростной работе. Это означает, что система обеспечивает более высокие электрические характеристики на высоких скоростях.
Склонность к механическим нагрузкам: Из-за изгибающих нагрузок на печатные платы, BGA-чипы подвержены механическим нагрузкам, которые приводят к проблемам с надежностью.
Чем сложнее детали BGA, с которыми вы работаете, тем больше вам придется планировать заранее, чтобы успешно проложить каждый вывод к соответствующей цепи. BGA с большим количеством выводов с шагом 0.5 мм потребуют тщательного планирования для разработки схем разводки отвода для всех своих цепей. Это потребует тщательного обдумывания размещения компонентов задолго до того, как вы приступите к трассировке трасс.
Как всегда, сначала начните план размещения с фиксированных компонентов, таких как разъемы, переключатели и другие устройства ввода-вывода. Вы также должны помнить о тепловых характеристиках платы, чтобы гарантировать, что ваши горячие BGA будут иметь поток воздуха, необходимый им для охлаждения. Микросхемы процессора и памяти должны располагаться достаточно близко к внешним разъемам, чтобы им не приходилось прокладывать длинные дорожки по всей плате. В то же время вы должны обеспечить достаточно места для всех частей пути сигнала, чтобы они точно соответствовали друг другу, а их следы не должны были уходить слишком далеко, чтобы достичь их.
Приступая к размещению, не забудьте оставить вашим BGA-компонентам достаточно места для всей их разводки вокруг них. С этими частями должно быть связано много шунтирующих конденсаторов, и они должны быть размещены непосредственно рядом с выводами, к которым они подключены. Далее компоненты, входящие в состав сигнальных трактов, необходимо разместить последовательно между источником и нагрузкой сигналов. Это может потребовать изменения больших частей вашего размещения, чтобы подогнать эти части, поэтому будьте готовы к интерактивной работе, чтобы завершить размещение.
Реболлинг BGA: Этот процесс включает замену всех старых припаянных шариков на микросхеме на новые. Инженеры используют этот процесс для материнских плат ПК, игровых консолей или ноутбуков, у которых возникают проблемы с видеокартами.
Пайка BGA: Производители используют процесс пайки BGA с помощью печи оплавления припоя. Шарики припоя BGA расплавляются в печи оплавления в процессе пайки BGA.
Перепайка BGA: Процесс перепайки BGA включает в себя нагрев электронного компонента в специальной станции для перепайки BGA. Станция оснащена вакуумным устройством, повышающим температуру корпуса, а также инфракрасной горелкой и термопарой для контроля температуры.
Наиболее передовым методом контроля BGA является рентгеновский контроль. Рентгеновские лучи работают, излучая энергию рентгеновских лучей из рентгеновской трубки на доску. Рентгеновские лучи проходят через плату в разном количестве, при этом больше рентгеновских лучей задерживается в плотных областях, таких как паяные соединения.
Электрические испытания BGA — еще один процесс проверки электрических свойств платы. Это отличается от механических испытаний, которые представляют собой разрушающий процесс, при котором BGA подвергают испытаниям на удар и сдвиг для оценки качества паяных соединений под нагрузкой.
Оптический контроль, также называемый визуальным контролем, представляет собой использование оптической технологии для просмотра BGA и его соединений. Этот метод исторически использовал невооруженный глаз или микроскопы, которые давали ограниченные результаты. Тем не менее, использование эндоскопа оказалось особенно ценным для этой техники осмотра.
Поместите корпус BGA на токопроводящую площадку и нанесите на его поверхность паяльную пасту.
Используя проволочный припой и паяльник, нам нужно аккуратно удалить шарик из BGA. Используйте паяльник, чтобы нагреть впитывающую проволоку и расплавить оловянный шарик, прежде чем провести промывочной нитью по поверхности BGA.
Немедленно очистите поверхность BGA техническим спиртом. Используйте трение для удаления припоя с поверхности BGA.
С помощью микроскопа исследуйте чистые подушечки, поврежденные подушечки и неудаленные жестяные шарики.
Используйте деионизированную воду и щетку, чтобы тщательно очистить поверхность BGA.
Дайте BGA высохнуть на воздухе и еще раз проверьте поверхность BGA.
В будущем корпуса BGA будут становиться все более и более популярными на рынках электротехнической и электронной продукции. Печатные платы BGA используются в различных электронных устройствах, включая компьютеры, сотовые телефоны и игровые приставки, благодаря большому количеству контактов и низкому профилю. Большое количество контактов позволяет сделать больше соединений между устройством и печатной платой, а низкий профиль обеспечивает более компактную конструкцию.
Если у вас возникнут какие-либо вопросы или потребуется дополнительная информация о производстве печатных плат BGA, пожалуйста, свяжитесь с нами , мы будем рады вам помочь.
