Печатная плата BGA: самая незаменимая упаковка и полное руководство по дизайну

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.

Что такое BGA в печатной плате

BGA также известен как Ball Grid Array, который является типом технология поверхностного монтажа (SMT) который используется для упаковки интегральных схем. Корпуса BGA используются для стационарного монтажа таких устройств, как микропроцессоры. BGA может обеспечить больше соединительных контактов, чем может быть размещено в двухрядном или плоском корпусе.

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.

Типы BGA в печатной плате

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:

• Микро БГА: Micro BGA имеет небольшие размеры, что делает их идеальными для небольших высокотехнологичных продуктов. Кроме того, у него мало контактов, и это основной компонент высокопроизводительных устройств хранения. Здесь преобладают три шага: 0.8, 0.65 и 0.75 мм.

• Пластиковые БГА (ПБГА): PBGA — это полезные устройства со средними и высокими характеристиками, которые требуют простоты поверхностного монтажа, низкой индуктивности и низкой стоимости. Тем не менее, он по-прежнему сохраняет высокий уровень надежности. Этот корпус PBGA имеет дополнительные медные слои, которые полезны для улучшения рассеиваемой мощности.

• Лента BGA (ТБГА): Пакет TBGA используется в решениях среднего и высокого класса для приложений, которым требуется высокая тепловая производительность без внешнего радиатора. Единственным недостатком TBGA является то, что он всегда стоит дороже, чем PBGA.

• Термически улучшенный пластик BGA (TEPBGA): Пакет MAPBGA используется в устройствах с низкими и средними характеристиками, для которых требуется корпус с низкой индуктивностью и простота поверхностного монтажа. Это недорогой вариант с небольшой площадью основания и высоким уровнем надежности.

• Процесс формованного массива BGA (MAPBGA): В корпусе MAPBGA используются полупроводниковые материалы, что делает его прочным для долгосрочных процессов и гибких конструктивных ограничений. Это в основном для повышения емкости SMT, улучшенных тепловых процессов и устройств с низкой индуктивностью.

• Пакет на пакете (PoP): Пакет массива шариковой сетки POP полезен в приложениях, в которых пространство является реальной премией. Это позволяет разместить пакет памяти в верхней части базового устройства.

Преимущества печатной платы BGA

• Эффективное использование пространства печатной платы в корпусе BGA: Используя корпус BGA, мы могли бы использовать меньше компонентов печатной платы и занимать меньшую площадь в печатных платах, и такой пакет также можно использовать в пользовательских печатных платах, что может сделать пространство печатной платы более эффективным.

• Отличная производительность на высоких скоростях: В BGA шарики припоя располагаются близко друг к другу, что обеспечивает плотное соединение между компонентами, укрепляет взаимосвязи и уменьшает искажения сигнала при работе на высокой скорости. Это означает, что система предлагает более высокие электрические характеристики на высоких скоростях.

• Меньше повреждений компонентов: В отличие от PGA, шарики припоя BGA плавятся в процессе нагрева, что позволяет им прилипать к печатной плате. Это помогает снизить вероятность повреждения компонентов.

• Снижение стоимости сборки печатной платы: Эффективное использование места на печатной плате, улучшенные функции, высокая скорость производства и меньшая опасность повреждения — все это, безусловно, поможет снизить Сборка печатной платы стоимость, когда мы используем пакет BGA.

• Надежная конструкция: Выводы, используемые в корпусах PGA, тонкие и хрупкие. Таким образом, эти штифты легко повреждаются или изгибаются. Однако этого не происходит с корпусами BGA. В BGA контактные площадки припоя соединяются с шариками припоя, что делает систему более надежной.

Недостатки использования массивов шариковых сеток

• Чрезмерно дорого: BGA — это не что иное, как небольшой кусок материала, на который производитель помещает кристалл интегральной схемы. Поскольку BGA имеют крошечные размеры, визуально осмотреть паяные соединения затруднительно. Однако эту проблему можно решить с помощью специальных микроскопов и рентгеновских аппаратов.

• Трудно проверить: В BGA шарики припоя располагаются близко друг к другу, что обеспечивает плотное соединение между компонентами, укрепляет взаимосвязи и уменьшает искажения сигнала при работе на высокой скорости. Это означает, что система предлагает более высокие электрические характеристики на высоких скоростях.

• Склонен к стрессу: Из-за изгибающего напряжения печатных плат BGA подвержены нагрузкам, которые приводят к проблемам с надежностью.

Советы по компоновке печатной платы BGA

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.

Как работает сборка BGA

• BGA реболлинг: Этот процесс включает в себя замену всех старых припаянных шариков на сборке решетки на новые шарики. Инженеры используют этот процесс на материнских платах ПК, игровых консолях или ноутбуках, у которых есть проблемы с картами VGA.

• Пайка BGA: Производители занимаются пайкой BGA, применяя процесс оплавления припоя с помощью печи оплавления. Шарики припоя BGA плавятся в печи оплавления во время процесса пайки BGA.

• Переделка БГА: Процесс восстановления BGA включает в себя нагрев электронного компонента на специальной ремонтной станции BGA. И у него есть вакуумное устройство, которое нагнетает упаковку. Он также имеет инфракрасную горелку и термопару, которая проверяет температуру.

Как протестировать монтажную плату BGA

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.

Как очистить корпус BGA

• 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.

Заключение

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 есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация о производстве печатных плат bga, пожалуйста, не стесняйтесь Контакты, Мы будем рады Вам помочь.