Εξηγείται η συγκόλληση συσκευασιών BGA και η επιθεώρηση με ακτινοβολία

Καθώς οι ηλεκτρονικές συσκευές συνεχίζουν να συρρικνώνονται σε μέγεθος ενώ αυξάνονται στη λειτουργική πολυπλοκότητα,Οι εξελίξεις στην τεχνολογία πολύ μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (VLSI) έχουν θέσει αυξανόμενες απαιτήσεις στον αριθμό των διεπαφών εισόδου/εξόδου (I/O) και τις διαστάσεις των εξαρτημάτωνΗ συσκευασία Ball Grid Array (BGA) έχει εξελιχθεί ως η ιδανική λύση για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων, προσφέροντας διασυνδέσεις υψηλής πυκνότητας και πλεονεκτήματα μικροποίησης.

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα BGA, που κυμαίνονται από λίγες μόνο καρφίτσες έως πάνω από πεντακόσιες, έχουν γίνει πανταχού παρόντα στα σύγχρονα προϊόντα, όπως οι κινητές συσκευές, οι προσωπικοί υπολογιστές και διάφοροι εξοπλισμοί επικοινωνίας.Αυτό το άρθρο διερευνά σε βάθος την τεχνολογία συσκευασίας BGA, καλύπτοντας τις βασικές έννοιες, τα χαρακτηριστικά, τους τύπους, τις διαδικασίες συγκόλλησης και τις τεχνικές ελέγχου με ακτίνες Χ.

Συσκευασίες BGA και PoP: Εξηγούνται οι έννοιες

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)Αυτές οι σφαίρες συγκόλλησης συνδέονται με το τσιπ μέσω μεταλλικών καλωδίων, επιτρέποντας τη μετάδοση σήματος μεταξύ του τσιπ και του PCB.

Υπάρχουν δύο κοινές δομές συσκευασίας BGA:

• Επικοινωνία με ηλεκτρονικά συστήματαΣε αυτή τη διαμόρφωση, το τσιπ συνδέεται με το υπόστρωμα μέσω λεπτών μεταλλικών καλωδίων, τα οποία στη συνέχεια κατευθύνονται στη συστοιχία σφαίρας συγκόλλησης μέσω μεταλλικών ίχνη στο υπόστρωμα.
• Φλιπ Τσιπ BGA:Η σχεδίαση αυτή τοποθετεί το τσιπ απευθείας ανάποδα στο υπόστρωμα, συνδέοντας το μέσω σφαιρών συγκόλλησης χωρίς σύνδεση καλωδίου.βελτίωση της ταχύτητας μετάδοσης σήματος.

Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά πακέτα διπλής γραμμής (DIP) ή επίπεδα, το BGA προσφέρει περισσότερες συνδέσεις I / O και μικρότερες αποστάσεις chip-to-solder-ball, παρέχοντας ανώτερη απόδοση σε εφαρμογές υψηλής συχνότητας.

Πακέτο τεχνολογίας (PoP)

Το Package on Package (PoP) αντιπροσωπεύει μια τεχνολογία στοίβασης που ενσωματώνει πολλά τσιπ ή συστατικά σε ένα ενιαίο πακέτο.Συσκευές για την κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευώνΑυτή η προσέγγιση μειώνει σημαντικά τις απαιτήσεις χώρου PCB, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα τα προβλήματα ακεραιότητας σήματος, βελτιώνοντας έτσι τη συνολική απόδοση του πίνακα.

Πλεονεκτήματα του PoP:

• Μειωμένο μέγεθος στοιχείων
• Λιγότερα συνολικά κόστη
• Απλοποιημένη πολυπλοκότητα πλακέτων κυκλωμάτων

Μεταξύ όλων των τύπων συσκευασίας, το BGA παραμένει η πιο δημοφιλής επιλογή της βιομηχανίας για συσκευές υψηλής I/O.

Βασικά χαρακτηριστικά των συσκευασιών BGA

Η ευρεία υιοθέτηση των συσκευασιών BGA οφείλεται στα αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά τους:

• Μεγάλος αριθμός καρφίτσες:Χρησιμοποιεί πολυάριθμες καρφίτσες I/O για πολύπλοκα σχέδια κυκλωμάτων
• Κανένα πρόβλημα με την κάμψη των καρφίτσες:Οι συνδέσεις με σφαίρες συγκόλλησης εξαλείφουν τα παραδοσιακά προβλήματα παραμόρφωσης καρφίτσες
• Υψηλή πυκνότητα διασύνδεσης:Η στενή διάταξη σφαίρας συγκόλλησης επιτρέπει μεγαλύτερη μικροποίηση
• Μειωμένος χώρος επιφάνειας:Καταλαμβάνει μικρότερη έκταση από άλλες συσκευασίες με ισοδύναμο αριθμό I/O
• Χαμηλή επαγωγικότητα:Σύντομες διαδρομές σύνδεσης βελτιώνουν την ποιότητα του σήματος
• Ιδιότητες αυτοπροσαρμογής:Η επιφανειακή ένταση των λιώσιμων σφαιρών συγκόλλησης διορθώνει αυτόματα την τοποθέτηση κατά την επανεξέταση
• Χαμηλή θερμική αντίσταση:Βελτιώνει την απώλεια θερμότητας για την πρόληψη της υπερθέρμανσης

Ποικιλίες συσκευασίας BGA

Η αγορά προσφέρει διάφορους τύπους συσκευασιών BGA, μεταξύ των οποίων:

• Πλαστικά BGA (PBGA):Χαρακτηριστικά: πλαστική ενσωμάτωση, υποστρώματα από υαλοεποξικό λαμινίτη και χαραγμένα ίχνη χαλκού με προκαθορισμένες σφαίρες συγκόλλησης
• Υψηλής θερμικής απόδοσης BGA (HLPBGA):Περιέχει μεταλλικά καπάκια για βελτιωμένη διάχυση θερμότητας με χαμηλό προφίλ
• Ταινία BGA (TBGA):Χρησιμοποιεί ευέλικτα υποστρώματα με εξαιρετικές ηλεκτρικές και μηχανικές ιδιότητες
• Επικαιροποιημένη συσκευή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας:Σχεδιασμένα για εφαρμογές υψηλής ισχύος με ανώτερη θερμική διαχείριση

Διαδικασίες συγκόλλησης BGA

Κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης των PCB, τα εξαρτήματα BGA υποβάλλονται σε συγκόλληση σε φούρνους επανασύνδεσης όπου οι σφαίρες συγκόλλησης λιώνουν για να σχηματίσουν ηλεκτρικές συνδέσεις.

Κριτικές σκέψεις για τη συγκόλληση:

• Η επαρκής θέρμανση εξασφαλίζει την πλήρη τήξη όλων των σφαιρών συγκόλλησης για αξιόπιστες συνδέσεις
• Η επιφανειακή τάση διατηρεί την ευθυγράμμιση του πακέτου μέχρι την στερεοποίηση της συγκόλλησης
• Η ακριβής σύνθεση του κράματος συγκόλλησης και ο έλεγχος της θερμοκρασίας αποτρέπουν τη συγχώνευση μπάλας διατηρώντας παράλληλα το διαχωρισμό

Κοινή επιθεώρηση BGA

Η συμβατική οπτική επιθεώρηση δεν μπορεί να αξιολογήσει κρυμμένες αρθρώσεις συγκόλλησης BGA κάτω από τα εξαρτήματα.δεδομένου ότι επαληθεύει μόνο την αγωγιμότητα κατά τη δοκιμή χωρίς να προβλέπει τη μακροζωία των αρθρώσεων.

Έλεγχος ακτίνων Χ:

Η τεχνολογία ακτινογραφίας επιτρέπει τη μη καταστροφική εξέταση των κρυμμένων συνδέσεων συγκόλλησης.προσφέροντας διάφορες μεθοδολογίες δοκιμών, συμπεριλαμβανομένου του εγχειριδίου, αυτοματοποιημένη οπτική επιθεώρηση (AOI) και αυτοματοποιημένη επιθεώρηση με ακτίνες Χ.

Διαδικασίες επανεπεξεργασίας BGA

Τα ελαττωματικά εξαρτήματα BGA απαιτούν προσεκτική αφαίρεση με τοπική θέρμανση για να λιώσουν οι υποκείμενες ενώσεις συγκόλλησης.και μηχανισμοί ανύψωσης με κενόΟ ακριβής θερμικός έλεγχος προστατεύει τα γειτονικά εξαρτήματα κατά τη διάρκεια των διαδικασιών επανεργασίας.

Συμπεράσματα

Τα εξαρτήματα BGA έχουν κερδίσει ευρεία υιοθέτηση στη βιομηχανία ηλεκτρονικών προϊόντων τόσο για μαζική παραγωγή όσο και για εφαρμογές πρωτότυπων.Η συσκευασία BGA διαχειρίζεται αποτελεσματικά την πολυπλοκότητα της διάταξης, ενώ προσφέρει υψηλότερους αριθμούς I/O σε περιορισμένους χώρους, συμπαγείς ηλεκτρονικούς σχεδιασμούς.