Што такое масіў шаравай сеткі (BGA)?Перавагі, тыпы, працэс зборкі
2024-09-09 2619

Пакеты Ball Grid (BGA) сталі вельмі папулярнымі ў электроніцы, асабліва для павярхоўных інтэграваных схем (SMD ICS), якія маюць патрэбу ў шматлікіх злучэннях у невялікай прасторы.У адрозненне ад старых канструкцый, якія размяшчаюць злучэнні па краях чыпа, BGA выкарыстоўвае ніжнюю частку чыпа для злучэння.Гэта палягчае распрацоўку друкаваных плат (ПХБ), зніжаючы беспарадак і дазваляючы больш кампактныя макеты.У гэтым артыкуле вывучаецца, чаму пакеты BGA аддаюць перавагу, перавагі, якія яны прапануюць, іёны Variat праектаў BGA і праблемы, якія сутыкаюцца падчас зборкі і перапрацоўкі.Няхай гэта будзе ў спажывецкай электронікі ці прамысловых дадатках, тэхналогія BGA паляпшае дызайн і вытворчасць схемы.

Каталог

Малюнак 1: масіў шаравай сеткі (BGA)

Чаму пакеты шаравых сетак (BGA) аддаюць перавагу?

Масіў шаравай сеткі (BGA)-гэта тып павярхоўнай упакоўкі, якая выкарыстоўваецца для інтэграваных схем (ICS).У ім прадстаўлены шарыкі паяння на ніжняй баку чыпа, а не традыцыйныя штыфты, што робіць яго ідэальным для прылад, якія маюць патрэбу ў высокай шчыльнасці злучэння ў невялікай прасторы.Пакеты Ball Grid (BGA) уяўляюць сабой значнае паляпшэнне ў параўнанні з дызайнам старэйшага квадрата (QFP) у вытворчасці электронікі.QFP, з іх тонкімі і шчыльна размешчанымі штыфтамі, уразлівыя да выгібу або разрыву.Гэта робіць рамонт складаным і дарагім, асабліва для схем са шматлікімі шпількамі.

Цесна ўпакаваныя штыфты на QFP таксама ствараюць праблемы падчас распрацоўкі друкаваных плат (ПХБ).Вузкі прамежак можа выклікаць перагрузку дарожкі, што абцяжарвае эфектыўнасць руху злучэнняў.Гэта перагрузка можа нанесці шкоду макету, і прадукцыйнасці ланцуга.Больш за тое, дакладнасць, неабходная для паяння штыфтаў QFP, павялічвае рызыку стварэння непажаданых мастоў паміж штыфтамі, што патэнцыйна выклікае няспраўнасць схемы.

Пакеты BGA вырашаюць многія з гэтых пытанняў.Замест далікатных штыфтоў, BGAS выкарыстоўвае паяльныя шарыкі, размешчаныя пад чыпам, што зніжае верагоднасць фізічных пашкоджанняў і дазваляе атрымаць больш прасторны, менш перагружаны дызайн друкаванай платы.Гэты макет палягчае выраб, а таксама павышае надзейнасць паяльных суставаў.У выніку BGAS стаў галіновым стандартам.Выкарыстоўваючы спецыялізаваныя інструменты і метады, тэхналогія BGA не толькі спрашчае працэс вытворчасці, але і павышае агульную канструкцыю і прадукцыйнасць электронных кампанентаў.

Перавагі тэхналогіі масіва Ball Grid (BGA)

Тэхналогія масіва Ball Grid (BGA) пераўтварыла спосаб спакавання інтэграваных схем (ICS).Гэта прыводзіць да паляпшэння як функцыянальнасці, так і ў эфектыўнасці.Гэтыя ўдасканаленні не толькі ўпарадкавалі вытворчы працэс, але і прыносяць карысць прадукцыйнасці прылад з выкарыстаннем гэтых схем.

Малюнак 2: Масіў шаравай сеткі (BGA)

Адным з пераваг упакоўкі BGA з'яўляецца эфектыўнае выкарыстанне прасторы на друкаваных дошках (ПХБ).Традыцыйныя пакеты размяшчаюць злучэнні па краях чыпа, займаючы больш месца.Пакеты BGA, аднак, размяшчаюць паяльныя шары пад чыпам, які вызваляе каштоўную прастору на дошцы.

BGA таксама прапануюць цудоўныя цеплавыя і электрычныя характарыстыкі.Канструкцыя дазваляе забяспечыць харчаванне і наземныя плоскасці, зніжаючы індуктыўнасць і забяспечваючы больш чыстыя электрычныя сігналы.Гэта прыводзіць да паляпшэння цэласнасці сігналу, што важна ў хуткасных прыкладаннях.Акрамя таго, макет пакетаў BGA палягчае лепшае рассейванне цяпла, прадухіляючы перагрэў у электроніцы, якая вырабляе шмат цяпла падчас працы, напрыклад, працэсары і графічныя карты.

Працэс зборкі для пакетаў BGA таксама больш просты.Замест таго, каб мець патрэбу ў паянным малюсенькім штыфтам уздоўж краю чыпа, паяльныя шары пад пакетам BGA забяспечваюць больш надзейнае і надзейнае злучэнне.Гэта прыводзіць да меншай колькасці дэфектаў падчас вытворчасці і спрыяе павышэнню эфектыўнасці вытворчасці, асабліва ў масавых вытворчых умовах.

Яшчэ адна перавага тэхналогіі BGA - гэта яго здольнасць падтрымліваць стройныя канструкцыі прылад.Пакеты BGA танчэй, чым старыя канструкцыі чыпаў, што дазваляе вытворцам ствараць больш вытанчаныя і кампактныя прылады, не прыносячы шкоды прадукцыйнасці.Гэта асабліва важна для партатыўнай электронікі, такіх як смартфоны і ноўтбукі, дзе памер і вага з'яўляюцца крытычнымі фактарамі.

У дадатак да іх кампактнасці, пакеты BGA палягчаюць тэхнічнае абслугоўванне і рамонт.Больш буйныя папоі пад чыпам спрашчаюць працэс перапрацоўкі або абнаўлення платы, што можа падоўжыць тэрмін службы прылады.Гэта выгадна для высокатэхналагічнага абсталявання, якое патрабуе доўгатэрміновай надзейнасці.

У цэлым спалучэнне дызайну для эканоміі прасторы, павышэння прадукцыйнасці, спрошчанага вытворчасці і больш простых рамонтаў зрабіла тэхналогію BGA пераважным выбарам для сучаснай электронікі.Будзь у спажывецкіх прыладах ці прамысловых прыкладаннях, BGAS прапануе надзейнае і эфектыўнае рашэнне для сённяшніх складаных электронных патрабаванняў.

Разуменне пакета масіва Ball Grid (BGA)

У адрозненне ад метаду старэйшага квадрачнага пакета (QFP), які злучае штыфты ўздоўж краёў чыпа, BGA выкарыстоўвае ніжнюю частку чыпа для злучэння.Гэты макет вызваляе прастору і дазваляе больш эфектыўна выкарыстоўваць дошку, пазбягаючы абмежаванняў, звязаных з памерам штыфта і прамежкам.

У пакеце BGA злучэнні размешчаны ў сетцы пад чыпам.Замест традыцыйных штыфтоў для фарміравання злучэнняў выкарыстоўваюцца невялікія шарыкі.Гэтыя шарыкі прыпой супадаюць з адпаведнымі меднымі накладкамі на друкаванай плаце (друкаванай плаце), ствараючы стабільныя і надзейныя кропкі кантакту пры ўсталёўцы чыпа.Гэтая структура не толькі паляпшае трываласць злучэння, але і спрашчае працэс зборкі, бо выраўноўванне і паянне кампанентаў больш простая.

Адным з пераваг пакетаў BGA з'яўляецца іх здольнасць больш эфектыўна кіраваць цяплом.Зніжаючы цеплавы супраціў паміж крэмнійным чыпам і друкаванай платай, BGAS дапамагае больш эфектыўна рассейваць цяпло.Гэта асабліва важна ў высокапрадукцыйнай электронікі, дзе кіраванне цяплом важна для падтрымання стабільнай працы і пашырэння тэрміну службы кампанентаў.

Яшчэ адна перавага - гэта карацейшыя адвядзенні паміж чыпам і дошкай, дзякуючы макету на ніжняй частцы носьбіта чыпа.Гэта мінімізуе індуктыўнасць свінцу, павышаючы цэласнасць сігналу і агульную прадукцыйнасць.Такім чынам, гэта робіць пакеты BGA пераважным варыянтам для сучасных электронных прылад.

Розныя варыянты пакетаў бальнай сеткі (BGA)

Малюнак 3: Пакет масіў шаравай сеткі (BGA)

Тэхналогія ўпакоўкі Ball Grid (BGA) развівалася для задавальнення розных патрэбаў сучаснай электронікі, ад прадукцыйнасці і кошту да памеру і кіравання цяпла.Гэтыя разнастайныя патрабаванні прывялі да стварэння некалькіх варыянтаў BGA.

Масіў шаравага масіва з масівам (MAPBGA) прызначаны для прылад, якія не патрабуюць экстрэмальных характарыстык, але ўсё яшчэ маюць патрэбу ў надзейнасці і кампактнасці.Гэты варыянт эканамічна эфектыўны, з нізкай індуктыўнасцю, што дазваляе лёгка мацаваць.Яго невялікі памер і даўгавечнасць робяць яго практычным выбарам для шырокага спектру электронікі з нізкай і сярэдняй эфектыўнасці.

Для больш патрабавальных прылад пластыкавы масіў сеткі (PBGA) прапануе пашыраныя функцыі.Як і MAPBGA, ён забяспечвае нізкую індуктыўнасць і лёгкае мацаванне, але з даданымі меднымі пластамі ў падкладцы для апрацоўкі больш высокіх патрабаванняў магутнасці.Гэта робіць PBGA добра падыходзіць для прылад сярэдняга і высокага ўзроўню, якія маюць патрэбу ў больш эфектыўным рассейванні магутнасці, захоўваючы пры гэтым надзейную надзейнасць.

Пры кіраванні цяплом выклікае заклапочанасць, тэрмічна ўзмоцнены пластыкавы масіў шаравай сеткі (TEPBGA) пераўзыходзіць.Ён выкарыстоўвае тоўстыя медныя плоскасці ў сваім субстраце, каб эфектыўна адцягнуць цяпло ад мікрасхемы, гарантуючы, што тэрмічна адчувальныя кампаненты працуюць пры пікавых характарыстыках.Гэты варыянт ідэальна падыходзіць для прыкладанняў, дзе эфектыўнае цеплавое кіраванне з'яўляецца галоўным прыярытэтам.

Масіў сеткі для стужкі (TBGA) прызначаны для высокапрадукцыйных прыкладанняў, дзе патрабуецца цудоўнае кіраванне цяпла, але прастора абмежаваная.Яго цеплавыя характарыстыкі выключныя без неабходнасці вонкавага радыятара, што робіць яго ідэальным для кампактных зборкі ў высокакласных прыладах.

У сітуацыях, калі прастора асабліва стрымліваецца, тэхналогія Package (POP) прапануе інавацыйнае рашэнне.Гэта дазваляе ўкладваць некалькі кампанентаў, напрыклад, размяшчэнне модуля памяці непасрэдна зверху працэсара, максімальна павялічваючы функцыянальнасць у вельмі невялікім слядах.Гэта робіць поп вельмі карысным у прыладах, дзе прастора знаходзіцца на прэміі, напрыклад, смартфоны ці планшэты.

Для прылад ультра-кампактнасці варыянт Microbga даступны на пляцоўках памерам 0,65, 0,75 і 0,8 мм.Яго малюсенькі памер дазваляе яму ўпісацца ў густа ўпакаваную электроніку, што робіць яго пераважным варыянтам для высока інтэграваных прылад, дзе кожны міліметр лічыцца.

Кожны з гэтых варыянтаў BGA дэманструе адаптацыю тэхналогіі BGA, забяспечваючы індывідуальныя рашэнні для задавальнення пастаянна змяняюцца патрабаванняў электронікі.Няхай гэта будзе эканамічная эфектыўнасць, цеплавое кіраванне або аптымізацыя прасторы, існуе пакет BGA, які практычна для любога прыкладання.

Працэс зборкі шаравай сеткі (BGA)

Калі ўпершыню былі ўведзены пакеты масіва Ball Grid (BGA), былі праблемы з нагоды таго, як іх сабраць надзейна.Пакеты традыцыйных тэхналогій павярхоўнага мацавання (SMT) мелі даступныя пракладкі для зручнага паяння, але BGAS прадставіў іншую праблему з -за таго, што іх злучэнні знаходзяцца пад пакетам.Гэта выклікала сумневы наконт таго, ці можна БГГ надзейна спаяцца падчас вытворчасці.Аднак гэтыя праблемы былі хутка спынены, калі было выяўлена, што стандартныя метады паяння рэфлета былі вельмі эфектыўнымі пры зборцы БГА, што прыводзіць да стабільна надзейных суставаў.

Малюнак 4: Зборка масіва шаравай сеткі

Працэс паяння BGA абапіраецца на дакладны кантроль тэмпературы.Падчас паяння накрыцця ўся зборка награваецца раўнамерна, уключаючы паяльныя шарыкі пад пакетам BGA.Гэтыя паяльныя шарыкі загадзя пакрытыя з дакладнай колькасцю прыпоя, неабходнай для злучэння.Па меры павышэння тэмпературы прыпой растае і ўтварае злучэнне.Павярхоўнае нацяжэнне дапамагае пакету BGA самастойна вывесці сябе з адпаведнымі калодкамі на плаце.Павярхоўнае нацяжэнне дзейнічае як кіраўніцтва, гарантуючы, што паяльныя шары засталіся на месцы падчас фазы нагрэву.

Па меры астуджэння прыпоя ён праходзіць праз кароткую фазу, калі ён застаецца часткова расплаўлены.Гэта важна для таго, каб кожны мяч прыпой размясціўся ў правільным становішчы, не зліваючыся з суседнімі шарамі.Спецыфічны сплаў, які выкарыстоўваецца для прыпоя і кантраляванага працэсу астуджэння, забяспечваюць правільна ўтвараюцца паяны і падтрымліваюць падзелу.Гэты ўзровень кантролю дапамагае для поспеху зборкі BGA.

На працягу многіх гадоў метады, якія выкарыстоўваюцца для зборкі пакетаў BGA, былі ўдакладнены і стандартызаваны, што робіць іх неад'емнай часткай сучаснай вытворчасці электронікі.Сёння гэтыя працэсы зборкі лёгка ўключаны ў вытворчыя лініі, і першапачатковыя праблемы з нагоды надзейнасці БГА ў значнай ступені зніклі.У выніку пакеты BGA цяпер лічацца надзейным і эфектыўным выбарам для электронных дызайнаў, якія прапануюць даўгавечнасць і дакладнасць для складанай схемы.

Праблемы і рашэнні

Адной з асноўных праблем з прыладамі Ball Grid (BGA) з'яўляецца тое, што паяныя злучэнні схаваны пад чыпам.Гэта робіць іх немагчымым візуальна агледзець пры дапамозе традыцыйных аптычных метадаў.Гэта першапачаткова выклікала занепакоенасць з нагоды надзейнасці сходаў BGA.У адказ вытворцы дапрацавалі свае працэсы паяння, гарантуючы, што цяпло раўнамерна наносіцца на зборку.Гэта раўнамернае размеркаванне цяпла неабходна для правільнага плаўлення ўсіх паяльных шароў і забеспячэння цвёрдых злучэнняў у кожнай кропцы ў сетцы BGA.

Хоць электрычнае выпрабаванне можа пацвердзіць, ці функцыянуе прылада, гэтага недастаткова, каб гарантаваць доўгатэрміновую надзейнасць.Падключэнне можа здацца электрычна абгрунтаваным падчас першапачатковых выпрабаванняў, але калі прыпой будзе слабым або няправільна ўтвораным, гэта можа з часам праваліцца.Для вырашэння гэтага рэнтгенаўскага праверкі стала метадам праверкі цэласнасці суставаў BGA.Рэнтгенаўскія прамяні даюць падрабязны погляд на паяныя злучэнні пад чыпам, што дазваляе тэхнікам выяўляць любыя патэнцыйныя праблемы.Пры правільных наладах цяпла і дакладных метадаў паяння, BGA звычайна дэманструюць якасныя суставы, павышаючы агульную надзейнасць зборкі.

Перапрацоўка дошак, абсталяваных BGA

Перапрацоўка дошкі, якая выкарыстоўвае BGAS, можа быць далікатным і складаным працэсам, часта патрабуючы спецыялізаваных інструментаў і метадаў.Першы крок у перапрацоўцы прадугледжвае выдаленне няспраўнай BGA.Гэта робіцца шляхам нанясення лакалізаванага цяпла непасрэдна да прыпоя пад чыпам.Спецыялізаваныя станцыі перапрацоўкі абсталяваны інфрачырвонымі абагравальнікамі, каб старанна награваць BGA, тэрмапары для кантролю за тэмпературай і вакуумным інструментам, каб падняць чып, калі прыпой растане.Важна кантраляваць нагрэў так, каб паўплывала толькі BGA, прадухіляючы пашкоджанне бліжэйшых кампанентаў.

Рамонт і пераадоленне BGAS

Пасля таго, як BGA быў выдалены, яго можна альбо замяніць новым кампанентам, альбо, у некаторых выпадках, адрамантаваны.Агульны метад рамонту - гэта перабор, які прадугледжвае замену паяльных шароў на BGA, які па -ранейшаму функцыянальны.Гэта эканамічны варыянт для дарагіх чыпаў, бо дазваляе паўторна выкарыстоўваць кампанент, а не выкідваць.Шмат кампаній прапануюць спецыялізаваныя паслугі і абсталяванне для BGA Recalling, дапамагаючы падоўжыць тэрмін службы каштоўных кампанентаў.

Нягледзячы на ​​раннія занепакоенасць у сувязі з цяжкасцю праверкі суставаў BGA, тэхналогія дасягнула значных поспехаў.Інавацыі ў дызайне друкаванай платы (PCB), удасканаленыя метады паяння, такія як інфрачырвоны рэфлоу, і інтэграцыя надзейных метадаў рэнтгенаўскага праверкі, усё спрыяла вырашэнню першапачатковых праблем, звязаных з BGAS.Акрамя таго, дасягненні ў галіне перапрацоўкі і метадаў рамонту забяспечылі, каб BGAs можна было надзейна выкарыстоўваць у шырокім дыяпазоне прыкладанняў.Гэтыя паляпшэнні павялічылі якасць і надзейнасць прадуктаў, якія ўключаюць тэхналогію BGA.

Выснова

Прыняцце пакетаў масіва Ball Grid (BGA) у сучаснай электронікі было абумоўлена іх шматлікімі перавагамі, у тым ліку цудоўным цеплавым кіраваннем, зніжэннем складанасці зборкі і эканоміі прасторы.Пераадоленне першапачатковых праблем, такіх як схаваныя паяльныя суставы і перапрацоўка цяжкасцей, тэхналогія BGA стала пераважным выбарам у розных прыкладаннях.Ад кампактных мабільных прылад да высокапрадукцыйных вылічальных сістэм, пакеты BGA забяспечваюць надзейнае і эфектыўнае рашэнне для сённяшняй складанай электронікі.