El paquete BGA (Ball Grid Array), es decir, el paquete de matriz de rejilla de bolas, consiste en formar una serie de bolas de soldadura en la parte inferior del sustrato del paquete como terminal de E/S del circuito y la placa de circuito impreso (PCB). El dispositivo empaquetado con esta tecnología es un dispositivo de montaje en superficie. En comparación con los dispositivos tradicionales con patas (LeadedDe~ce como QFP, PLCC, etc.), los dispositivos empaquetados BGA tienen las siguientes características.
1) Hay muchas E/S. El número de E/S de un dispositivo encapsulado BGA está determinado principalmente por el tamaño del encapsulado y el paso de las bolas de soldadura. Dado que las bolas de soldadura del paquete BGA están dispuestas en una matriz debajo del sustrato del paquete, se puede aumentar considerablemente el número de E/S del dispositivo, se puede reducir el tamaño del paquete y se puede reducir el espacio ocupado por el conjunto. salvado. Normalmente, el tamaño del paquete se puede reducir en más del 30% con la misma cantidad de clientes potenciales. Por ejemplo: CBGA-49, BGA-320 (paso 1,27 mm) en comparación con PLCC-44 (paso 1,27 mm) y MOFP-304 (paso 0,8 mm), respectivamente, el tamaño del paquete se reduce un 84 % y un 47 %.
2) Mayor rendimiento de colocación, lo que potencialmente reduce los costos. Las clavijas de los dispositivos QFP y PLCC tradicionales están distribuidas uniformemente alrededor del cuerpo del paquete y los pasos de las clavijas son 1,27 mm, 1,0 mm, 0,8 mm, 0,65 mm y 0,5 mm. Cuando el número de E/S aumenta, su tono debe volverse cada vez más pequeño. Y cuando el paso <0,4 mm, la precisión del equipo SMT es difícil de cumplir con los requisitos. Además, los pasadores conductores se deforman fácilmente, lo que da como resultado un aumento en la tasa de fallas en la colocación. Las bolas de soldadura de su dispositivo BGA están distribuidas en la parte inferior del sustrato en forma de matriz, que puede organizar más números de E/S. El paso de bola de soldadura estándar es de 1,5 mm, 1,27 mm, 1,0 mm y el paso fino BGA (BGA impreso, también conocido como CSP-BGA, cuando el paso de las bolas de soldadura es <1,0 mm, se puede clasificar como paquete CSP). son 0,8 mm, 0,65 mm, 0,5 mm y algunos equipos de proceso SMT actuales son compatibles y su tasa de falla de colocación es <10 ppm.
3) La superficie de contacto entre las bolas de soldadura dispuestas del BGA y el sustrato es grande y corta, lo que favorece la disipación del calor.
4) Los pines de las bolas de soldadura del conjunto BGA son muy cortos, lo que acorta la ruta de transmisión de la señal y reduce la inductancia y resistencia del cable, mejorando así el rendimiento del circuito.
5) La coplanaridad del terminal de E/S obviamente mejora y la pérdida causada por una mala coplanaridad en el proceso de ensamblaje se reduce considerablemente.
6) BGA es adecuado para envases MCM, que pueden lograr la alta densidad y el alto rendimiento de MCM.
7) Tanto BGA como ~BGA son más firmes y confiables que los circuitos integrados en paquetes con forma de clavija de paso fino.
Beneficios y aplicaciones del ensamblaje BGA
¿Por qué consideramos que el embalaje BGA es una tecnología de ensamblaje avanzada? Porque el ensamblaje BGA muestra muchas ventajas en productos de PCB de alta densidad. En primer lugar, los componentes BGA permiten empaquetar circuitos integrados con cientos de pines en paquetes pequeños, integrando más funciones y ocupando menos espacio. En segundo lugar, los paquetes BGA tienen excelentes propiedades eléctricas y conductividad térmica. En tercer lugar, su mejor soldabilidad conduce a buenos rendimientos de fabricación. Debido a estas ventajas, los componentes BGA se han utilizado ampliamente en la industria LED, la industria médica, la tecnología inalámbrica y de telecomunicaciones, el ejército, el aeroespacial y los satélites, entre otros.
Nuestro proceso de inspección BGA
Los paquetes BGA son difíciles de inspeccionar para determinar la calidad de la soldadura porque las bolas de soldadura están debajo del troquel. Los métodos ópticos tradicionales no pueden determinar si una unión soldada está defectuosa o vacía. Si hay componentes BGA en el ensamblaje SMT, generalmente utilizamos una combinación de pruebas eléctricas, escaneo de límites y pruebas automáticas de rayos X para mejorar la precisión de las pruebas.
Nuestras capacidades de ensamblaje BGA
Hay varios tipos de paquetes de BGA y su estructura de contorno es cuadrada o rectangular. Según la disposición de las bolas de soldadura, se puede dividir en tipo periférico, tipo escalonado y tipo BGA de matriz completa. Según los diferentes sustratos, se puede dividir en tres tipos: PBGA (matriz de bolas de soldadura de plástico Plasticball Zddarray), CBGA (matriz de bolas de soldadura de cerámica ceramicballSddarray), TBGA (matriz de rejilla de bolas de cinta)
1.Paquete PBGA (matriz de bolas de plástico)
Paquete PBGA, que utiliza laminado de resina/vidrio BT como sustrato, plástico (compuesto de moldeo epoxi) como material de sellado y las bolas de soldadura son soldadura eutéctica 63Sn37Pb o soldadura cuasi-eutéctica 62Sn36Pb2Ag (algunos fabricantes han utilizado soldadura sin plomo). la conexión entre la bola de soldadura y el cuerpo del paquete no requiere el uso de soldadura adicional. Hay algunos paquetes PBGA con estructura de cavidad, que se dividen en cavidad hacia arriba y cavidad hacia abajo. Este tipo de PBGA con cavidad sirve para mejorar su rendimiento de disipación de calor. Se llama BGA mejorado térmicamente, conocido como EBGA, y algunos también se llaman CPBGA (Cavity Plastic Ball Array). Las ventajas del paquete PBGA kaging son los siguientes:
1) Buena coincidencia térmica con la placa PCB (placa de circuito impreso, generalmente placa FR-4). El coeficiente de expansión térmica (CTE) del laminado de resina/vidrio BT en la estructura PBGA es de aproximadamente 14 ppm/°C, y el de la placa PCB es de aproximadamente 17 ppm/cC. El CTE de los dos materiales es relativamente cercano, por lo que la adaptación térmica es buena.
2) En el proceso de soldadura por reflujo, el efecto de autoalineación de las bolas de soldadura, es decir, la tensión superficial de las bolas de soldadura fundidas, se puede utilizar para cumplir con los requisitos de alineación de las bolas y almohadillas de soldadura.
3) Bajo costo.
4) Buenas propiedades eléctricas.
La desventaja del embalaje PBGA es que es sensible a la humedad y no es adecuado para el embalaje de dispositivos con altos requisitos de hermeticidad y alta confiabilidad.
2.Paquete CBGA (matriz de bolas cerámicas)
Entre las series de envases BGA, CBGA tiene la historia más larga. Su sustrato es una cerámica multicapa y la cubierta metálica está soldada al sustrato con soldadura selladora para proteger el chip, los cables y las almohadillas. El material de la bola de soldadura es soldadura eutéctica de alta temperatura 10Sn90Pb, y la conexión entre la bola de soldadura y el paquete debe utilizar soldadura eutéctica de baja temperatura 63Sn37Pb. Los pasos de bola de soldadura estándar son 1,5 mm, 1,27 mm y 1,0 mm.
Las ventajas del paquete CBGA (Ceramic Ball Array) son las siguientes:
1) Buena estanqueidad y alta resistencia a la humedad, por lo que la confiabilidad a largo plazo de los componentes empaquetados es alta.
2) En comparación con los dispositivos PBGA, las características de aislamiento eléctrico son mejores.
3) En comparación con los dispositivos PBGA, la densidad del embalaje es mayor.
4) El rendimiento de disipación de calor es mejor que el de la estructura PBGA.
Las desventajas del embalaje CBGA son:
1) Debido a la gran diferencia entre el coeficiente de expansión térmica (CTE) del sustrato cerámico y la placa PCB (el CTE del sustrato cerámico A1203 es de aproximadamente 7 ppm/cC, y el CTE de la placa PCB es de aproximadamente 17 ppm/cC ), la coincidencia térmica es deficiente y la fatiga de la unión soldada es la razón principal del modo de falla.
2) En comparación con los dispositivos PBGA, el costo de embalaje es alto.
3) Mayor dificultad en la alineación de la bola de soldadura en el borde del paquete.
3. Matriz de rejilla de columnas cerámicas CCGA (ceramiccolumnSddarray)
CCGA es una versión mejorada de CBGA. La diferencia entre los dos es que CCGA utiliza una columna de soldadura con un diámetro de 0,5 mm y una altura de 1,25 mm ~ 2,2 mm para reemplazar la bola de soldadura de 0,87 mm de diámetro en CBGA para mejorar la resistencia a la fatiga de sus uniones de soldadura. Por lo tanto, la estructura columnar puede aliviar mejor el esfuerzo cortante entre el soporte cerámico y la placa PCB causado por el desajuste térmico.
4.TBGA (matriz de bolas de cinta)
TBGA es una estructura con una cavidad. Hay dos formas de interconectar el chip y el sustrato del paquete TBGA: unión de chip invertido y unión de cables. Estructura de unión de chip invertido; el chip está unido mediante un chip invertido a la cinta portadora flexible de cableado multicapa; las bolas de soldadura del conjunto periférico utilizadas como terminales de E/S del circuito se instalan debajo de la cinta portadora flexible; su gruesa cubierta de sellado también es un disipador de calor (disipador de calor) y también desempeña un papel en el fortalecimiento del paquete, de modo que las bolas de soldadura debajo del sustrato flexible tengan una mejor coplanaridad.
Las ventajas de TBGA son las siguientes:
1) El rendimiento de coincidencia térmica de la cinta portadora flexible del cuerpo del paquete y la placa PCB es relativamente bajo.
2) La autoalineación de las bolas de soldadura se puede utilizar en el proceso de soldadura por reflujo.
La tensión superficial de las bolas de soldadura impresas se utiliza para lograr los requisitos de alineación de las bolas de soldadura y las almohadillas.
3) Es el paquete BGA más económico.
4) El rendimiento de disipación de calor es mejor que el de la estructura PBGA.
Las desventajas de TBGA son las siguientes:
1) Sensible a la humedad.
2) Las combinaciones multinivel de diferentes materiales tienen un efecto adverso sobre la fiabilidad.
