Entendiendo LGA

El método Land Grid Array (LGA) es una forma innovadora de conectar componentes electrónicos, que presenta una red de almohadillas de contacto en un lado de la PCB (placa de circuito impreso). Esta red no viene con soldadura ya aplicada, lo que prepara el escenario para un proceso de conexión único. Al aplicar pasta de soldadura a la PCB y luego calentarla (un proceso conocido como soldadura por reflujo), se forma una unión segura entre el módulo LGA y la PCB.

La génesis de LGA

La tecnología LGA, con su intrincada red de contactos, surge como una solución ejemplar para los circuitos integrados modernos que exigen un mayor número de conexiones de entrada/salida. A diferencia del empaque Ball Grid Array (BGA), que se basa en bolas de soldadura, LGA utiliza un enfoque de contacto directo, lo que garantiza un perfil más bajo y una conexión más estable.

Consideraciones de diseño y ensamblaje de LGA

1. Los LGA, al tener menos volumen de soldadura, se enfrían más rápidamente, lo que da lugar a una estructura de grano entrelazada única, a diferencia de la estructura de «bola de playa» que se ve en las uniones BGA.
2. Para abordar aún más la integridad de las uniones de soldadura, el tipo de patrón de tierra utilizado juega un papel crucial. Las almohadillas sin máscara definida por soldadura (NSMD), que cuentan con aberturas de máscara de soldadura más grandes que las almohadillas de PCB, son efectivas para minimizar los huecos. Por el contrario, las almohadillas Solder Mask Defined (SMD), con aberturas más pequeñas, son recomendables cuando la durabilidad frente a impactos físicos es fundamental, como en los dispositivos portátiles.
3. El diseño de la plantilla de soldadura es crucial para los dispositivos LGA, donde las aberturas de la máscara de soldadura deben reflejar con precisión la parte inferior del dispositivo. Esto garantiza que las tierras de la PCB se alineen perfectamente con las tierras del dispositivo.

Inspección de juntas de soldadura LGA

1. Para garantizar los mejores resultados al soldar módulos en placas base, es fundamental cumplir con prácticas de ensamblaje específicas. La utilización de imágenes de rayos X permite una visión clara de las conexiones de las almohadillas LGA en el módulo y la placa base, revelando los intrincados enlaces de soldadura y cualquier vacío presente dentro de las almohadillas de soldadura. Estos huecos, aunque inevitables, normalmente ocupan entre el 5 y el 10 % del área de la plataforma, aunque en algunos casos pueden alcanzar hasta el 40 %.
2. Antes del montaje, los módulos se secan cuidadosamente y se sellan en bolsas resistentes a la humedad para evitar la desgasificación durante la soldadura, lo que de otro modo podría aumentar la formación de huecos en las uniones de soldadura. Este paso es especialmente crítico si los módulos han estado expuestos a un ambiente húmedo y requiere seguir el estándar JEDEC J-STD-033 para horneado.
3. Es esencial optar por una soldadura en pasta con alta actividad de fundente y excelentes propiedades humectantes, ya que limpia rápidamente las superficies de las almohadillas y permite que los gases escapen antes de que la soldadura se solidifique.
4. El diseño de la plantilla de serigrafía debe reflejar la configuración recomendada para el componente, con un espesor típico que oscila entre 4 y 8 mils (100-200 µm). Es posible que sea necesario realizar ajustes en las aberturas de la plantilla para evitar puentes de soldadura o salpicaduras, lo que mejora la calidad de las uniones de soldadura.
5. Generalmente se prefiere un proceso de reflujo de rampa-reflujo-rampa sobre un enfoque de rampa directa debido a su eficacia para minimizar los huecos en las uniones de soldadura al permitir más tiempo para que escapen los gases. Es necesario un control cuidadoso de la rampa de temperatura para evitar puentes de soldadura o salpicaduras. Para la soldadura de aleaciones SAC, una velocidad de enfriamiento rápida puede mejorar la confiabilidad de la unión al promover una microestructura específica dentro de la soldadura

Decidir entre BGA y LGA para PCB

Al seleccionar entre BGA y LGA, considere factores como la estabilidad mecánica, el tipo de conexión, la densidad de pines, la disipación de calor y los requisitos de mantenimiento. BGA suele ser la opción para aplicaciones compactas y sensibles al calor, como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles, mientras que LGA encuentra su lugar en CPU y módulos de cámara, donde la facilidad de reemplazo de componentes es primordial.