Le boîtier BGA (Ball Grid Array), c’est-à-dire le boîtier à billes, consiste à créer un ensemble de billes de soudure au bas du substrat du boîtier en tant que borne d’E/S du circuit et de la carte de circuit imprimé (PCB). L’appareil doté de cette technologie est un appareil monté en surface. Par rapport aux appareils traditionnels montés sur pied (LeadedDe~ce tels que QFP, PLCC, etc.), les appareils en boîtier BGA présentent les caractéristiques suivantes.
1) Il existe de nombreuses E/S. Le nombre d’E/S d’un boîtier BGA est principalement déterminé par la taille du boîtier et le pas des billes de soudure. Étant donné que les billes de soudure du boîtier BGA sont disposées en réseau sous le substrat du boîtier, le nombre d’E/S du dispositif peut être considérablement augmenté, la taille du boîtier peut être réduite et l’espace occupé par l’assemblage peut être considérablement augmenté. enregistré. En règle générale, la taille du package peut être réduite de plus de 30 % avec le même nombre de prospects. Par exemple : CBGA-49, BGA-320 (pas de 1,27 mm) par rapport au PLCC-44 (pas de 1,27 mm) et au MOFP-304 (pas de 0,8 mm), respectivement, la taille du boîtier est réduite de 84 % et 47 %.
2) Augmentation du rendement de placement, réduisant potentiellement les coûts. Les broches de sortie des dispositifs QFP et PLCC traditionnels sont réparties uniformément autour du corps du boîtier, et les pas des broches de sortie sont de 1,27 mm, 1,0 mm, 0,8 mm, 0,65 mm et 0,5 mm. Lorsque le nombre d’E/S augmente, son pas doit devenir de plus en plus petit. Et lorsque le pas est <0,4 mm, la précision de l’équipement SMT est difficile à répondre aux exigences. De plus, les broches de connexion se déforment facilement, ce qui entraîne une augmentation du taux d’échec de placement. Les billes de soudure de son dispositif BGA sont réparties sur le bas du substrat sous la forme d’un réseau, qui peut organiser davantage de numéros d’E/S. Le pas standard des billes de soudure est de 1,5 mm, 1,27 mm, 1,0 mm et le pas fin BGA (BGA imprimé, également connu sous le nom de CSP-BGA, lorsque le pas des billes de soudure est < 1,0 mm, il peut être classé comme boîtier CSP). sont 0,8 mm, 0,65 mm, 0,5 mm et certains équipements de traitement SMT actuels sont compatibles et leur taux d’échec de placement est <10 ppm.
3) La surface de contact entre les billes de soudure disposées du BGA et le substrat est grande et courte, ce qui favorise la dissipation thermique.
4) Les broches des billes de soudure du réseau BGA sont très courtes, ce qui raccourcit le chemin de transmission du signal et réduit l’inductance et la résistance du fil, améliorant ainsi les performances du circuit.
5) La coplanarité du terminal d’E/S est évidemment améliorée et la perte causée par une mauvaise coplanarité dans le processus d’assemblage est considérablement réduite.
6) BGA convient aux emballages MCM, qui peuvent réaliser la haute densité et les hautes performances du MCM.
7) Les circuits BGA et ~BGA sont plus solides et plus fiables que les circuits intégrés dans des boîtiers en forme de broche à pas fin.
Avantages et applications de l’assemblage BGA
Pourquoi considérons-nous l’emballage BGA comme une technologie d’assemblage avancée ? Parce que l’assemblage BGA présente de nombreux avantages dans les produits PCB haute densité. Premièrement, les composants BGA permettent de regrouper des circuits intégrés comportant des centaines de broches dans de petits boîtiers, intégrant davantage de fonctionnalités tout en occupant moins de place. Deuxièmement, les boîtiers BGA ont d’excellentes propriétés électriques et conductivité thermique. Troisièmement, sa meilleure soudabilité conduit à de bons rendements de fabrication. En raison de ces avantages, les composants BGA ont été largement utilisés dans l’industrie des LED, l’industrie médicale, le sans fil et les télécommunications, l’armée, l’aérospatiale, les satellites et d’autres domaines.
Notre processus d’inspection BGA
Les boîtiers BGA sont difficiles à inspecter pour vérifier la qualité de la soudure car les billes de soudure se trouvent sous la puce. Les méthodes optiques traditionnelles ne peuvent pas déterminer si un joint de soudure est défectueux ou annulé. S’il y a des composants BGA dans l’assemblage SMT, nous utilisons généralement une combinaison de tests électriques, de balayage périphérique et de tests automatiques aux rayons X pour améliorer la précision des tests.
Nos capacités d’assemblage BGA
Il existe différents types de boîtiers BGA et leur structure est carrée ou rectangulaire. Selon la disposition des billes de soudure, il peut être divisé en type périphérique, type décalé et type BGA à matrice complète. Selon les différents substrats, il peut être divisé en trois types : PBGA (réseau de billes de soudure en plastique Plasticball Zddarray), CBGA (réseau de billes de soudure en céramique ceramicballSddarray), TBGA (réseau de grille de billes de bande)
1.Paquet PBGA (réseau de billes en plastique)
Boîtier PBGA, qui utilise un stratifié résine/verre BT comme substrat, du plastique (composé de moulage époxy) comme matériau d’étanchéité, et les billes de soudure sont de la soudure eutectique 63Sn37Pb ou de la soudure quasi-eutectique 62Sn36Pb2Ag (certains fabricants ont utilisé de la soudure sans plomb), la connexion entre la bille de soudure et le corps du boîtier ne nécessite pas l’utilisation de soudure supplémentaire. Il existe certains boîtiers PBGA dotés d’une structure à cavité, qui sont divisées en cavité vers le haut et en cavité vers le bas. Ce type de PBGA avec une cavité vise à améliorer ses performances de dissipation thermique. On l’appelle un BGA amélioré par la chaleur, appelé EBGA, et certains sont également appelés CPBGA (Cavity Plastic Ball Array). Les avantages du PBGA packaging sont les suivants :
1) Bonne correspondance thermique avec la carte PCB (carte de circuit imprimé – généralement carte FR-4). Le coefficient de dilatation thermique (CTE) du stratifié résine/verre BT dans la structure PBGA est d’environ 14 ppm/°C, et celui de la carte PCB est d’environ 17 ppm/cC. Le CTE des deux matériaux est relativement proche, la correspondance thermique est donc bonne.
2) Dans le processus de brasage par refusion, l’effet d’auto-alignement des billes de soudure, c’est-à-dire la tension superficielle des billes de soudure fondues, peut être utilisé pour répondre aux exigences d’alignement des billes et des tampons de soudure.
3) Faible coût.
4) Bonnes propriétés électriques.
L’inconvénient de l’emballage PBGA est qu’il est sensible à l’humidité et ne convient pas à l’emballage d’appareils ayant des exigences élevées en matière d’étanchéité à l’air et de fiabilité.
2.CBGA (réseau de billes en céramique)
Parmi les séries d’emballages BGA, CBGA a la plus longue histoire. Son substrat est une céramique multicouche et le couvercle métallique est soudé sur le substrat avec une soudure d’étanchéité pour protéger la puce, les fils et les plots. Le matériau de la bille de soudure est une soudure eutectique à haute température 10Sn90Pb, et la connexion entre la bille de soudure et le boîtier doit utiliser une soudure eutectique à basse température 63Sn37Pb. Les pas de billes de soudure standard sont de 1,5 mm, 1,27 mm et 1,0 mm.
Les avantages du package CBGA (Ceramic Ball Array) sont les suivants :
1) Bonne étanchéité à l’air et résistance élevée à l’humidité, de sorte que la fiabilité à long terme des composants emballés est élevée.
2) Par rapport aux appareils PBGA, les caractéristiques d’isolation électrique sont meilleures.
3) Par rapport aux appareils PBGA, la densité d’emballage est plus élevée.
4) Les performances de dissipation thermique sont meilleures que celles de la structure PBGA.
Les inconvénients du packaging CBGA sont :
1) En raison de la grande différence entre le coefficient de dilatation thermique (CTE) du substrat céramique et de la carte PCB (le CTE du substrat céramique A1203 est d’environ 7 ppm/cC, et le CTE de la carte PCB est d’environ 17 ppm/cC). ), l’adaptation thermique est mauvaise et la fatigue des joints de soudure est la principale raison du mode de défaillance principal.
2) Par rapport aux appareils PBGA, le coût de l’emballage est élevé.
3) Difficulté accrue dans l’alignement des billes de soudure au bord du boîtier.
Réseau de grilles de colonnes en céramique CCGA (ceramiccolumnSddarray)
CCGA est une version améliorée de CBGA. La différence entre les deux est que CCGA utilise une colonne de soudure d’un diamètre de 0,5 mm et d’une hauteur de 1,25 mm à 2,2 mm pour remplacer la bille de soudure de 0,87 mm de diamètre dans le CBGA afin d’améliorer la résistance à la fatigue de ses joints de soudure. Par conséquent, la structure en colonnes peut mieux soulager la contrainte de cisaillement entre le support en céramique et la carte PCB provoquée par une inadéquation thermique.
4.TBGA (réseau de billes de bande)
TBGA est une structure avec une cavité. Il existe deux manières d’interconnecter la puce et le substrat du boîtier TBGA : la liaison par puce retournée et la liaison par fil. Structure de liaison à puce retournée ; la puce est collée par retournement sur la bande support flexible de câblage multicouche ; les billes de soudure du réseau périphérique utilisées comme bornes d’E/S du circuit sont installées sous la bande de support flexible ; son épais couvercle d’étanchéité est également un dissipateur thermique (dissipateur thermique), et joue également un rôle dans le renforcement du boîtier, de sorte que les billes de soudure sous le substrat flexible aient une meilleure coplanarité.
Les avantages du TBGA sont les suivants :
1) Les performances de correspondance thermique de la bande de support flexible du corps du boîtier et de la carte PCB sont relativement faibles.
2) L’auto-alignement des billes de soudure peut être utilisé dans le processus de brasage par refusion,
La tension superficielle des billes de soudure imprimées est utilisée pour répondre aux exigences d’alignement des billes de soudure et des plots.
3) C’est le package BGA le plus économique.
4) Les performances de dissipation thermique sont meilleures que celles de la structure PBGA.
Les inconvénients du TBGA sont les suivants :
1) Sensible à l’humidité.
2) Les combinaisons à plusieurs niveaux de différents matériaux ont un effet négatif sur la fiabilité.
