Пакет BGA (Ball Grid Array), то есть пакет с решеткой шариков, предназначен для создания массива шариков припоя в нижней части подложки корпуса в качестве терминала ввода-вывода схемы и печатной платы (PCB). Устройство, оснащенное этой технологией, предназначено для поверхностного монтажа. По сравнению с традиционными устройствами, монтируемыми на ножках (LeadedDe~ce, например QFP, PLCC и т. д.), устройства в корпусе BGA имеют следующие характеристики:.
1) Есть много входов/выходов. Количество входов/выходов устройства в корпусе BGA в основном определяется размером корпуса и шагом шариков припоя. Поскольку шарики припоя корпуса BGA расположены в массиве под подложкой корпуса, количество входов/выходов устройства может быть значительно увеличено, размер корпуса может быть уменьшен, а пространство, занимаемое сборкой, может быть уменьшено. сохранено. Обычно размер пакета можно уменьшить более чем на 30% при том же количестве лидов. Например: CBGA-49, BGA-320 (шаг 1,27 мм) по сравнению с PLCC-44 (шаг 1,27 мм) и MOFP-304 (шаг 0,8 мм) соответственно размер корпуса уменьшен на 84% и 47%.
2) Увеличение доходности размещения, потенциально снижающее затраты. Выводные выводы традиционных устройств QFP и PLCC равномерно распределены по корпусу корпуса, а шаг выводов составляет 1,27 мм, 1,0 мм, 0,8 мм, 0,65 мм и 0,5 мм. Когда количество входов/выходов увеличивается, их шаг должен становиться все меньше и меньше. А когда шаг <0,4 мм, точность оборудования SMT трудно удовлетворить требованиям. Кроме того, ведущие штифты легко деформируются, что приводит к увеличению частоты неудач при установке. Шарики припоя BGA-устройства распределены в нижней части подложки в виде массива, что позволяет разместить больше номеров ввода-вывода. Стандартный шаг шариков припоя составляет 1,5 мм, 1,27 мм, 1,0 мм, а шаг BGA с мелким шагом (печатный BGA, также известный как CSP-BGA, когда шаг шариков припоя <1,0 мм, его можно классифицировать как корпус CSP). 0,8 мм, 0,65 мм, 0,5 мм, и текущее некоторое технологическое оборудование SMT совместимо, а частота неудач при размещении составляет <10 ppm.
3) Поверхность контакта между шариками припоя BGA и подложкой большая и короткая, что способствует рассеиванию тепла.
4) Выводы шариков припоя массива BGA очень короткие, что сокращает путь передачи сигнала и уменьшает индуктивность и сопротивление выводов, тем самым улучшая производительность схемы.
5) Компланарность терминала ввода-вывода явно улучшается, а потери, вызванные плохой копланарностью в процессе сборки, значительно уменьшаются.
6) BGA подходит для упаковки MCM, что обеспечивает высокую плотность и производительность MCM.
7) И BGA, и ~BGA прочнее и надежнее, чем микросхемы в корпусах в форме штифтов с мелким шагом.
Преимущества и применение сборки BGA
Почему мы считаем упаковку BGA передовой технологией сборки? Потому что сборка BGA демонстрирует множество преимуществ в продуктах для печатных плат высокой плотности. Во-первых, компоненты BGA позволяют упаковывать микросхемы с сотнями контактов в небольшие корпуса, обеспечивая при этом большую функциональность и занимая при этом меньше места. Во-вторых, корпуса BGA обладают превосходными электрическими свойствами и теплопроводностью. В-третьих, его лучшая паяемость приводит к хорошему выходу продукции. Благодаря этим преимуществам компоненты BGA широко используются в светодиодной, медицинской, беспроводной и телекоммуникационной, военной, аэрокосмической, спутниковой и других областях.
Наш процесс проверки BGA
Корпуса BGA сложно проверить на качество пайки, поскольку шарики припоя находятся под матрицей. Традиционные оптические методы не могут определить, является ли паяное соединение дефектным или пустым. Если в сборке SMT присутствуют компоненты BGA, мы обычно используем комбинацию электрических испытаний, сканирования границ и автоматического рентгеновского контроля для повышения точности тестирования.
Наши возможности сборки BGA
Существуют различные типы корпусов BGA, их структура имеет квадратную или прямоугольную форму. В зависимости от расположения шариков припоя его можно разделить на периферийный тип, шахматный тип и BGA полного массива. В зависимости от различных подложек его можно разделить на три типа: PBGA (массив пластиковых шариков припоя Plasticball Zddarray), CBGA (массив керамических шариков припоя CeramicballSddarray)), TBGA (массив ленточных шариков).
1.Пакет PBGA (пластиковая шариковая матрица)
Корпус PBGA, в котором в качестве подложки используется ламинат смола/стекло BT, в качестве герметизирующего материала пластик (эпоксидный формовочный компаунд), а шарики припоя представляют собой эвтектический припой 63Sn37Pb или квазиэвтектический припой 62Sn36Pb2Ag (некоторые производители используют бессвинцовый припой), соединение шарика припоя с корпусом корпуса не требует использования дополнительного припоя. Существует несколько корпусов PBGA с полой структурой, которые делятся на полость вверх и полость вниз. Этот тип PBGA с полостью предназначен для улучшения характеристик рассеивания тепла. Он называется BGA с усиленным нагревом, называемый EBGA, а некоторые также называются CPBGA (полая пластиковая шариковая матрица). Преимущества PBGA pac какинг заключаются в следующем:
1) Хорошее термическое согласование с печатной платой (печатная плата – обычно плата FR-4). Коэффициент теплового расширения (КТР) ламината смола/стекло BT в структуре PBGA составляет около 14 ppm/°C, а коэффициент теплового расширения печатной платы — около 17 ppm/cC. КТР этих двух материалов относительно близок, поэтому термическое согласование хорошее.
2) В процессе пайки оплавлением эффект самовыравнивания шариков припоя, то есть поверхностное натяжение расплавленных шариков припоя, может быть использован для удовлетворения требований по выравниванию шариков и площадок припоя.
3) Низкая стоимость.
4) Хорошие электрические свойства.
Недостатком упаковки PBGA является то, что она чувствительна к влаге и не подходит для упаковки устройств с высокими требованиями к герметичности и высоким требованиям надежности.
2. Пакет CBGA (керамический шариковый массив)
Среди серий корпусов BGA CBGA имеет самую долгую историю. Его подложка представляет собой многослойную керамику, а металлическая крышка приварена к подложке герметизирующим припоем для защиты чипа, выводов и площадок. Материал шарика припоя представляет собой высокотемпературный эвтектический припой 10Sn90Pb, а для соединения шарика припоя с корпусом необходимо использовать низкотемпературный эвтектический припой 63Sn37Pb. Стандартный шаг шариков припоя составляет 1,5 мм, 1,27 мм и 1,0 мм.
Преимущества корпуса CBGA (Ceramic Ball Array) заключаются в следующем:
1) Хорошая воздухонепроницаемость и высокая влагостойкость, что обеспечивает высокую долгосрочную надежность упакованных компонентов.
2) По сравнению с устройствами PBGA, электрические изоляционные характеристики лучше.
3) По сравнению с устройствами PBGA плотность упаковки выше.
4) Характеристики рассеивания тепла лучше, чем у структуры PBGA.
Недостатками упаковки CBGA являются:
1) Из-за большой разницы между коэффициентом теплового расширения (КТР) керамической подложки и печатной платы (КТР керамической подложки A1203 составляет около 7 ppm/cC, а CTE платы PCB составляет около 17 ppm/cC). ), термическое согласование плохое, а усталость паяного соединения является основной причиной отказа.
2) По сравнению с устройствами PBGA стоимость упаковки высока.
3) Повышенная сложность выравнивания шарика припоя по краю корпуса.
3.CCGA (ceramiccolumnSddarray) массив керамических колонок.
CCGA — это улучшенная версия CBGA. Разница между ними заключается в том, что CCGA использует столбец припоя диаметром 0,5 мм и высотой 1,25–2,2 мм вместо шарика припоя диаметром 0,87 мм в CBGA, чтобы улучшить усталостную прочность паяных соединений. Таким образом, столбчатая структура может лучше снять напряжение сдвига между керамическим носителем и печатной платой, вызванное термическим несоответствием.
4.TBGA (массив ленточных шариков)
ТБГА представляет собой структуру с полостью. Существует два способа соединения чипа и подложки корпуса TBGA: соединение перевернутым кристаллом и соединение проводами. Структура соединения «перевернутый чип»; чип приклеен на многослойную гибкую несущую ленту; шарики припоя периферийного массива, используемые в качестве клемм ввода-вывода схемы, устанавливаются под гибкой несущей лентой; его толстая уплотнительная крышка также является теплоотводом (радиатором), а также играет роль в укреплении корпуса, так что шарики припоя под гибкой подложкой имеют лучшую компланарность.
Преимущества ТБГА заключаются в следующем:
1) Характеристики термического согласования гибкой несущей ленты корпуса корпуса и печатной платы относительно низкие.
2) Самовыравнивание шариков припоя можно использовать в процессе пайки оплавлением,
Поверхностное натяжение напечатанных шариков припоя используется для обеспечения требований по выравниванию шариков припоя и площадок.
3) Это самый экономичный корпус BGA.
4) Характеристики рассеивания тепла лучше, чем у структуры PBGA.
Недостатки ТБГА заключаются в следующем:
1) Чувствителен к влаге.
2) Многоуровневые комбинации различных материалов отрицательно влияют на надежность.
