Alors que la technologie continue de progresser dans l'industrie électronique, le packaging reste l'un des facteurs clés de succès, gage d'efficacité et de fiabilité. Le Ball Grid Array (BGA) est un exemple de technologie qui a suscité un intérêt considérable ces dernières années. Cette innovation en matière de packaging a considérablement modifié l'interconnexion des composants sur les circuits imprimés, permettant ainsi une densité et des performances élevées. Ce guide présente brièvement la technologie BGA, ses avantages et ses inconvénients, les différents types de boîtiers BGA, la soudure BGA et les techniques d'inspection des Ball Grid Array. Plongeons-nous dans le vif du sujet.
Qu'est-ce que le BGA (Ball Grid Array) sur un PCB ?
Un Ball Grid Array est en fait un type de boîtier de montage en surface utilisé dans la fabrication de circuits intégrésContrairement aux autres boîtiers qui utilisent des broches s'étendant à la périphérie, le BGA utilise un quadrillage de billes de soudure sur la face inférieure. Ces billes servent de points de contact entre la puce et le circuit imprimé.
6 types de boîtiers BGA couramment utilisés
Sur le marché, il existe différents types de boîtiers BGA, utilisés pour différentes applications et exigences. Nous allons ici présenter six types de boîtiers BGA couramment utilisés :
PBGA (réseau de billes en plastique)
Dans le PBGA, le substrat est un stratifié résine/verre BT, tandis que le boîtier est en plastique. Ce type de boîtier BGA se distingue par l'absence de soudure supplémentaire pour connecter les billes de soudure au boîtier souhaité. Il constitue une solution abordable pour de nombreuses applications.
Céramique BGA (CBGA)
Le CBGA est un boîtier à grille à billes traditionnel, utilisant un substrat céramique multicouche comme matériau de base. Le couvercle métallique est ensuite soudé au substrat à l'aide d'une soudure de boîtier pour protéger la puce, les broches et les billes de soudure. La bille de soudure est fabriquée à partir d'un matériau eutectique, assurant des connexions fiables entre le substrat et les composants.
Micro BGA (uBGA)
Micro BGA (µBGA) est une technologie avancée de boîtier à matrice de billes (BGA) très compacte. Elle offre des puces beaucoup plus compactes, une gestion thermique optimisée et une densité de données accrue. Comme son nom l'indique, le µBGA est principalement utilisé dans les appareils électroniques compacts et offre les performances accrues indispensables dans les zones où la taille est limitée.
Bande BGA (TBGA)
Le TBGA (Tape Ball Grid Array) est une technique d'encapsulation BGA qui utilise un ruban flexible plutôt qu'un laminé rigide. Cette technique permet d'obtenir un boîtier léger et fin avec des interconnexions haute densité et de meilleures caractéristiques thermiques et électriques.
Réseau de billes à puce retournée (FC-BGA)
Dans le FC-BGA, le circuit intégré est retourné pour pouvoir être soudé sur le circuit imprimé. Ce type de boîtier BGA offre de meilleures performances thermiques et électriques grâce à la connexion des billes de soudure. Pastilles PCB .
Paquet sur paquet (PoP)
Dans ce type de boîtier BGA, plusieurs circuits intégrés sont empilés. Chaque circuit intégré possède son propre réseau de billes pour permettre l'intégration verticale des composants. Ce type de boîtier est largement utilisé pour les applications où l'espace est limité, comme les appareils mobiles.
| Type | Matières | Type de soudure | ZENTRALE FUNKTIONEN | Applications courantes |
| PBGA | plastic | Avec ou sans plomb | Aucune soudure supplémentaire n'est nécessaire pour la connexion bille-boîtier | Électronique grand public, applications bas et milieu de gamme |
| CBGA | céramique | Eutectique | Type de longue durée, couvercle de protection | Applications de haute fiabilité, aérospatiale, militaire |
| uBGA | Plastique | Non spécifié | Taille plus petite, meilleure dissipation de la chaleur | Opérations à haute fréquence, appareils électroniques compacts |
| TBGA | Plastique | Non spécifié | Interconnexions plus fines, plus légères et à haute densité | Électronique portable, smartphones, tablettes |
| FC-BGA | Divers | Directement sur PCB | Performances thermiques et électriques améliorées | Processeurs hautes performances, GPU, processeurs réseau |
| PoP | Divers | Plusieurs BGA | Intégration verticale, gain de place | Appareils mobiles, où l'espace est primordial, piles mémoire + processeur |
Avantages et inconvénients de la technologie BGA
Avantages
- Densité plus élevée : par rapport aux boîtiers traditionnels, les BGA permettent de connecter davantage de composants même dans un petit espace, ce qui est crucial pour les appareils électroniques modernes.
- Performances thermiques améliorées : les billes de soudure sont disposées selon un motif particulier, ce qui leur permet de partager uniformément la chaleur, réduisant ainsi le risque de surchauffe dans certaines zones
- Inductance réduite : dans le BGA, les chemins de connexion plus courts peuvent minimiser l'inductance, afin d'améliorer l'intégrité du signal, ce qui est particulièrement utile aux hautes fréquences.
- Meilleure fiabilité : Comparé au boîtier au plomb, le BGA offre une plus grande fiabilité car il doit supporter moins de contraintes mécaniques pendant le processus de cyclage thermique.
Désavantages
- Défis d'inspection : Il est plus difficile d'inspecter la qualité des soudures des BGA, car elles sont situées sous le boîtier. Certains problèmes de soudure sont difficiles à détecter à l'œil nu. Nous devons utiliser des techniques spécialisées, comme Inspection aux rayons X.
- Complexité de la réparation : L'un des inconvénients de la technique BGA est sa complexité. Il s'agit d'un processus long et coûteux qui nécessite des outils professionnels tels qu'une station de retouche BGA.
- Assemblage très prudent : pendant le processus de soudure BGA, les opérateurs doivent être très prudents pour monter correctement les composants, toute erreur peut affecter les performances et même conduire à une mauvaise connexion.
Comment souder une grille à billes sur des circuits imprimés ?
La soudure des boîtiers BGA comporte plusieurs étapes clés. Il faut d'abord nettoyer le circuit imprimé et appliquer flux de soudure aux pastilles du circuit imprimé. Ensuite, placez le boîtier précisément aux endroits souhaités de la carte. La carte, avec les composants BGA montés, subira ensuite brasage par refusion, où le flux et les billes de soudure fondent. Une fois refroidi, la connexion entre la matrice de billes et la carte est solide. Enfin, nous devons inspecter le BGA pour détecter d'éventuels problèmes de soudure, tels que des ponts ou des vides. Si des problèmes sont détectés, nous devons les réparer à l'aide d'un équipement spécialisé de retouche de BGA.
Techniques d'inspection des réseaux de billes
- Test électrique
Lors des tests électriques, nous utilisons des équipements spécialisés tels qu'un multimètre et un testeur à sonde mobile pour déterminer les paramètres, notamment la résistance et la continuité, des composants BGA. Ce dispositif permet de détecter les problèmes de connexion et de vérifier le bon fonctionnement des soudures.
- Inspection aux rayons X
L'inspection par rayons X nous permet de vérifier la structure interne du BGA sans endommager le boîtier. Elle nous permet d'identifier les problèmes de soudure et certains problèmes cachés, comme une soudure insuffisante ou des vides.
- Inspection visuelle ou optique
Le processus d'inspection visuelle comprend l'utilisation d'outils de grossissement pour examiner les composants BGA et identifier les problèmes de surface, tels que les défauts d'alignement et les pontages. L'évaluation est rapide, mais ne couvre que les problèmes visibles.
Capacités BGA chez MOKO Technology
MOKO Technology est fier de ses techniques sophistiquées d'assemblage et d'inspection de circuits imprimés BGA. Grâce à nos installations et technologies de pointe, nous garantissons précision et qualité à chaque étape de l'assemblage, ce qui nous permet de traiter la quasi-totalité des boîtiers BGA. Notre gamme de services BGA comprend l'assemblage sur mesure, des techniques d'inspection de pointe, l'assistance technique et le prototypage rapide. Si vous avez besoin d'un service complet d'assemblage de circuits imprimés BGA, n'hésitez pas à nous contacter.
