Naarmate de technologie in de elektronica-industrie zich verder ontwikkelt, blijft de verpakking een van de belangrijkste succesfactoren die efficiëntie en betrouwbaarheid bepalen. Een voorbeeld van een dergelijke technologie die de afgelopen jaren veel aandacht heeft gekregen, is de Ball Grid Array (BGA). Deze innovatie in de verpakking heeft de verbinding van componenten met deze printplaten aanzienlijk veranderd, wat een hoge dichtheid en hoge prestaties mogelijk maakt. In deze gids geven we een kort overzicht van de BGA-technologie, inclusief de voor- en nadelen, verschillende soorten BGA-behuizingen, BGA-soldeertechnieken en inspectietechnieken voor de Ball Grid Array. Laten we er meteen induiken.
Wat is BGA (Ball Grid Array) op een PCB?
Een Ball Grid Array is eigenlijk een type oppervlaktemontagebehuizing dat wordt gebruikt bij de productie van geïntegreerde schakelingenIn tegenstelling tot andere behuizingen die gebruik maken van draden die vanaf de rand van de behuizing lopen, gebruikt BGA een rasterpatroon van soldeerbolletjes aan de onderkant van de behuizing. Deze soldeerbolletjes fungeren als contactpunten tussen de chip en de printplaat.
6 veelgebruikte BGA-pakkettypen
Er zijn verschillende soorten BGA-pakketten op de markt, voor verschillende toepassingen en vereisten. Hier bespreken we zes veelgebruikte typen BGA-pakketten:
PBGA (Plastic Ball Grid Array)
Bij PBGA is het substraat BT-hars/glaslaminaat, terwijl het verpakkingsmateriaal kunststof is. Dit type BGA-behuizing heeft als kenmerk dat er geen extra soldeer nodig is om de soldeerballen in de gewenste behuizing te bevestigen. Het is een betaalbare oplossing voor diverse toepassingen.
Keramische BGA (CBGA)
CBGA is een traditioneel ball grid array-behuizingstype, dat een meerlagig keramisch substraat als basismateriaal gebruikt. Het metalen deksel wordt vervolgens met verpakkingssoldeer aan het substraat gesoldeerd om de chip, de aansluitingen en de soldeerbolletjes af te schermen. De soldeerbolletjes zijn gemaakt van eutectisch soldeermateriaal, wat zorgt voor een betrouwbare verbinding tussen het substraat en de componenten.
Micro-BGA (uBGA)
Micro BGA (µBGA) is een geavanceerde Ball Grid Array-verpakkingstechnologie die zeer weinig ruimte inneemt. Het biedt veel kleinere chips, verbeterd thermisch beheer en een hogere datadichtheid. Zoals de naam al doet vermoeden, wordt µBGA voornamelijk gebruikt in compacte elektronische apparaten en biedt het de broodnodige verbeterde prestaties in gebieden met beperkte afmetingen.
Band BGA (TBGA)
Tape Ball Grid Array (TBGA) is een BGA-verpakkingstechniek die gebruikmaakt van flexibele tape in plaats van stijf laminaat. Dit resulteert in lichtgewicht en dunne verpakkingen met hoge dichtheid aan verbindingen en betere thermische en elektrische eigenschappen.
Flip Chip Ball Grid Array (FC-BGA)
Bij FC-BGA wordt de geïntegreerde schakeling omgedraaid zodat deze op de printplaat gesoldeerd kan worden. Dit type BGA-behuizing biedt verbeterde thermische en elektrische prestaties doordat de soldeerbolletjes met de printplaat verbonden zijn. PCB-pads direct.
Pakket op pakket (PoP)
In dit soort BGA-behuizing worden meerdere geïntegreerde schakelingen op elkaar gestapeld. Elke IC heeft een eigen ball grid array om componenten verticaal te kunnen integreren. Het wordt veel gebruikt voor toepassingen met beperkte ruimte, zoals mobiele apparaten.
| Type | Materiaal | Soldeer type | BELANGRIJKSTE KENMERKEN | Gemeenschappelijke toepassingen |
| PBGA | plastic | Loodhoudend of loodvrij | Geen extra soldeer nodig voor het bevestigen van de bal aan de behuizing | Consumentenelektronica, toepassingen in het lage tot middensegment |
| CBGA | keramiek | Eutectisch | Langdurig type, beschermend deksel | Toepassingen met hoge betrouwbaarheid, lucht- en ruimtevaart, leger |
| uBGA | plastic | Niet gespecificeerd | Kleiner formaat, betere warmteafvoer | Hoogfrequente bewerkingen, compacte elektronische apparaten |
| TBGA | plastic | Niet gespecificeerd | Dunnere, lichtere en dichtere verbindingen | Draagbare elektronica, smartphones, tablets |
| FC-BGA | Diverse | Direct naar PCB | Verbeterde thermische en elektrische prestaties | Hoogwaardige processoren, GPU's, netwerkprocessoren |
| Knal | Diverse | Meerdere BGA's | Verticale integratie, ruimtebesparend | Mobiele apparaten, waar ruimte schaars is, geheugen+processor-stacks |
Voordelen en nadelen van BGA-technologie
Voordelen
- Hogere dichtheid: vergeleken met traditionele behuizingen maken BGA's het mogelijk om meer componenten aan te sluiten, zelfs in een kleine ruimte, wat cruciaal is voor moderne elektronische apparaten.
- Verbeterde thermische prestaties: de soldeerballen zijn in een bepaald patroon gerangschikt, waardoor ze de warmte gelijkmatig verdelen en het risico op oververhitting op sommige plekken wordt verminderd.
- Verminderde inductie: Bij BGA kunnen de kortere verbindingspaden de inductie minimaliseren, waardoor de signaalintegriteit wordt verbeterd. Dit is vooral handig bij hoge frequenties.
- Betere betrouwbaarheid: Vergeleken met loodhoudende verpakkingen biedt BGA een hogere betrouwbaarheid omdat er minder mechanische spanningen optreden tijdens het thermische cyclusproces.
Nadelen
- Inspectie-uitdagingen: Het is lastiger om de kwaliteit van de soldeerpunten van BGA's te inspecteren, omdat ze zich aan de onderkant van de behuizing bevinden. Sommige soldeerproblemen zijn moeilijk met het blote oog te controleren. We moeten gespecialiseerde technieken gebruiken, zoals X-ray inspectie.
- Reparatiecomplexiteit: Een van de nadelen van de BGA-techniek is de complexiteit van de reparatie. Het is een tijdrovend en kostbaar proces waarvoor professionele tools zoals een BGA-reworkstation nodig zijn.
- Zeer voorzichtige montage: tijdens het BGA-soldeerproces moeten operators zeer voorzichtig te werk gaan om de componenten correct te monteren. Elke fout kan de prestaties beïnvloeden en zelfs leiden tot een slechte verbinding.
Hoe soldeer ik een Ball Grid Array op printplaten?
Er zijn verschillende belangrijke stappen bij het solderen van BGA-behuizingen. Eerst moeten we de printplaat schoonmaken en soldeer vloeimiddel op de PCB-pads. Ten tweede, plaats de behuizing nauwkeurig op de gewenste plekken op de printplaat. Vervolgens wordt de printplaat met de gemonteerde BGA-componenten geprint. reflow solderen, waar de flux en soldeerballen zouden smelten, en wanneer het afkoelt, is er een solide verbinding tussen de ball grid array en de printplaat. Ten slotte moeten we een BGA-inspectie uitvoeren om te controleren of er soldeerproblemen zijn, zoals bruggen of holtes. Als er problemen worden gevonden, moeten we deze repareren met behulp van gespecialiseerde BGA-reworkapparatuur.
Inspectietechnieken voor Ball Grid Arrays
- Elektrisch testen
Bij elektrische tests gebruiken we gespecialiseerde apparatuur, zoals een multimeter en een vliegende probetester, om parameters zoals weerstand en continuïteit in BGA-componenten te bepalen. Hiermee worden problemen met de verbindingsprestaties opgespoord en wordt gecontroleerd of de soldeerverbindingen correct functioneren.
- X-ray inspectie
Met röntgeninspectie kunnen we de interne structuur van de BGA controleren zonder de behuizing te beschadigen. Dit stelt ons in staat om problemen met de soldeerverbinding en verborgen problemen, zoals onvoldoende soldeer of holtes, te identificeren.
- Visuele of optische inspectie
Visuele inspectie omvat het gebruik van vergrotingsinstrumenten om BGA-componenten te bekijken en oppervlakteproblemen, zoals scheefstand en overbrugging, te identificeren. De beoordeling is snel, maar richt zich alleen op zichtbare problemen.
BGA-mogelijkheden bij MOKO Technology
MOKO Technology is trots op onze geavanceerde BGA-assemblage- en inspectietechnieken. We maken gebruik van geavanceerde faciliteiten en moderne technologie, waardoor we zowel precisie als kwaliteit kunnen garanderen in elke assemblagefase. Hierdoor kunnen we vrijwel alle BGA-pakketten verwerken. Ons aanbod aan BGA-diensten omvat BGA-assemblage op maat, zeer geavanceerde inspectietechnieken, technische ondersteuning en rapid prototyping. Heeft u een totaaloplossing nodig voor BGA PCB-assemblage? Neem dan gerust contact met ons op.
