Explicação da solda de embalagens BGA e da inspecção por raios-X

À medida que os dispositivos eletrónicos continuam a encolher em tamanho enquanto crescem em complexidade funcional,Os avanços na tecnologia de Integração em Muito Grande Escala (VLSI) têm colocado exigências crescentes no número de interfaces de entrada/saída (I/O) e nas dimensões dos componentesA embalagem de matriz de grelhas de bolas (BGA) surgiu como a solução ideal para enfrentar estes desafios, oferecendo interligações de alta densidade e vantagens de miniaturização.

Os circuitos integrados BGA, que variam de apenas alguns pinos a mais de quinhentos, tornaram-se onipresentes nos produtos modernos, incluindo dispositivos móveis, computadores pessoais e vários equipamentos de comunicação.Este artigo explora a tecnologia de embalagem BGA em profundidade, cobrindo seus conceitos fundamentais, características, tipos, processos de solda e técnicas de inspeção por raios-X.

Embalagens BGA e PoP: conceitos explicados

The Ball Grid Array (BGA) is a surface-mount device (SMD) packaging technology that uses an array of solder balls on the package underside to establish electrical connections with printed circuit boards (PCBs)Estas bolas de solda ligam-se ao chip através de fios metálicos, permitindo a transmissão de sinal entre o chip e o PCB.

Existem duas estruturas de pacote BGA comuns:

• BGA de ligação de arame:Nesta configuração, o chip se conecta ao substrato através de fios metálicos finos, que então se dirigem para a matriz de bolas de solda através de vestígios de metal no substrato.
• Flip Chip BGA:Este projeto monta o chip diretamente de cabeça para baixo no substrato, conectando através de bolas de solda sem ligação de fio.Aumentar a velocidade de transmissão do sinal.

Em comparação com os pacotes tradicionais de dupla linha (DIP) ou planos, o BGA oferece mais conexões de E / S e distâncias mais curtas de chip para bola de solda, oferecendo desempenho superior em aplicações de alta frequência.

Tecnologia de pacote em pacote (PoP)

Package on Package (PoP) representa uma tecnologia de empilhamento que integra vários chips ou componentes dentro de um único pacote.de potência não superior a 50 W, mas não superior a 150 WEsta abordagem reduz significativamente os requisitos de espaço do PCB, minimizando os problemas de integridade do sinal, melhorando assim o desempenho geral da placa.

Vantagens do PoP:

• Dimensão reduzida dos componentes
• Menores custos globais
• Complexidade da placa de circuito simplificada

Entre todos os tipos de embalagens, o BGA continua a ser a escolha mais popular da indústria para dispositivos de alta E/S.

Principais características das embalagens BGA

A ampla adoção da embalagem BGA deriva de suas características notáveis:

• Contagem elevada de pinos:Acomoda vários pinos de E/S para projetos de circuitos complexos
• Não há problemas de dobragem de alfinetes:Conexões de esferas de solda eliminam os problemas tradicionais de deformação de alfinetes
• Alta densidade de interconexão:O arranjo apertado das bolas de solda permite uma maior miniaturização
• Espaço reduzido do quadro:Ocupa menos área do que outros pacotes com contagens de E/S equivalentes
• Indutância baixa:Caminhos de ligação mais curtos melhoram a qualidade do sinal
• Propriedades de autoalinhamento:A tensão superficial das bolas de solda fundidas corrige automaticamente a colocação durante o refluxo
• Baixa resistência térmica:Melhora a dissipação de calor para evitar o superaquecimento

Variedades de embalagem BGA

O mercado oferece vários tipos de pacotes BGA, incluindo:

• BGA (PBGA) de plástico:Características: encapsulamento de plástico, substratos laminados de vidro-epóxi e traços de cobre gravados com bolas de solda pré-formadas
• BGA de elevado desempenho térmico (HLPBGA):Incorpora tampas metálicas para melhor dissipação de calor com desenhos de baixo perfil
• Banda BGA (TBGA):Utiliza substratos flexíveis com excelentes propriedades eléctricas e mecânicas
• BGA de alto desempenho (H-PBGA):Projetados para aplicações de alta potência com gestão térmica superior

Processos de solda BGA

Durante a montagem de PCB, os componentes BGA passam por solda em fornos de refluxo onde as bolas de solda derretem para formar conexões elétricas.

Considerações críticas de solda:

• Aquecimento suficiente garante a fusão completa de todas as bolas de solda para conexões confiáveis
• A tensão superficial mantém o alinhamento do pacote até a solidificação da solda
• Composição de liga de solda precisa e controle de temperatura impedem a fusão de bolas mantendo a separação

Inspecção conjunta da solda BGA

A inspecção óptica convencional não pode avaliar juntas de solda BGA escondidas debaixo dos componentes.uma vez que só verifica a condutividade no momento do ensaio sem prever a longevidade das articulações.

Inspecção por raios-X:

A tecnologia de raios-X permite o exame não destrutivo das ligações de solda ocultas.oferecendo várias metodologias de ensaio, incluindo manual, inspecção óptica automatizada (AOI) e inspecção automática por raios-X.

Procedimentos de retrabalho BGA

Os componentes defeituosos de BGA requerem uma remoção cuidadosa por aquecimento localizado para derreter as juntas de solda subjacentes.e mecanismos de elevação a vácuoO controlo térmico preciso protege os componentes adjacentes durante os processos de retrabalho.

Conclusão

Os componentes BGA ganharam ampla adoção na indústria eletrônica, tanto para a produção em massa como para aplicações de prototipagem.A embalagem BGA gerencia eficazmente a complexidade do layout, ao mesmo tempo em que oferece maiores contagens de I/O em espaços reduzidos, tornando-a indispensável para, conceções eletrónicas compactas.