Što je BGA montaža
Ball-grid array (BGA) je IC paket s lemnim kuglicama poredanim u rešetku na donjoj strani — bez izvoda na rubovima. Kuglice se spajaju s odgovarajućim pločicama na PCB-u tijekom reflowa. Razmak se kreće od 1,27 mm (stariji PBGA) do 0,4 mm (moderni µBGA), s brojem kuglica od 36 do 2000+.
Izazov: svaki lemni spoj je ispod paketa. Ne možete ih vidjeti. Ne možete ih sondirati. AOI je beskoristan. Rendgen i električki test jedine su metode inspekcije nakon reflowa.
U Energetika-VDS sklapamo BGA od 6 × 6 mm s razmakom 0,5 mm do 45 × 45 mm s razmakom 1,0 mm na DDM Novastar LS60 glavi s GF-120HT reflowom s 8 zona. Rendgenska inspekcija nabavlja se kroz partnere — svaka pločica na Class 3 narudžbama, bazirano na uzorcima na Class 2.
BGA montaža korak po korak
1. Print paste
Otvor šablone za BGA pločice: tipično 1:1 prema promjeru pločice, ponekad -5% za fini razmak (≤0,5 mm) za smanjenje mostova. Debljina šablone:
| BGA razmak | Debljina šablone |
|---|---|
| 1,0-1,27 mm | 125-150 µm |
| 0,65-0,8 mm | 100-125 µm |
| 0,4-0,5 mm | 75-100 µm s elektroformom |
Ciljani volumen paste: 80-110% nominalnog, izmjeren SPI-em ako je dostupan. Ispod 70% = otvoreni spojevi. Iznad 130% = mostovi na finom razmaku.
2. Postavljanje
LS60 uzima BGA, vizijski se centrira na uzorak kuglica i postavlja s ±30 µm @ 3σ. BGA ne mora biti savršen — samo-poravnavanje tijekom reflowa povlači paket na pločice ako je postavljanje unutar 50% promjera pločice. Ciljamo ispod 25%.
Brzina postavljanja: 0,5-1,2 s po BGA-u ovisno o broju kuglica i složenosti centriranja.
3. Reflow
SAC305 BGA slijede standardni reflow profil iz našeg članka o SMT procesu:
| Zona | Temperatura | Trajanje |
|---|---|---|
| Predgrijavanje | 25 do 150°C | 60-90 s |
| Močenje | 150-200°C | 60-120 s |
| Vrh reflowa | 235-245°C | 30-60 s iznad 217°C |
| Hlađenje | 245 do 50°C | 60-120 s |
Vrijeme iznad likvidusa (TAL): 45-90 s je idealno. Ispod 45 s = hladni spojevi u sredini velikih BGA-a. Iznad 90 s = pretjeran rast intermetalika i povećano šupljikanje.
4. Rendgenska inspekcija
Nakon reflowa, BGA idu na 2D rendgen za vizualnu inspekciju:
- Prisutnost kuglica (bez nedostajućih kuglica)
- Šupljike po kuglici
- Mostovi između kuglica
- Head-in-pillow (kuglica nije pokvasila pločicu)
- Otvoreni spojevi (nedovoljan lem)
2D rendgen hvata 90%+ defekata BGA-a. 3D / CT rendgen hvata ostalo (head-in-pillow na unutrašnjim redovima velikih paketa). Standardno nabavljamo 2D rendgen; 3D na zahtjev preko partnerskih laboratorija.
5. Funkcionalno testiranje ili boundary scan
Ako dizajn uključuje JTAG boundary scan, svaka mreža između BGA kuglica i susjednih komponenata električki se testira. To hvata otvore i kratke spojeve koje rendgen ne može vidjeti (hladni spojevi koji geometrijski izgledaju dobro). FCT sam nabavljamo kroz partnere u Energetika-VDS.
Šupljikanje — stvarna metrika
Šupljike su mjehurići zarobljenog plina flux-a unutar reflowane lemne kuglice. Neko šupljikanje je neizbježno. Pitanje je koliko.
| Standard / Klasa | Limit šupljike po kuglici |
|---|---|
| IPC-A-610 Class 2 | ≤25% projicirane površine |
| IPC-A-610 Class 3 (standard) | ≤25% površine |
| Class 3 s kupčevom specifikacijom | Često ≤9-15% površine |
| Snažni BGA (toplinska pločica) | ≤30% površine na signalnim kuglicama, ≤50% površine na toplinskoj |
| Automobilski / medicinski (prilagođeno) | Često ≤9% površine |
Najboljih 4 uzroka šupljikanja
Pokrivene vias pod BGA-om. Vias ispunjene samo lemnom maskom propuštaju plin flux-a u spoj tijekom reflowa. Rješenje: ispuniti i pokriti (IPC-4761 Type VII) ili premjestiti vias izvan sjene BGA-a. Uhvaćeno u našoj DFM kontrolnoj listi.
Pogrešna debljina šablone. Predebela = višak paste = višak flux-a = više šupljika. Pretanka = nedovoljan lem = head-in-pillow. Uskladite šablonu s razmakom (tablica gore).
Oksidirane pločice ili kuglice. Pločice skladištene preko 12 mjeseci bez HASL-a ili sa slabom ENIG prevlakom slabo kvase, ostavljajući šupljike na sučelju pločice. Uvijek koristite svježe pločice iz poznate proizvodnje — NCAB i Eurocircuits oba voze testove oksidacije pločica.
Reflow profil s nedovoljnim TAL-om. Ispod 45 s iznad likvidusa, plinovi flux-a ne mogu pobjeći. Iznad 90 s, intermetalici prerastaju u šupljike. Ciljajte 60-75 s za većinu SAC305 BGA-a.
BGA dorada
Stanica za doradu: vruća zraka ili IR mlaznica usklađena s dimenzijama BGA-a. Ciklus:
- Predgrijati pločicu 4-8 h na 110°C kako bi se izbacila vlaga (MSL Level 3 dijelovi)
- Zagrijati BGA na 245°C 30-60 s, podići vakuum mlaznicom
- Upiti preostali lem, očistiti pločice
- Ponovno postaviti kuglice na BGA (ili koristiti novi dio)
- Ponovno premazati pločice pastom (mini-šablona ili dozirano)
- Postaviti, reflow s lokalnim profilom
- Provjeriti rendgenom
Vrijeme po doradi BGA-a: 30-60 minuta. Trošak: €40-150 po spoju ovisno o veličini i pristupu. Ispravite to prvi put.
BGA vs QFN — kada što odabrati
| Faktor | BGA | QFN |
|---|---|---|
| Broj pinova | 36 do 2000+ | 8 do 100 |
| Inspekcija | Rendgen obvezan | AOI + bočno zaobljenje |
| Trošak dorade | €40-150 | €5-20 |
| Trošak dijela | Viši | Niži |
| Toplinska performansa | Dobra (toplinske kuglice) | Izvrsna (toplinska pločica) |
| RF performansa | Bolja (kraće petlje) | Dobra |
Za visoke brojeve pinova (>100) i visokobrzinski digitalni, BGA je obvezan. Za 20-80 pinske snage, RF i analogne IC-ove, QFN je jeftiniji i lakši za inspekciju.
Pošaljite svoj dizajn — DFM pregled označava probleme specifične za BGA (pokrivene vias, rute izlaska, otvor šablone) prije alata. Pokušajte prvo kalkulator ponude za cjenovni raspon.
Često postavljana pitanja
Što je BGA? Ball-grid array — IC paket s lemnim kuglicama poredanim u rešetku na donjoj strani. Spaja se s odgovarajućim PCB pločicama tijekom reflowa. Razmak se kreće od 0,4 mm do 1,27 mm; broj kuglica od 36 do 2000+.
BGA vs QFN — što je bolje? Nijedno. BGA za visoke brojeve pinova (>100), visokobrzinski digitalni i RF. QFN za niže brojeve pinova (8-100) s izvrsnom toplinskom performansom kroz centralnu pločicu. Dorada BGA-a je 5-10× skuplja od QFN-a, pa odaberite QFN gdje se uklapa.
Kako pregledavate BGA? Rendgenom (2D za standardno, 3D / CT za detekciju head-in-pillow na velikim paketima). AOI ne može vidjeti pod paket. Boundary scan (JTAG) hvata električne otvore i kratke spojeve koje rendgen ne može vidjeti geometrijski.
Što je šupljikanje BGA-a? Mjehurići zarobljenog plina flux-a unutar reflowane lemne kuglice. Neko šupljikanje je neizbježno. IPC-A-610 Class 2 dopušta do 25% projicirane površine po kuglici; Class 3 s kupčevom specifikacijom često zahtijeva ispod 9-15%. Uzroci: pokrivene vias, oksidirane pločice, pogrešna debljina šablone, nedovoljno vrijeme iznad likvidusa.