Mi a BGA-szerelés
A BGA (ball-grid array, golyó-rács tömb) egy IC-tok, amelynek forrasztógolyói rácsban vannak elrendezve az alsó oldalon — nincsenek vezetékek az éleken. A golyók az újraömlesztés során a NYÁK megfelelő padjeihez csatlakoznak. A raszter 1,27 mm-től (régebbi PBGA-k) 0,4 mm-ig (modern µBGA-k) terjed, golyószámmal 36-tól 2000+-ig.
A kihívás: minden forrasztási pont a tok alatt van. Nem látható. Nem mérhető. Az AOI haszontalan. A röntgen és az elektromos teszt az egyetlen újraömlesztés utáni ellenőrzési módszerek.
Az Energetika-VDS-nél BGA-kat szerelünk 6×6 mm 0,5 mm-es rasztertől 45×45 mm 1,0 mm-es raszterig a DDM Novastar LS60 fején GF-120HT 8 zónás újraömlesztővel. A röntgen-ellenőrzés partnereken keresztül van beszerezve — Class 3 rendelésekre minden kártyán, mintavételes Class 2-n.
BGA-szerelés lépésről lépésre
1. Paszta-nyomtatás
Sablon-nyílás a BGA-padokhoz: tipikusan 1:1 a pad-átmérőhöz, néha -5% finom raszternél (≤0,5 mm) a hídképződés csökkentésére. Sablon-vastagság:
| BGA-raszter | Sablon-vastagság |
|---|---|
| 1,0–1,27 mm | 125–150 µm |
| 0,65–0,8 mm | 100–125 µm |
| 0,4–0,5 mm | 75–100 µm elektroformával |
Paszta-mennyiség célja: a névleges 80–110%-a, SPI-vel mérve, ha elérhető. 70% alatt = nyitott csatlakozások. 130% felett = hídképződés finom raszteren.
2. Elhelyezés
Az LS60 felveszi a BGA-t, vízión középpontba állítja a golyómintán, és ±30 µm @ 3σ-val helyezi el. A BGA-nak nem kell tökéletesnek lennie — az újraömlesztés alatti önigazítás a padokra húzza a tokot, ha az elhelyezés a pad-átmérő 50%-án belül van. 25% alatt célzunk.
Elhelyezési sebesség: 0,5–1,2 s BGA-nként a golyószám és a középpontozás komplexitásától függően.
3. Újraömlesztés
A SAC305 BGA-k a standard újraömlesztési profilt követik az SMT-folyamati cikkünkből:
| Zóna | Hőmérséklet | Időtartam |
|---|---|---|
| Előmelegítés | 25–150 °C | 60–90 s |
| Pihentetés | 150–200 °C | 60–120 s |
| Újraömlesztési csúcs | 235–245 °C | 30–60 s 217 °C felett |
| Lehűlés | 245–50 °C | 60–120 s |
Likvidusz feletti idő (TAL): 45–90 s az édes pont. 45 s alatt = hideg csatlakozások a nagy BGA-k közepén. 90 s felett = túlzott intermetallikus növekedés és megnövekedett üregek.
4. Röntgen-ellenőrzés
Újraömlesztés után a BGA-k 2D röntgenre kerülnek vizuális ellenőrzésre:
- Golyó-jelenlét (nincsenek hiányzó golyók)
- Üregesedés golyónként
- Hidak a golyók között
- Head-in-pillow (a golyó nem nedvesedett a padhoz)
- Nyitott csatlakozások (elégtelen forrasz)
A 2D röntgen elkapja a BGA-hibák 90%+-át. A 3D / CT röntgen elkapja a többit (head-in-pillow a nagy tokok belső soraiban). 2D röntgent kínálunk alapértelmezetten; 3D-t kérésre partnerlaboron keresztül.
5. Funkcionális teszt vagy határszkennelés
Ha a terv tartalmaz JTAG-határszkennelést, minden hálózatot a BGA-golyók és a szomszédos alkatrészek között elektromosan tesztelünk. Ez elkapja azokat a nyitásokat és rövidzárakat, amelyeket a röntgen nem lát (hideg csatlakozások, amelyek geometriailag jól néznek ki). Maga az FCT az Energetika-VDS-nél partnereken keresztül van beszerezve.
Üregesedés — a valós mutató
Az üregek csapdába esett fluxgáz buborékok egy újraömlesztett forrasztógolyón belül. Némi üregesedés elkerülhetetlen. A kérdés mennyi.
| Standard / Osztály | Üreg-határ golyónként |
|---|---|
| IPC-A-610 Class 2 | ≤25% vetített terület |
| IPC-A-610 Class 3 (alapértelmezett) | ≤25% terület |
| Class 3 vevői spec-cel | Gyakran ≤9–15% terület |
| Teljesítmény-BGA-k (termikus pad) | ≤30% terület jelgolyókon, ≤50% terület termikuson |
| Autóipari / orvosi (egyedi) | Gyakran ≤9% terület |
Top 4 üregesedési ok
Sátorozott via-k a BGA alatt. Csak forrasztómaszkkal töltött via-k fluxgázt szivárogtatnak a csatlakozásba az újraömlesztés alatt. Megoldás: töltsd és fedd le (IPC-4761 VII. típus), vagy helyezd a via-kat a BGA-árnyékon kívülre. Elkapva a DFM-ellenőrzőlistánkban.
Rossz sablon-vastagság. Túl vastag = túl sok paszta = túl sok flux = több üreg. Túl vékony = elégtelen forrasz = head-in-pillow. Illessze a sablont a raszterhez (fenti táblázat).
Oxidált padek vagy golyók. A 12 hónapnál régebben, HASL nélkül vagy gyenge ENIG-plattolással tárolt padek rosszul nedvesednek, üregeket hagyva a pad-interfészen. Mindig használjon friss kártyákat ismert gyárból — az NCAB és az Eurocircuits is végez pad-oxidációs teszteket.
Újraömlesztési profil elégtelen TAL-lal. 45 s alatt likvidusz felett a flux-gázok nem tudnak megszökni. 90 s felett az intermetallikusok üregekbe nőnek. A legtöbb SAC305 BGA-ra 60–75 s-t célozzon.
BGA-utómunka
Utómunka-állomás: forrólevegős vagy IR-fúvóka a BGA-méretekhez illesztve. Ciklus:
- A kártya előmelegítése 4–8 ó 110 °C-on a nedvesség eltávolítására (MSL Level 3 alkatrészek)
- A BGA fűtése 245 °C-ra 30–60 s-ig, emelése vákuumfúvókával
- Maradék forrasz felszívása, padek tisztítása
- A BGA újragolyózása (vagy új alkatrész használata)
- Padek újrapasztaolása (mini-sablon vagy kiadagolva)
- Elhelyezés, újraömlesztés helyi profillal
- Röntgen-ellenőrzés
BGA-utómunka idő: 30–60 perc. Költség: €40–150 csatlakozásonként, méretétől és hozzáférhetőségétől függően. Elsőre tegye jól.
BGA vs. QFN — mikor mit válasszunk
| Tényező | BGA | QFN |
|---|---|---|
| Tűszám | 36–2000+ | 8–100 |
| Ellenőrzés | Röntgen szükséges | AOI + oldalsó filé |
| Utómunka-költség | €40–150 | €5–20 |
| Alkatrész-költség | Magasabb | Alacsonyabb |
| Termikus teljesítmény | Jó (termikus golyók) | Kiváló (termikus pad) |
| RF-teljesítmény | Jobb (rövidebb hurkok) | Jó |
Magas tűszámokra (>100) és magas sebességű digitálisra a BGA kötelező. 20–80 tűs teljesítmény, RF és analóg IC-kre a QFN olcsóbb és könnyebben ellenőrizhető.
Küldje el a tervét — a DFM-felülvizsgálat megjelöli a BGA-specifikus problémákat (sátorozott via-k, escape-útvonalak, sablon-nyílás) a szerszámozás előtt. Próbálja meg először a gyors árbecslőt egy árársávhoz.
Gyakran ismételt kérdések
Mi a BGA? Ball-grid array (golyó-rács tömb) — egy IC-tok forrasztógolyókkal, amelyek rácsban vannak elrendezve az alsó oldalon. Az újraömlesztés során a megfelelő NYÁK-padekhez csatlakozik. A raszter 0,4 mm-től 1,27 mm-ig terjed; golyószám 36-tól 2000+-ig.
BGA vs. QFN — melyik jobb? Egyik sem. BGA magas tűszámokra (>100), magas sebességű digitálisra és RF-re. QFN alacsonyabb tűszámokra (8–100) kiváló termikus teljesítménnyel egy középpadon keresztül. A BGA-utómunka 5–10×-szer drágább, mint a QFN, ezért válassza a QFN-t, ahol illik.
Hogyan ellenőriznek egy BGA-t? Röntgennel (2D standardra, 3D / CT head-in-pillow-felismeréshez nagy tokokon). Az AOI nem lát a tok alá. A határszkennelés (JTAG) elkapja az elektromos nyitásokat és rövidzárakat, amelyeket a röntgen geometriailag nem lát.
Mi a BGA-üregesedés? Csapdába esett fluxgáz buborékok egy újraömlesztett forrasztógolyón belül. Némi üregesedés elkerülhetetlen. Az IPC-A-610 Class 2 legfeljebb 25% vetített területet engedélyez golyónként; a Class 3 vevői spec-cel gyakran 9–15% alatt követel. Okok: sátorozott via-k, oxidált padek, rossz sablon-vastagság, elégtelen likvidusz feletti idő.