BGA montajı nedir
Top ızgara dizisi (BGA), solder topları alt tarafında ızgara düzeninde dizilmiş bir IC paketidir — kenarlarında kurşun yok. Toplar reflow sırasında PCB üzerindeki eşleşen pedlere bağlanır. Pitch 1,27 mm (eski PBGA'lar) ile 0,4 mm (modern µBGA'lar) arasında değişir; top sayısı 36 ile 2.000+ arasındadır.
Zorluk: her lehim bağlantısı paketin altındadır. Göremezsiniz. Prob yapamazsınız. AOI işe yaramaz. X-ışını ve elektriksel test, reflow sonrası tek denetim yöntemleridir.
Energetika-VDS'de DDM Novastar LS60 kafası ve GF-120HT 8 bölgeli reflow üzerinde 6 × 6 mm 0,5 mm pitch ile 45 × 45 mm 1,0 mm pitch arasındaki BGA'ları monte ediyoruz. X-ışını denetimi ortaklar aracılığıyla temin edilir — Class 3 siparişlerde her kart, Class 2'de örnek tabanlı.
BGA montajı adım adım
1. Pasta baskısı
BGA pedleri için şablon açıklığı: pad çapına tipik olarak 1:1, bazen köprülemeyi azaltmak için ince pitch (≤0,5 mm) için -%5. Şablon kalınlığı:
| BGA pitch | Şablon kalınlığı |
|---|---|
| 1,0-1,27 mm | 125-150 µm |
| 0,65-0,8 mm | 100-125 µm |
| 0,4-0,5 mm | Elektroform ile 75-100 µm |
Pasta hacmi hedefi: SPI varsa ölçülen, nominalin %80-110'u. %70 altı = açık bağlantılar. %130 üzeri = ince pitchde köprüleme.
2. Yerleştirme
LS60, BGA'yı alır, top deseninde ortalama yapar ve ±30 µm @ 3σ hassasiyetle yerleştirir. BGA'nın mükemmel olması gerekmez — yerleştirme pad çapının %50'si dahilindeyse reflow sırasında kendi kendine hizalama paketi pedlere çeker. Hedefimiz %25 altı.
Yerleştirme hızı: top sayısı ve merkezleme karmaşıklığına bağlı olarak BGA başına 0,5-1,2 saniye.
3. Reflow
SAC305 BGA'lar standart reflow profilini izler:
| Bölge | Sıcaklık | Süre |
|---|---|---|
| Ön ısıtma | 25 ila 150°C | 60-90 s |
| Islatma | 150-200°C | 60-120 s |
| Reflow tepe | 235-245°C | 217°C üzerinde 30-60 s |
| Soğutma | 245 ila 50°C | 60-120 s |
Sıvı üzeri süre (TAL): 45-90 s optimum nokta. 45 s altı = büyük BGA'larda merkez soğuk bağlantılar. 90 s üzeri = aşırı intermetalik büyüme ve artmış boşluk.
4. X-ışını denetimi
Reflow sonrası BGA'lar 2B X-ışını için şunların görsel denetimine gider:
- Top varlığı (eksik top yok)
- Top başına boşluk
- Toplar arasında köprüleme
- Başlık-yastıkta (top ped ile ıslanmadı)
- Açık bağlantılar (yetersiz lehim)
2B X-ışını BGA hatalarının %90'ını yakaladı. 3B / CT X-ışını gerisini yakalar (büyük paketlerin iç sıralarında başlık-yastıkta). Standart olarak 2B X-ışını temin ediyoruz; talep üzerine ortak laboratuarlar aracılığıyla 3B.
5. İşlevsel test veya sınır taraması
Tasarım JTAG sınır taraması içeriyorsa, BGA topları ile bitişik bileşenler arasındaki her ağ elektriksel olarak test edilir. Bu, X-ışınının geometrik olarak iyi görünen soğuk bağlantıları göremediği açma ve kısa devreleri yakalar. FCT kendisi Energetika-VDS'de ortaklar aracılığıyla temin edilmektedir.
Boşluk — gerçek metrik
Boşluklar, reflowlanmış lehim topunun içine hapsolmuş flux gazı kabarcıklarıdır. Bir miktar boşluk kaçınılmazdır. Soru ne kadar.
| Standart / Sınıf | Top başına boşluk sınırı |
|---|---|
| IPC-A-610 Class 2 | ≤%25 izdüşüm alanı |
| IPC-A-610 Class 3 (varsayılan) | ≤%25 alan |
| Müşteri özellikli Class 3 | Genellikle ≤%9-15 alan |
| Güç BGA'ları (termal ped) | Sinyal toplarında ≤%30 alan, termalde ≤%50 alan |
| Otomotiv / tıbbi (özel) | Genellikle ≤%9 alan |
En önemli 4 boşluk nedeni
BGA altında kapatılmış vialar. Yalnızca lehim maskesiyle doldurulmuş vialar reflow sırasında bağlantıya flux gazı sızdırır. Çözüm: doldurun ve kaplayın (IPC-4761 Tip VII) ya da viaları BGA gölgesi dışına taşıyın.
Yanlış şablon kalınlığı. Çok kalın = fazla pasta = fazla flux = daha fazla boşluk. Çok ince = yetersiz lehim = başlık-yastıkta. Şablonu pitch'e göre eşleştirin.
Oksitlenmiş pedler veya toplar. HASL veya zayıf ENIG kaplama olmadan 12 ay üzerinde depolanan pedler kötü ıslanır, ped arayüzünde boşluk bırakır. Her zaman bilinen bir fabrikadan taze kartlar kullanın.
Yetersiz TAL'li reflow profili. Sıvı üzerinde 45 saniyenin altında flux gazları kaçamaz. 90 saniyenin üzerinde intermetalikler boşluklara büyür. Çoğu SAC305 BGA için 60-75 saniyeyi hedefleyin.
BGA yeniden işleme
Yeniden işleme istasyonu: BGA boyutlarına göre sıcak hava veya IR nozul. Döngü:
- Nemi gidermek için kartı 4-8 s 110°C'de pişirin (MSL Seviye 3 parçalar)
- BGA'yı 245°C'ye 30-60 s ısıtın, vakum nozuluyla kaldırın
- Kalan lehimi fitile alın, pedleri temizleyin
- BGA'ya yeniden top takın (veya yeni parça kullanın)
- Pedleri yeniden pastayın (mini-şablon veya dağıtılmış)
- Yerleştirin, yerel profil ile reflow yapın
- X-ışını doğrulayın
BGA başına yeniden işleme süresi: 30-60 dakika. Maliyet: boyuta ve erişime bağlı olarak €40-150 / bağlantı. İlk seferde doğru yapın.
BGA vs QFN — ne zaman hangisi seçilir
| Faktör | BGA | QFN |
|---|---|---|
| Pin sayısı | 36 ila 2000+ | 8 ila 100 |
| Denetim | X-ışını gerekli | AOI + yan dolgu |
| Yeniden işleme maliyeti | €40-150 | €5-20 |
| Parça maliyeti | Daha yüksek | Daha düşük |
| Termal performans | İyi (termal toplar) | Mükemmel (termal ped) |
| RF performans | Daha iyi (daha kısa döngüler) | İyi |
Yüksek pin sayısı (>100) ve yüksek hızlı dijital için BGA zorunludur. 20-80 pin güç, RF ve analog IC'ler için QFN daha ucuz ve denetlemesi daha kolaydır.
Sıkça sorulan sorular
BGA nedir? Top ızgara dizisi — solder topları alt tarafında ızgara düzeninde dizilmiş IC paketi. Reflow sırasında eşleşen PCB pedlerine bağlanır. Pitch 0,4 mm ile 1,27 mm arasında; top sayısı 36 ile 2.000+ arasındadır.
BGA vs QFN — hangisi daha iyi? İkisi de değil. BGA yüksek pin sayısı (>100), yüksek hızlı dijital ve RF için. QFN merkez ped aracılığıyla mükemmel termal performansla düşük pin sayısı (8-100) için. BGA yeniden işleme QFN'den 5-10 kat daha pahalıdır, bu nedenle uyduğunda QFN'i seçin.
BGA nasıl denetlenir? X-ışını (standart için 2B, büyük paketlerde başlık-yastıkta tespiti için 3B / CT). AOI paketin altını göremez. Sınır taraması (JTAG), X-ışınının geometrik olarak göremediği elektriksel açma ve kısa devreleri yakalar.
BGA boşluğu nedir? Reflowlanmış lehim topu içine hapsolmuş flux gazı kabarcıkları. Bir miktar boşluk kaçınılmazdır. IPC-A-610 Class 2 top başına %25 izdüşüm alanına kadar izin verir; müşteri özellikli Class 3 genellikle %9-15 altı gerektirir. Nedenler: kapatılmış vialar, oksitlenmiş pedler, yanlış şablon kalınlığı, sıvı üzerinde yetersiz süre.