对于需要高密度衔接的SMD IC,球栅阵列已变得越来越盛行。运用IC封装的下侧而不是边缘衔接,能够降低衔接密度,简化PCB布局。
运用SMD BGA IC封装的首要问题(ti)在于,运用芯片(pian)的下(xia)侧意味着无法直接拜访衔接,从而使焊接,拆焊和查看愈加困难。可是,运用主线PCB出产设(she)备(bei)能够轻松(song)战(zhan)胜这些问题(ti),并能够进步全体牢(lao)靠性和功(gong)能。
什么是BGA封装?
球栅阵列(lie)BGA运用(yong)的衔(xian)(xian)接(jie)办法(fa)与传统的外表设备衔(xian)(xian)接(jie)所(suo)(suo)用(yong)的办法(fa)不同。其他包装,例如方形扁平包装,QFP,则运用(yong)包装的旁边(bian)面进行衔(xian)(xian)接(jie)。这意味着针脚的空(kong)间(jian)有(you)限,针脚有(you)必要(yao)(yao)(yao)十分紧密(mi)地隔开,而且要(yao)(yao)(yao)供(gong)给所(suo)(suo)需等级(ji)的衔(xian)(xian)接(jie)性而有(you)必要(yao)(yao)(yao)小(xiao)得多。球栅阵列(lie)(BGA)运用(yong)封(feng)装的底侧,该区域(yu)的衔(xian)(xian)接(jie)空(kong)间(jian)很大(da)。
将引脚以网格图案(an)(因而称为Ball Grid Array)放置(zhi)在芯片载体(ti)的(de)下外(wai)表(biao)上(shang)。此外(wai),与(yu)其运用引脚来(lai)供(gong)给连(lian)通性(xing),不如将带有焊锡球的(de)焊盘用作衔接(jie)办法。在要设备BGA器(qi)材的(de)印刷(shua)电路板上(shang),PCB上(shang)有一(yi)组(zu)配(pei)套的(de)铜垫,用于供(gong)给所(suo)需的(de)衔接(jie)性(xing)。
除了改善衔接(jie)性之外(wai),BGA还具有(you)其他优势。与四方扁平封装器(qi)材(cai)比较(jiao),它们(men)在硅(gui)芯片之间供给(ji)的(de)(de)热阻更(geng)低。这(zhei)允许(xu)由封装内部的(de)(de)集成电路产(chan)生(sheng)的(de)(de)热量更(geng)快,更(geng)有(you)效地从器(qi)材(cai)中传导到PCB上。这(zhei)样(yang),BGA器(qi)材(cai)无需特别的(de)(de)冷却措施(shi)就(jiu)能够(gou)产(chan)生(sheng)更(geng)多的(de)(de)热量。
除(chu)此之外(wai),导(dao)体在芯(xin)(xin)片(pian)载体的(de)(de)下侧(ce)的(de)(de)事(shi)实(shi)意(yi)味着芯(xin)(xin)片(pian)内的(de)(de)引线(xian)(xian)更短。因而(er)(er),不(bu)需(xu)要的(de)(de)引线(xian)(xian)电感水平较低,因而(er)(er),球栅阵列(lie)器(qi)材能够供给比QFP同类器(qi)材更高的(de)(de)功能。
球栅阵列BGA的方针
球栅阵(zhen)列的开发旨(zhi)在为IC和设备制作(zuo)商供(gong)给(ji)许(xu)多长(zhang)处,并为最终的设备用户供(gong)给(ji)长(zhang)处。与其(qi)他技能(neng)比(bi)较,BGA的一些优势包(bao)含:
有(you)效利用印刷(shua)电(dian)路(lu)板空(kong)间,允许在SMD封装(zhuang)下进行衔接,而不仅仅是在其(qi)外围(wei)进行衔接
热和电功能均得到(dao)改善。BGA封装(zhuang)可为低电感供给电源和接地层,并为信(xin)号供给受控的阻抗走线,并能够经过(guo)焊盘等将(jiang)热量传导走。
因为改(gai)善了焊接(jie)(jie),进步了出产良率。BGA允许衔接(jie)(jie)之间的距离较大,并具有更好的可焊性。
减小包装厚度(du),这在许(xu)多组件需要做得更薄的状况下(例(li)如手机等(deng))具(ju)有(you)很大的优(you)势。
更大的焊盘尺度等进步了(le)可返工性
这些长处意(yi)味(wei)着,虽(sui)然开(kai)始对该包装表明置疑,但(dan)在许(xu)多状况下仍(reng)供给了一些有用的改善。
运用(yong)BGA的理(li)由(you)
引(yin)入和运(yun)用球栅(zha)阵列是有道理的,因(yin)为其(qi)他技能存在问题,BGA十(shi)(shi)分(fen)简(jian)略。常规的四(si)方扁平包(bao)装方式(shi)的包(bao)装具有十(shi)(shi)分(fen)薄且距离十(shi)(shi)分(fen)近的引(yin)脚。这(zhei)种装备(bei)引(yin)起许多困(kun)难。
损坏: QFP上的(de)引脚天然很细,它们(men)的(de)距离意味着需(xu)要十分紧密地控制它们(men)的(de)位置。任(ren)何不妥处理都可能(neng)导(dao)致(zhi)他(ta)们(men)颠沛流离,一旦发(fa)生这(zhei)种状况(kuang),简直不可能(neng)恢复。运用大(da)引脚数的(de)IC往往十分贵重(zhong),因而这(zhei)可能(neng)成为一个首(shou)要问题。
引脚密度: 从规划的(de)角度来看(kan),引脚密度是(shi)如(ru)此之大,以致使走(zou)线脱(tuo)离IC也是(shi)有问(wen)题的(de),因为(wei)某些区域可能会呈现拥塞。
焊接(jie)进(jin)程 鉴(jian)于QFP引脚之间的(de)距离十分近,需(xu)要十分仔细(xi)地控(kong)制焊接(jie)进(jin)程,不(bu)然触点很容易桥接(jie)。
开(kai)发BGA封装是为了(le)战胜这些问题(ti),并进步焊(han)接(jie)接(jie)头的(de)牢靠性。结果(guo),BGA被(bei)广泛运用,而且现已开(kai)发了(le)战胜其运用问题(ti)的(de)工艺(yi)和设备。
BGA封装类(lei)型
为了(le)满足(zu)不同类(lei)型的(de)拼(pin)装和设备的(de)各(ge)种要(yao)求,现已开(kai)发了(le)许多(duo)BGA变(bian)体。
MAPBGA-模制阵(zhen)列(lie)工艺球(qiu)栅阵(zhen)列(lie): 此BGA封装针对要(yao)求封装具有低电感,易(yi)于外表设(she)备的低功能至中功能器材。它供给(ji)了一个占地面积(ji)小,牢靠性高的低成本挑选。
PBGA-塑料球栅阵列(lie): 此(ci)BGA封装用(yong)于(yu)要求电(dian)感低(di),易于(yu)外表设备,成本相对(dui)较(jiao)低(di)同时还(hai)坚持较(jiao)高(gao)牢靠性的中至高(gao)功能(neng)器材(cai)。它在基板中还(hai)有一些额外的铜层,能(neng)够处理增加的功耗水平。
TEPBGA-热(re)增强塑料球(qiu)栅阵(zhen)列: 此封装可供给更高的散(san)热(re)水平(ping)。它运(yun)用基板上(shang)的厚铜(tong)平(ping)面(mian)将热(re)量从芯片吸到(dao)客户板上(shang)。
TBGA-胶带(dai)球栅阵列(lie): 此BGA封(feng)装是中高端(duan)解(jie)决方案(an),适用(yong)于(yu)需(xu)要高热功(gong)能而(er)无(wu)需(xu)外部散(san)热器(qi)的运用(yong)。
PoP-包(bao)装(zhuang)上的包(bao)装(zhuang): 此(ci)包(bao)装(zhuang)可用于(yu)空间(jian)十分宝贵(gui)的运(yun)用中。它(ta)允(yun)许将存储包(bao)堆(dui)叠(die)在根(gen)本设备的顶部。
MicroBGA: 望(wang)文生(sheng)义(yi),这种类型的BGA封装小(xiao)于规范(fan)BGA封装。业界(jie)共有三种距离:0.65、0.75和0.8mm。
BGA拼装
初次引入BGA时,BGA拼装是首要关注的问题之一。如果无法以一般的方式触及焊盘,BGA拼装将达到能够经过更传统的SMT封装完成的规范。实际上,虽然对于球栅阵列BGA器材来说,焊接似乎是一个问题,但发现规范的回流焊办法十分适宜这些器材,而且接头牢靠性也十分好。从那时起,BGA拼装办法得到了改善,而且一般发现BGA焊接特别牢靠。
在焊(han)接进(jin)程中(zhong),然后将(jiang)整个(ge)组件加热(re)。焊(han)球中(zhong)的(de)焊(han)料(liao)量十分仔(zi)(zi)细地控制,而(er)且在焊(han)接进(jin)程中(zhong)加热(re)时(shi),焊(han)料(liao)会熔化(hua)。外表张(zhang)力使熔化(hua)的(de)焊(han)料(liao)将(jiang)封装(zhuang)与电路板正确对(dui)齐,同时(shi)焊(han)料(liao)冷却并固化(hua)。仔(zi)(zi)细挑(tiao)选焊(han)料(liao)合金的(de)成分和焊(han)接温度,以使焊(han)料(liao)不(bu)会完(wan)全融(rong)化(hua),而(er)是坚(jian)持(chi)半液(ye)态,从而(er)使每个(ge)球都与相邻的(de)球体坚(jian)持(chi)独立(li)。
因(yin)为(wei)现(xian)在许多(duo)产品都采用BGA封装作为(wei)规范,因(yin)而(er)BGA拼(pin)装办法现(xian)已很老练,大多(duo)数制作商(shang)都能够轻(qing)松适(shi)应。因(yin)而(er),在规划中(zhong)不应该担(dan)心运(yun)用BGA器(qi)材(cai)。
BGA设备(bei)(bei)的(de)问题(ti)之一是无法运(yun)用光学(xue)办法查(cha)看焊(han)接衔接。结果(guo),在初(chu)次(ci)引(yin)入(ru)该(gai)技(ji)能时就(jiu)产生了(le)(le)置疑,许多制作(zuo)商(shang)进行了(le)(le)测(ce)试(shi)以保证(zheng)(zheng)他(ta)们能够(gou)令(ling)人(ren)满意(yi)地焊(han)接器材。焊(han)接球(qiu)栅阵列设备(bei)(bei)的(de)首要问题(ti)是,有必(bi)要施加满足(zu)的(de)热量以保证(zheng)(zheng)网(wang)格中的(de)一切球(qiu)都(dou)充沛熔化,以使每(mei)个(ge)接头都(dou)能令(ling)人(ren)满意(yi)地制成。
经过(guo)查(cha)看电气(qi)功能(neng)无法完全测(ce)试接头(tou)。接头(tou)可能(neng)制作不妥,而(er)且跟(gen)着时间的(de)消逝会失效。仅有令(ling)人满意的(de)查(cha)看办法是(shi)运用X射线查(cha)看,因(yin)为(wei)该查(cha)看办法能(neng)够经过(guo)设(she)备在下(xia)面的(de)焊(han)(han)接点处调查(cha)。发现正确设(she)置了焊(han)(han)接机的(de)热量散布(bu)后,BGA器材焊(han)(han)接得(de)很好,简(jian)直没(mei)有遇到问题,从(cong)而(er)使(shi)BGA拼(pin)装对(dui)于大多数运用成为(wei)可能(neng)。
球栅阵列,BGA返修
能够(gou)意料,除非有正确(que)的(de)设(she)(she)备(bei),不然对包含BGA的(de)电路板进行返工并(bing)不容(rong)易。如果置疑BGA有毛病,则能够(gou)卸下(xia)设(she)(she)备(bei)。这是经过部分加热设(she)(she)备(bei)以(yi)熔化其下(xia)方的(de)焊(han)料来完成的(de)。
在BGA返修进程中(zhong),一(yi)般会(hui)在专门的(de)返修站中(zhong)消除加(jia)(jia)热。它(ta)包(bao)含(han)一(yi)个(ge)装有红外线加(jia)(jia)热器的(de)夹具,一(yi)个(ge)用(yong)于监督温度的(de)热电偶(ou)和(he)一(yi)个(ge)用(yong)于提高包(bao)装的(de)真空设备(bei)。需(xu)(xu)要格外小(xiao)心(xin),以保证仅加(jia)(jia)热和(he)取(qu)出BGA。需(xu)(xu)要尽可(ke)能少地影响附(fu)近的(de)其他设备(bei),不(bu)然可(ke)能会(hui)损坏它(ta)们。
BGA修理(li)/ BGA压球
卸(xie)下后,能够(gou)用新(xin)的BGA替代。有时可能会创新(xin)或修(xiu)理(li)已撤(che)除(chu)(chu)的BGA。如果芯片很贵重,而且一(yi)(yi)旦被移(yi)除(chu)(chu),就能够(gou)作为(wei)作业设备,那么这种BGA修(xiu)复可能是一(yi)(yi)个有吸引力的提(ti)议(yi)。进(jin)(jin)行BGA修(xiu)理(li)时,需(xu)要以(yi)称为(wei)“重新(xin)成(cheng)球(qiu)”的进(jin)(jin)程更(geng)换焊球(qiu)。能够(gou)运用为(wei)此意(yi)图制作和出(chu)售的一(yi)(yi)些小型现成(cheng)的焊球(qiu)来(lai)进(jin)(jin)行BGA修(xiu)理(li)。
许多安排现已建立了专(zhuan)门的设备来进(jin)行BGA植锡。
BGA,球栅阵列技(ji)能(neng)现已(yi)老(lao)练。虽然可(ke)能(neng)会(hui)呈(cheng)现无法拜访联系人的问题,可(ke)是现已(yi)找到(dao)了(le)战胜这(zhei)些问题的适宜办法。跟着走(zou)线(xian)和(he)(he)引(yin)脚(jiao)密(mi)度(du)的降低(di),PCB布局和(he)(he)电(dian)路板(ban)的牢(lao)靠(kao)(kao)性得(de)到(dao)了(le)改善,此外,这(zhei)种(zhong)焊(han)接变得(de)愈加牢(lao)靠(kao)(kao),而(er)且(qie)红外回流技(ji)能(neng)也得(de)到(dao)了(le)改善,以完成牢(lao)靠(kao)(kao)的焊(han)接。类似地,运用BGA的电(dian)路板(ban)查(cha)看能(neng)够运用X射线(xian)查(cha)看,AXI,此外,还开(kai)发(fa)了(le)返工(gong)技(ji)能(neng)。结(jie)果,BGA技(ji)能(neng)的运用已(yi)导致(zhi)质量(liang)和(he)(he)牢(lao)靠(kao)(kao)性的全(quan)体进步。
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