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    技術天地

    什么是BGA封裝?

    對于需要高密度銜接的SMD IC,球柵陣列已變得越來越盛行。運用IC封裝的下側而不是邊緣銜接,能夠降低銜接密度,簡化PCB布局。

    運用SMD BGA IC封裝的首要問題在于,運用芯片的下側意味著無法直接拜訪銜接,從而使焊接,拆焊和查看愈加困難??墒?,運用主線PCB出產設備能夠輕松戰勝這些問題,并能夠進步全體牢靠性和功能。

    什么是BGA封裝?
    球柵陣列BGA運用的銜接辦法與傳統的外表設備銜接所用的辦法不同。其他包裝,例如方形扁平包裝,QFP,則運用包裝的旁邊面進行銜接。這意味著針腳的空間有限,針腳有必要十分緊密地隔開,而且要供給所需等級的銜接性而有必要小得多。球柵陣列(BGA)運用封裝的底側,該區域的銜接空間很大。

    將引腳以網格圖案(因而稱為Ball Grid Array)放置在芯片載體的下外表上。此外,與其運用引腳來供給連通性,不如將帶有焊錫球的焊盤用作銜接辦法。在要設備BGA器材的印刷電路板上,PCB上有一組配套的銅墊,用于供給所需的銜接性。

    除了改善銜接性之外,BGA還具有其他優勢。與四方扁平封裝器材比較,它們在硅芯片之間供給的熱阻更低。這允許由封裝內部的集成電路產生的熱量更快,更有效地從器材中傳導到PCB上。這樣,BGA器材無需特別的冷卻措施就能夠產生更多的熱量。

    除此之外,導體在芯片載體的下側的事實意味著芯片內的引線更短。因而,不需要的引線電感水平較低,因而,球柵陣列器材能夠供給比QFP同類器材更高的功能。

    球柵陣列BGA的方針
    球柵陣列的開發旨在為IC和設備制作商供給許多長處,并為最終的設備用戶供給長處。與其他技能比較,BGA的一些優勢包含:

    有效利用印刷電路板空間,允許在SMD封裝下進行銜接,而不僅僅是在其外圍進行銜接
    熱和電功能均得到改善。BGA封裝可為低電感供給電源和接地層,并為信號供給受控的阻抗走線,并能夠經過焊盤等將熱量傳導走。
    因為改善了焊接,進步了出產良率。BGA允許銜接之間的距離較大,并具有更好的可焊性。
    減小包裝厚度,這在許多組件需要做得更薄的狀況下(例如手機等)具有很大的優勢。
    更大的焊盤尺度等進步了可返工性
    這些長處意味著,雖然開始對該包裝表明置疑,但在許多狀況下仍供給了一些有用的改善。


    運用BGA的理由
    引入和運用球柵陣列是有道理的,因為其他技能存在問題,BGA十分簡略。常規的四方扁平包裝方式的包裝具有十分薄且距離十分近的引腳。這種裝備引起許多困難。

    損壞:   QFP上的引腳天然很細,它們的距離意味著需要十分緊密地控制它們的位置。任何不妥處理都可能導致他們顛沛流離,一旦發生這種狀況,簡直不可能恢復。運用大引腳數的IC往往十分貴重,因而這可能成為一個首要問題。
    引腳密度:   從規劃的角度來看,引腳密度是如此之大,以致使走線脫離IC也是有問題的,因為某些區域可能會呈現擁塞。
    焊接進程   鑒于QFP引腳之間的距離十分近,需要十分仔細地控制焊接進程,不然觸點很容易橋接。
    開發BGA封裝是為了戰勝這些問題,并進步焊接接頭的牢靠性。結果,BGA被廣泛運用,而且現已開發了戰勝其運用問題的工藝和設備。

    BGA封裝類型
    為了滿足不同類型的拼裝和設備的各種要求,現已開發了許多BGA變體。

    MAPBGA-模制陣列工藝球柵陣列:   此BGA封裝針對要求封裝具有低電感,易于外表設備的低功能至中功能器材。它供給了一個占地面積小,牢靠性高的低成本挑選。
    PBGA-塑料球柵陣列:   此BGA封裝用于要求電感低,易于外表設備,成本相對較低同時還堅持較高牢靠性的中至高功能器材。它在基板中還有一些額外的銅層,能夠處理增加的功耗水平。
    TEPBGA-熱增強塑料球柵陣列:   此封裝可供給更高的散熱水平。它運用基板上的厚銅平面將熱量從芯片吸到客戶板上。
    TBGA-膠帶球柵陣列:   此BGA封裝是中高端解決方案,適用于需要高熱功能而無需外部散熱器的運用。
    PoP-包裝上的包裝:   此包裝可用于空間十分寶貴的運用中。它允許將存儲包堆疊在根本設備的頂部。
    MicroBGA:   望文生義,這種類型的BGA封裝小于規范BGA封裝。業界共有三種距離:0.65、0.75和0.8mm。
    BGA拼裝
    初次引入BGA時,BGA拼裝是首要關注的問題之一。如果無法以一般的方式觸及焊盤,BGA拼裝將達到能夠經過更傳統的SMT封裝完成的規范。實際上,雖然對于球柵陣列BGA器材來說,焊接似乎是一個問題,但發現規范的回流焊辦法十分適宜這些器材,而且接頭牢靠性也十分好。從那時起,BGA拼裝辦法得到了改善,而且一般發現BGA焊接特別牢靠。

    在焊接進程中,然后將整個組件加熱。焊球中的焊料量十分仔細地控制,而且在焊接進程中加熱時,焊料會熔化。外表張力使熔化的焊料將封裝與電路板正確對齊,同時焊料冷卻并固化。仔細挑選焊料合金的成分和焊接溫度,以使焊料不會完全融化,而是堅持半液態,從而使每個球都與相鄰的球體堅持獨立。

    因為現在許多產品都采用BGA封裝作為規范,因而BGA拼裝辦法現已很老練,大多數制作商都能夠輕松適應。因而,在規劃中不應該擔心運用BGA器材。

    BGA設備的問題之一是無法運用光學辦法查看焊接銜接。結果,在初次引入該技能時就產生了置疑,許多制作商進行了測試以保證他們能夠令人滿意地焊接器材。焊接球柵陣列設備的首要問題是,有必要施加滿足的熱量以保證網格中的一切球都充沛熔化,以使每個接頭都能令人滿意地制成。

    經過查看電氣功能無法完全測試接頭。接頭可能制作不妥,而且跟著時間的消逝會失效。僅有令人滿意的查看辦法是運用X射線查看,因為該查看辦法能夠經過設備在下面的焊接點處調查。發現正確設置了焊接機的熱量散布后,BGA器材焊接得很好,簡直沒有遇到問題,從而使BGA拼裝對于大多數運用成為可能。

    球柵陣列,BGA返修
    能夠意料,除非有正確的設備,不然對包含BGA的電路板進行返工并不容易。如果置疑BGA有毛病,則能夠卸下設備。這是經過部分加熱設備以熔化其下方的焊料來完成的。

    在BGA返修進程中,一般會在專門的返修站中消除加熱。它包含一個裝有紅外線加熱器的夾具,一個用于監督溫度的熱電偶和一個用于提高包裝的真空設備。需要格外小心,以保證僅加熱和取出BGA。需要盡可能少地影響附近的其他設備,不然可能會損壞它們。

    BGA修理/ BGA壓球
    卸下后,能夠用新的BGA替代。有時可能會創新或修理已撤除的BGA。如果芯片很貴重,而且一旦被移除,就能夠作為作業設備,那么這種BGA修復可能是一個有吸引力的提議。進行BGA修理時,需要以稱為“重新成球”的進程更換焊球。能夠運用為此意圖制作和出售的一些小型現成的焊球來進行BGA修理。

    許多安排現已建立了專門的設備來進行BGA植錫。

    BGA,球柵陣列技能現已老練。雖然可能會呈現無法拜訪聯系人的問題,可是現已找到了戰勝這些問題的適宜辦法。跟著走線和引腳密度的降低,PCB布局和電路板的牢靠性得到了改善,此外,這種焊接變得愈加牢靠,而且紅外回流技能也得到了改善,以完成牢靠的焊接。類似地,運用BGA的電路板查看能夠運用X射線查看,AXI,此外,還開發了返工技能。結果,BGA技能的運用已導致質量和牢靠性的全體進步。

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