Expliquer la soudure et l'inspection par rayons X des emballages BGA

Comme les appareils électroniques continuent de diminuer en taille tout en augmentant en complexité fonctionnelle,Les progrès de la technologie de l'intégration à très grande échelle (VLSI) ont posé des exigences croissantes en termes de nombre d'interfaces d'entrée/sortie (E/S) et de dimensions des composants.Les emballages à grille à billes (BGA) sont devenus la solution idéale pour relever ces défis, offrant des interconnexions à haute densité et des avantages de miniaturisation.

Les circuits intégrés BGA, allant de quelques broches à plus de cinq cents, sont devenus omniprésents dans les produits modernes, notamment les appareils mobiles, les ordinateurs personnels et divers équipements de communication..Cet article explore en profondeur la technologie d'emballage BGA, couvrant ses concepts fondamentaux, ses caractéristiques, ses types, ses procédés de soudure et ses techniques d'inspection par rayons X.

Emballages BGA et PoP: les concepts expliqués

The Ball Grid Array (BGA) is a surface-mount device (SMD) packaging technology that uses an array of solder balls on the package underside to establish electrical connections with printed circuit boards (PCBs)Ces boules de soudure se connectent à la puce par un câblage métallique, permettant la transmission du signal entre la puce et le PCB.

Il existe deux structures de paquets BGA courantes:

• BGA à câble:Dans cette configuration, la puce se connecte au substrat par des fils métalliques fins, qui se dirigent ensuite vers le réseau de boules de soudure via des traces métalliques sur le substrat.
• BGA à flip-chip:Cette conception monte la puce directement à l'envers sur le substrat, en la connectant à travers des boules de soudure sans liaison de fil.amélioration de la vitesse de transmission du signal.

Comparé aux paquets doubles en ligne (DIP) ou plats traditionnels, le BGA offre plus de connexions d'E/S et des distances plus courtes de puce à boule de soudure, offrant des performances supérieures dans les applications à haute fréquence.

Technologie du paquet sur paquet (PoP)

Package on Package (PoP) représente une technologie d'empilement qui intègre plusieurs puces ou composants dans un seul paquet.pour les appareils à commande numériqueCette approche réduit considérablement les besoins en espace des PCB tout en minimisant les problèmes d'intégrité du signal, améliorant ainsi les performances globales des cartes.

Les avantages du PoP:

• Dimensions réduites des composants
• Moins de coûts globaux
• Complicité des circuits imprimés simplifiés

Parmi tous les types d'emballages, le BGA reste le choix le plus populaire de l'industrie pour les appareils à haut débit d'entrée/sortie.

Principales caractéristiques des emballages BGA

L'adoption généralisée de l'emballage BGA découle de ses caractéristiques remarquables:

• Nombre élevé de broches:Accueille de nombreuses broches d'entrée/sortie pour des circuits complexes
• Aucun problème de pliage d' épingle:Les connexions à billes de soudure éliminent les problèmes traditionnels de déformation des broches
• Densité élevée d'interconnexion:La mise en place étroite de la boule de soudure permet une plus grande miniaturisation
• Réduction de l'espace du tableau:Occupant moins de surface que les autres paquets ayant un nombre d'E/S équivalent
• Faible inductance:Des liaisons plus courtes améliorent la qualité du signal
• Propriétés d'auto-alignement:La tension de surface des boules de soudure fondue corrige automatiquement le placement pendant le reflux
• Faible résistance thermique:Améliore la dissipation de chaleur pour prévenir la surchauffe

Variétés d'emballages BGA

Le marché propose plusieurs types de paquets BGA, notamment:

• Plastique BGA (PBGA):Caractéristiques: encapsulation en plastique, substrats laminés en verre époxy et traces de cuivre gravées avec des boules de soudure préformées
• BGA à haute performance thermique (HLPBGA):Incorporant des couvercles métalliques pour une dissipation de chaleur améliorée avec des conceptions de profil bas
• Le ruban BGA (TBGA):Utilise des substrats flexibles offrant d'excellentes propriétés électriques et mécaniques
• b. une résistance à la combustion de l'air supérieure à 1 kPa;Conçus pour des applications à haute puissance avec une gestion thermique supérieure

Processus de soudure BGA

L'assemblage BGA utilise des techniques de soudage par reflux. Pendant l'assemblage des PCB, les composants BGA sont soudés dans des fours de reflux où des boules de soudage fondent pour former des connexions électriques.

Considérations essentielles en matière de soudure:

• Un chauffage suffisant assure la fusion complète de toutes les boules de soudure pour des connexions fiables
• La tension de surface maintient l'alignement du paquet jusqu'à la solidification de la soudure
• La composition précise de l'alliage de soudure et le contrôle de la température empêchent la fusion des billes tout en maintenant la séparation

Inspection conjointe de la soudure BGA

L'inspection optique conventionnelle ne peut pas évaluer les joints de soudure BGA cachés sous les composants.comme il ne vérifie que la conductivité au moment de l'essai sans prédire la longévité des articulations.

Inspection par rayons X:

La technologie des rayons X permet d'examiner de manière non destructive les connexions de soudure cachées.offrant diverses méthodes de test, y compris manuel, l'inspection optique automatisée (AOI) et l'inspection radiologique automatisée.

Procédures de retraitement BGA

Les composants BGA défectueux doivent être soigneusement enlevés par chauffage local pour faire fondre les joints de soudure sous-jacents.avec un débit de sortie de l'air de l'appareilUn contrôle thermique précis protège les composants adjacents pendant les processus de retraitement.

Conclusion

Les composants BGA ont été largement adoptés dans l'industrie électronique pour la production de masse et les applications de prototypage.L'emballage BGA gère efficacement la complexité de la mise en page tout en offrant des débits d'E/S plus élevés dans des espaces réduits, des conceptions électroniques compactes.