BGA-komponensek SMT-összeszerelési folyamatának kulcstényezői

Kulcsszavak: BGA szerelés

A rendkívül nagy integráltságú áramkörök (IC-k) rohamos fejlődésével párhuzamosan a meglévő tokozási típusok már nem tudják kielégíteni az elektronikai szerelési igényeket, és új tokozási formák jelentek meg a nagyobb integráltság, a kisebb helyigény és a nagyobb I/O szám iránti megnövekedett kereslet eredményeként. A fent említett újabb tokozási formák közül a BGA (labdás rácsos elrendezés) tokozás a fő típus, amelynek a legszélesebb az alkalmazási területe, változatossága miatt, amely számos korábbi tokozás korlátait leküzdő. A forrasztási technológia szempontjából a BGA tokozás nagyon hasonlít a korábbi tokozásokhoz, mint például a QFP (négyzetes lapos tokozás). Ennek ellenére a lábakat forrasztgolyók helyettesítik, ami forradalmasította az elektronikai szerelést és olyan származtatott tokozások megjelenéséhez vezetett, mint a CSP. A BGA szerelés forrasztása integrálódott a hagyományos SMT (felületi szerelési technológia) folyamatába, és szabványos SMT szerelő berendezésekkel végezhető.

A Labdás Rácsos Elrendezés (BGA) egy felületi szerelésű tokozás, amelyben a forrasztgolyó kapcsolatok az alkatrész alatt találhatók. A BGA-knak magasabb a csatlakozó sűrűsége, mint más tokozási módszereknek, azonban sikeresen forrasztani őket nehéz lehet a felületi szerelési technológia (SMT) során.

A BGA (labdás rácsos elrendezés) alkalmazása jelentősen csökkenti a szerelési hibákat, amikor az SMT (felületi szerelési technológia) / SMD (felületi szerelési alkatrész) gyakorlók azt tapasztalják, hogy a 0,3mm lépésközű QFP (négyzetes lapos tokozás) nem képes elérni az SMT minőségi eredményt. A rendszerelmélet szerint a technológiai folyamat nehézségi szintjének csökkentése lehetővé teszi a problémák minél gyorsabb megoldását és a termékminőség könnyebb irányíthatóságát, ami összhangban van a modern gyártás koncepciójával, annak ellenére, hogy a BGA alkatrészek ellenőrzése nehezen kivitelezhető. Ez a blog átfogóan megvizsgálja és elemzi a BGA alkatrészek SMT szerelési módszerét, valós tömeggyártási tapasztalatok alapján.

A BGA tokozások áttekintése

Előnyök

A BGA alkatrészek számos előnnyel rendelkeznek:

• Több összeköttetés, mint a kerületi kivezetéses alkatrészeknél
• Kisebb helyigény, mint a kerületi kivezetéses alkatrészeknél
• Rövidebb kapcsolati hosszak
• Védelem a chip és a huzalkötések számára.

Kihívások

Azonban a BGA forrasztás folyamati problémákat jelent:

• A forrasztott kötések az alkatrész alatt rejtőznek.
• A sűrű tokozási lábkiosztás korlátozza a forrasztópaszta nyomtatást
• A nagy BGA-k hőtömege befolyásolja a hőprofil beállítását.
• Érzékeny a NYÁK (nyomtatott áramköri lap) vetemedésére és koplanaritására
• A robusztus BGA forrasztott kötések gondos folyamatszabályozást igényelnek.

A BGA alkatrészek SMT szerelési folyamatának fő jellemzői

Előkezelés

Bár bizonyos BGA alkatrészek kevésbé érzékenyek a páratartalomra, minden alkatrészt szárítani kell 125°C-on, mivel az alacsony hőmérsékletű szárításnak nem bizonyultak káros hatásai. Ez érvényes a SMT szerelésre előkészített csupasz NYÁK-okra (nyomtatott áramköri lapokra) is. Végtére is, a nedvességtartalommal először foglalkozva csökkenthetők a forrasztógolyó hibák és javítható a forraszthatóság.

Forrasztópaszta Nyomtatás

Szerelési tapasztalataim szerint a forrasztópaszta nyomtatás általában könnyen végrehajtható 0,8mm-nél nagyobb lépésközű BGA alkatrészeken és 0,5mm lépésközű QFP alkatrészeken. Azonban előfordulhatnak olyan helyzetek, amikor a ónt kézi úton kell korrigálni, mert bizonyos forrasztógolyók nem kaptak elegendő forrasztópaszta nyomtatást, ami forrasztási elmozduláshoz vagy rövidzárhoz vezetett.

Mindazonáltal nem hiszik, hogy a forrasztópaszta könnyebben nyomtatható 0,8 mm-es távolságú BGA alkatrészekre, mint 0,5 mm-es távolságú QFP alkatrészekre. Úgy vélik, hogy sok mérnök tisztában van a vízszintes és függőleges nyomtatás közötti különbséggel 0,5 mm-es távolságú QFP-n, ami mechanikailag magyarázható. Így bizonyos nyomtatók 45 fokban is képesek nyomtatni. Annak a gondolatnak megfelelően, hogy a nyomtatás fontos szerepet játszik a SMT szerelésben, kellő figyelmet kell fordítani rá.

Elhelyezés és beszerelés

Tényleges szerelési tapasztalatok szerint, mivel fizikai tulajdonságaik magas gyárthatóságot eredményeznek, a BGA alkatrészek könnyebben szerelhetők be, mint a 0,5 mm-es távolságú QFP alkatrészek. Azonban a legnagyobb probléma, amellyel a SMT szerelési folyamat során szembesülünk, az alkatrészek rezgése, amikor nagy méretű, gumigyűrűvel ellátott fúvókával pozicionálják az alkatrészeket a 30 mm-nél nagyobb áramköri lapokon. Tanulmányok alapján úgy vélik, hogy ez a túlzott beszerelési erő miatti túl nagy nyomásnak köszönhető a fúvókán belül, és megfelelő módosításokkal kiküszöbölhető. A BGA alkatrészeknek nyilvánvaló önközéprendező hatásuk van a forrasztási folyamat során az ón felületi feszültsége miatt, ezért néhány tervező szándékosan megnöveli a négy sarok érintkezőit a BGA érintkezőtervezésben, hogy az önközéprendező hatás még nyilvánvalóbb legyen, biztosítva ezzel, hogy a BGA alkatrészek önmagukat helyreállítsák, ha az elhelyezési pozíciók elmozdulnak.

Forrasztás

A forró levegővel történő újraáramlásos forrasztás szokatlan eljárás a SMT szerelési folyamatban, vagy egyedi technológiaként sorolható be. Bár a BGA szerelési alkatrészek idő- és hőmérsékleti görbéje megegyezik a szabványos görbével, mégis különböznek a hagyományos SMD-k többségétől az újraáramlásos forrasztás szempontjából. A BGA alkatrészek forrasztási pontjai az alkatrészek alatt, az alkatrésztest és a NYÁK között helyezkednek el, ami azt jelenti, hogy a BGA alkatrészeket sokkal jobban befolyásolják a forrasztási pontok, mint a tipikus SMD-ket, amelyek érintkezői az alkatrésztest kerületén találhatók. Legalábbis közvetlenül ki vannak téve a felfűtött levegőnek. A hőellenállás számítások és gyakorlatok azt mutatják, hogy a BGA alkatrésztest középső részén található forrasztógolyók hőkésséget, mérsékelt hőmérséklet-emelkedést és alacsony maximális hőmérsékletet tapasztalnak.

Ellenőrzés

A BGA alkatrészek fizikai szerkezete miatt a vizuális ellenőrzés nem felel meg a rejtett forrasztási kapcsolatok ellenőrzési igényeinek, így röntgenvizsgálatra van szükség a forrasztási hibák, például légbuborékok, üregek, rövidzárlatok és hiányzó forrasztógolyók észlelésére. Az röntgenvizsgálat egyetlen hátránya a magas költsége.

Javítás

A BGA javítás egyre fontosabbá vált a BGA alkatrészek elterjedtebb használata és a személyes távközlésre szolgáló elektronikai termékek alkalmazása miatt. Azonban a QFP alkatrészekkel ellentétben a BGA alkatrészek nem használhatók újra, miután eltávolították őket az áramköri lapról.

Most, hogy a BGA csomagolási technológia a SMT szerelésben az általános gyakorlattá vált, technológiai összetettségi szintjét soha nem szabad alábecsülni, és a cikkben tárgyalt főbb szempontokat alaposan és pontosan kell értékelni, a problémákat logikusan megoldva. Elektronikai szerződéses gyártó vagy szerelő kiválasztásakor keressen professzionális gyártósort, valamint teljes körű szerelési képességeket és felszereltséget.

A BGA szerelési folyamatban további szempontok az elektrosztatikus védelem és a BGA alkatrészek előmelegítése. A BGA alkatrészek általában speciális, elektrosztatikus védelmet biztosító tárolóedényeket igényelnek. A nyomtatott áramköri lap szerelési folyamata során szigorú elektrosztatikus védelmi intézkedéseket kell végrehajtani, beleértve a berendezések földelését, a személyzet kezelését és a környezetirányítást.

Következtetés

Összefoglalva, a Labdás Rácsos Elrendezésű termékek jelentős kapcsolati sűrűségbeli javulást kínálnak, de egyedi forrasztási folyamatproblémákkal rendelkeznek. Kiváló minőségű BGA forrasztási kapcsolatok érhetők el a pontosan meghatározott hét lépés betartásával, amelyek a precíziós nyomtatás, a helyes összeszerelés, az optimális visszaáramlás, a rugalmas NYÁK tervezés, a kezelési ellenőrzések és az átfogó vizsgálat területére vonatkoznak. Ahogyan a kifinomult csomagolások fejlődnek, további folyamati innovációra lesz szükség az elfogadható hozamok és megbízhatóság eléréséhez. Több éves szakértelemmel a globális ügyfelektől érkező NYÁK összeszerelési kérések kezelésében, az EFPCB szinte bármilyen típusú alkatrészt képes forrasztani áramköri lapokra, beleértve a BGA összeszerelési komponenseket. Az összes újabb csomagolási forma közül a BGA (labdás rácsos elrendezés) csomagolás a fő típus, amelynek a legszélesebb alkalmazási területei vannak változatossága miatt, amely számos korábbi csomagolásban tapasztalt korlátozást legyőz.