Chất nền IC - BGA là gì?

Tên đầy đủ của BGA là "mảng lưới bóng", có nghĩa là PCB với cấu trúc mảng lưới bóng. Đây là một phương pháp đóng gói mạch tích hợp sử dụng các tàu sân bay hữu cơ. Bảng mạch PCB với BGA thường có nhiều lỗ nhỏ hơn và các lỗ thông qua BGA thấp hơn thường được thiết kế như các lỗ đã hoàn thành có đường kính 8-12 triệu. Phần dưới của BGA thông qua lỗ cần phải được bịt kín, pad không cho phép mực và pad không được khoan.

BGA là một thành phần sử dụng phương pháp đóng gói mảng bóng hàn. Nó tạo ra một quả bóng hàn ở dưới cùng của chất nền gói, hoạt động như một giao diện cho bảng, được kết nối với nó. Các thành phần BGA phù hợp với các thành phần gắn trên bề mặt, với một số lượng lớn các chân trong mạch, mật độ gói cao hơn, chức năng mạnh hơn và độ tin cậy cao hơn. CPU của BGA chủ yếu được sử dụng trong máy tính xách tay.

BGA Pad Thiết kế chung

1) Đường kính của miếng đệm thường nhỏ hơn đường kính của quả bóng. Để có được độ bám dính đáng tin cậy, nó thường được giảm 20% -25%. Các pad càng lớn, càng có ít không gian dây giữa hai pad.

2) Pad trên chất nền BGA có cùng đường kính như pad trên PCB.

3) Thiết kế pad của BGA phải đảm bảo rằng việc mở mẫu dẫn đến rò rỉ dán 0,08mm3, đây là yêu cầu tối thiểu để đảm bảo độ tin cậy của các điểm hàn.

Nguyên tắc quy trình đóng gói BGA

Các quy trình công nghệ chính cho bao bì BGA bao gồm sản xuất bóng hàn, sản xuất chất nền, gắn chip, đóng gói và đóng gói rạch.

1) Sản xuất bóng hàn: Sử dụng hợp kim thiếc-chì có độ tinh khiết cao hoặc vật liệu không chì để sản xuất bóng hàn, tạo thành một mảng pin hình cầu thường xuyên.

2) Sản xuất chất nền: sử dụng bảng mạch in nhiều lớp làm chất nền để đạt được kết nối điện mật độ cao và hiệu suất cao.

3) Chip tham gia: Kết nối chip với chất nền và sử dụng hàn không chì hoặc chì để kết nối nó với chất nền.

4) Đóng gói và bảo dưỡng: Chip được đóng gói bằng nhựa epoxy để bảo vệ nó khỏi tác động môi trường.

5) Đóng gói tách: Cắt chip đóng gói thành gói BGA riêng biệt.

Công nghệ đóng gói BGA

1. Thiết kế pad: Để đảm bảo chất lượng hàn và độ tin cậy, thiết kế pad phải tuân theo các hướng dẫn nhất định. Đầu tiên, phải đảm bảo rằng kích thước của miếng đệm phù hợp với kích thước của quả bóng. Thứ hai, ảnh hưởng của hình dạng và bố cục đệm đối với sự giãn nở nhiệt và co nhiệt cần được xem xét. Cuối cùng, cũng cần chú ý đến việc xử lý bề mặt của miếng đệm để cải thiện độ tin cậy của hàn.

2. Quá trình hàn: Hàn BGA thường áp dụng công nghệ hàn reflow. Để đảm bảo chất lượng hàn, cần phải kiểm soát nhiệt độ hàn, thời gian và đường cong nhiệt độ lò. Ngoài ra, cần chú ý đến ứng suất nhiệt khi hàn để tránh các khuyết tật hàn.

3. Kiểm tra chất lượng: Sau khi hàn gói BGA, cần kiểm tra chất lượng để đảm bảo độ tin cậy của kết nối. Các phương pháp phát hiện phổ biến bao gồm phát hiện tia X, phát hiện phát xạ âm thanh, v.v. Phát hiện tia X có thể quan sát trực quan cấu trúc bên trong của mối hàn và phát hiện các khuyết tật hàn. Kiểm tra phát xạ âm thanh xác định chất lượng hàn bằng cách phân tích tín hiệu âm thanh.

4. Sửa chữa và chăm sóc: Đối với bao bì BGA hàn kém, có thể được hàn lại bằng thiết bị sửa chữa đặc biệt. Thông thường, quá trình sửa chữa bao gồm các bước như làm sạch pad, bổ sung bóng và kết nối lại chip. Trong quá trình sửa chữa, cần phải kiểm soát nhiệt độ và thời gian làm nóng để tránh làm hỏng chip.

5. Thiết kế và bố trí: Trong thiết kế mạch, bố trí và hệ thống dây của gói BGA là rất quan trọng. Các yếu tố như tính chất điện, nhiệt và độ bền cơ học cần được xem xét đầy đủ. Trong quá trình bố trí, cần chú ý đến các vấn đề như tính toàn vẹn tín hiệu, ổn định nguồn và quản lý nhiệt để đạt được hệ thống điện tử hiệu suất cao.

Ưu điểm và nhược điểm của gói BGA

Ưu điểm:

1) Mật độ cao: Gói BGA có khoảng cách pin lớn hơn, có thể đạt được số lượng pin I/O cao hơn, đáp ứng yêu cầu của mạch tích hợp hiệu suất cao.

2) Hiệu suất truyền tín hiệu tuyệt vời: Do đường dẫn kết nối ngắn hơn của quả bóng hàn, gói BGA có điện cảm và điện dung ký sinh thấp hơn, thuận lợi cho việc truyền tín hiệu tốc độ cao.

3) Hiệu suất nhiệt tốt: bóng hàn đóng gói BGA có thể dẫn nhiệt hiệu quả, giúp giảm nhiệt độ hoạt động của chip.

Nhược điểm:

Quy trình sản xuất có nhu cầu cao: Gói BGA có yêu cầu cao về quy trình và thiết bị hàn, làm tăng chi phí sản xuất.

Đóng gói BGA là một kỹ thuật gắn trên bề mặt được đặc trưng bởi sự hình thành của một mảng pin hình cầu thường xuyên ở dưới cùng của gói. Phương pháp đóng gói này có ưu điểm là khoảng cách pin lớn, hiệu suất nhiệt tốt và hiệu suất truyền tín hiệu vượt trội. Nó được sử dụng rộng rãi trong mạch tích hợp hiệu suất cao và tốc độ cao.