توضیحات مربوط به جوش بسته بندی BGA و بازرسی اشعه ایکس

به عنوان دستگاه های الکترونیکی در حال ادامه به کوچک شدن در اندازه در حالی که در حال رشد در پیچیدگی عملکردی،پیشرفت در فناوری یکپارچه سازی مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) خواسته های فزاینده ای را در مورد تعداد رابط ورودی / خروجی (I / O) و ابعاد قطعات ایجاد کرده استبسته بندی Ball Grid Array (BGA) به عنوان راه حل ایده آل برای مقابله با این چالش ها ظاهر شده است، با ارائه اتصالات با تراکم بالا و مزایای کوچک سازی.

مدارهای یکپارچه BGA، از چند پین تا بیش از پنجصد، در محصولات مدرن از جمله دستگاه های تلفن همراه، کامپیوترهای شخصی و تجهیزات ارتباطی مختلف، همه جا وجود دارند.این مقاله به طور عمیق به تکنولوژی بسته بندی BGA می پردازد و مفاهیم اساسی، ویژگی ها، انواع، فرآیندهای جوش و تکنیک های بازرسی اشعه ایکس را پوشش می دهد.

بسته بندی BGA و PoP: مفاهیم توضیح داده شده

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). این توپ های جوش دهنده از طریق سیم کشی فلزی به تراشه متصل می شوند و انتقال سیگنال بین تراشه و PCB را امکان پذیر می کنند.

دو ساختار بسته بندی BGA رایج وجود دارد:

• BGA:در این پیکربندی، تراشه از طریق سیم های فلزی نازک به بستر متصل می شود، که سپس از طریق ردپای فلزی بر روی بستر به آرایه توپ جوش دهنده هدایت می شود.
• فلیپ چیپ BGA:این طراحی تراشه را مستقیماً به صورت زیر و رو بر روی بستر نصب می کند و از طریق توپ های جوش بدون اتصال سیم متصل می شود. این رویکرد مسیر اتصال بین تراشه و توپ های جوش را کوتاه می کند.افزایش سرعت انتقال سیگنال.

در مقایسه با بسته های سنتی دوگانه در خط (DIP) یا مسطح ، BGA اتصال I / O بیشتری و فاصله های کوتاه تر تراشه به توپ جوش را ارائه می دهد و عملکرد برتر را در برنامه های فرکانس بالا ارائه می دهد.

تکنولوژی بسته بندی (PoP)

بسته بر روی بسته (PoP) نشان دهنده یک فناوری انباشت است که تراشه ها یا اجزای متعدد را در یک بسته واحد ادغام می کند. PoP ترکیب دستگاه های منطقی و تراشه های حافظه را امکان پذیر می کند.مانند جفت سازی پردازنده ها با ماژول های حافظهاین رویکرد به طور قابل توجهی نیاز به فضای PCB را کاهش می دهد و در عین حال مشکلات یکپارچگی سیگنال را به حداقل می رساند و در نتیجه عملکرد کلی صفحه را بهبود می بخشد. با این حال، بسته بندی PoP هزینه های بیشتری را به همراه دارد.

مزیت های PoP:

• کاهش اندازه قطعات
• کاهش هزینه های کلی
• پیچیدگی صفحه مدار ساده

در میان تمام انواع بسته بندی، BGA محبوب ترین انتخاب صنعت برای دستگاه های I / O بالا است.

ویژگی های اصلی بسته بندی BGA

استفاده گسترده از بسته بندی BGA ناشی از ویژگی های قابل توجه آن است:

• تعداد پين هاي بالا:گنجایش پین های I / O متعدد برای طرح های مدار پیچیده
• هيچ مشکلي با خم شدن سوزن وجود ندارهاتصالات توپ جوش دهنده مشکلات سنتی تغییر شکل پین را از بین می برند
• تراکم اتصال بالا:تنظیمات محکم توپ های جوش دهنده امکان کوچک سازی بیشتری را فراهم می کند
• فضای کم تر در تخت:مساحت کمتری نسبت به بسته های دیگر با شمارش I/O معادل دارد
• انندکتانس کم:مسیرهای اتصال کوتاه تر کیفیت سیگنال را بهبود می بخشد
• خواص خود تراز:تنش سطحی توپ های ذوب شده جوش به طور خودکار محل قرار دادن را در طول جریان مجدد اصلاح می کند
• مقاومت حرارتی کم:افزایش انتشار گرما برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد

انواع بسته بندی BGA

بازار انواع مختلفی از بسته های BGA را ارائه می دهد، از جمله:

• از پلاستیک BGA (PBGA):ویژگی های پوشش پلاستیکی، زیربناهای لایه دار شیشه ایپوکسی، و ردپای مس حک شده با توپ های جوش از پیش ساخته شده
• BGA با عملکرد حرارتی بالا (HLPBGA):شامل پوشش های فلزی برای افزایش انتشار گرما با طرح های کم پروفایل
• نوار BGA (TBGA):از زیربناهای انعطاف پذیر استفاده می کند که دارای خواص الکتریکی و مکانیکی عالی هستند
• BGA با عملکرد بالا (H-PBGA):طراحی شده برای کاربردهای قدرت بالا با مدیریت حرارتی برتر

فرآیند های جوش BGA

مونتاژ BGA از تکنیک های جوش مجدد استفاده می کند. در طول مونتاژ PCB ، اجزای BGA در اجاق های جوش مجدد جوش داده می شوند که توپ های جوش برای تشکیل اتصالات الکتریکی ذوب می شوند.

ملاحظات مهم در مورد جوش:

• گرمای کافی تضمین می کند ذوب کامل از تمام توپ های جوش برای اتصال قابل اعتماد
• تنش سطحی حفظ تراز بسته تا جامد شدن جوش
• ترکیب دقیق آلیاژ جوش و کنترل دمای جلوگیری از ادغام توپ در حالی که حفظ جدایی

بازرسی مشترک BGA

بازرسی نوری معمولی نمی تواند مفاصل جوش BGA پنهان در زیر قطعات را ارزیابی کند. آزمایش الکتریکی نیز به همان اندازه غیر قابل اعتماد است.از آنجا که فقط در زمان آزمایش بدون پیش بینی طول عمر مفصل هدایت را تأیید می کند.

بازرسی اشعه ایکس:

تکنولوژی اشعه ایکس امکان بررسی غیر مخرب اتصال های خمیر پنهان را فراهم می کند. سیستم های بازرسی اشعه ایکس خودکار (AXI) به استاندارد برای ارزیابی کیفیت BGA تبدیل شده اند.ارائه روش های مختلف آزمایش از جمله دستی، بازرسی نوری خودکار (AOI) ، و بازرسی اشعه ایکس خودکار.

روش های بازکاری BGA

قطعات نقص دار BGA نیاز به حذف دقیق با گرم کردن محلی برای ذوب شدن مفاصل جوش زیربنایی دارند. ایستگاه های تخصصی کار مجدد از گرم کننده های مادون قرمز، ترموکوپل های نظارت بر دمایو مکانیسم های بلند کردن خلاءکنترل حرارتی دقیق از اجزای مجاور در طول فرآیندهای بازکاری محافظت می کند.

نتیجه گیری

اجزای BGA در صنعت الکترونیک برای تولید انبوه و برنامه های نمونه سازی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند.بسته بندی BGA به طور موثر پیچیدگی طرح را مدیریت می کند در حالی که تعداد I / O را در فضاهای کوچک ارائه می دهد، طرح های کامپکت الکترونیک.