อธิบายการผสมผสานและตรวจฉากรังสีของบรรจุ BGA

ในขณะที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังคงลดขนาด ขณะที่ความซับซ้อนทางการทํางานเพิ่มขึ้นความก้าวหน้าในเทคโนโลยี Very Large Scale Integration (VLSI) ได้ทําให้ความต้องการเพิ่มขึ้นต่อจํานวนอินเตอร์เฟซ input/output (I/O) และขนาดส่วนประกอบการบรรจุกล่อง Ball Grid Array (BGA) ออกมาเป็นทางออกที่เหมาะสมในการตอบโจทย์เหล่านี้ โดยให้ข้อดีในการเชื่อมต่อความหนาแน่นสูงและการลดขนาดเล็ก

วงจร ผสม ผสม BGA จาก เพียง น้อย ปิน ถึง เกิน ห้า แสน ปิน ได้ กลาย เป็น ที่ อยู่ ทุก ที่ ใน ผลิตภัณฑ์ ใหม่ ๆ เช่น เครื่องมือ มือ ถือ คอมพิวเตอร์ ส่วน ตัว และ อุปกรณ์ การ สื่อสาร ต่าง ๆ.บทความนี้ศึกษาเทคโนโลยีบรรจุ BGA อย่างลึกซึ้ง โดยครอบคลุมแนวคิดพื้นฐาน, คุณสมบัติ, ประเภท, กระบวนการผสมและเทคนิคการตรวจX-ray.

การบรรจุ BGA และ PoP: ความเข้าใจที่อธิบาย

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)ลูกผสมเหล็กเหล่านี้เชื่อมต่อกับชิปผ่านสายไฟโลหะ ทําให้การส่งสัญญาณระหว่างชิปและ PCB

มีโครงสร้างแพคเกจ BGA สองแบบที่พบได้ทั่วไป:

• สายพันธนาการ BGA:ในระบบนี้ ชิปเชื่อมต่อกับสับสราทผ่านสายโลหะละเอียด ซึ่งจะนําไปสู่การผสมลูกเหล็กผ่านรอยโลหะบนสับสราท
• ฟลิปชิป BGA:การออกแบบนี้ติดตั้งชิปตรงด้านล่างบนพื้นฐาน โดยเชื่อมต่อผ่านลูกผสมโดยไม่ต้องเชื่อมสายการเพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณ.

เปรียบเทียบกับแพ็คเกจแบบแบบสองสาย (DIP) หรือแพ็คเกจแบบราบแบบดั้งเดิม BGA ให้การเชื่อมต่อ I/O มากขึ้นและระยะทางชิป-ท่อ-ลูกที่สั้นกว่า, ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูงกว่าในการใช้งานความถี่สูง

เทคโนโลยีแพคเกจบนแพคเกจ (PoP)

Package on Package (PoP) เป็นเทคโนโลยีที่นําชิปหรือองค์ประกอบหลายชิปเข้าสู่แพคเกจเดียวเช่น การผสมประมวลผลกับโมดูลความจําแนวทางนี้ลดความต้องการพื้นที่ PCB ได้อย่างสําคัญในขณะที่ลดปัญหาความสมบูรณ์แบบของสัญญาณให้น้อยลง โดยผลการทํางานของบอร์ดโดยรวมจะดีขึ้น อย่างไรก็ตาม การบรรจุ PoP มีต้นทุนสูงขึ้น

ข้อดีของ PoP:

• ขนาดส่วนประกอบที่ลดลง
• ค่าใช้จ่ายรวมต่ํากว่า
• ความซับซ้อนของบอร์ดวงจรที่เรียบง่าย

ในหมู่ทุกชนิดของบรรจุภัณฑ์ BGA ยังคงเป็นทางเลือกที่นิยมที่สุดของอุตสาหกรรมสําหรับอุปกรณ์ I / O ที่สูง

ลักษณะสําคัญของบรรจุภัณฑ์ BGA

การนํา BGA Packaging มาใช้อย่างแพร่หลายมาจากลักษณะที่สําคัญของมัน:

• จํานวนปินสูง:สามารถรองรับปิน I/O จํานวนมากสําหรับการออกแบบวงจรที่ซับซ้อน
• ไม่มีปัญหาการบิดสปิ้นการเชื่อมต่อลูกหลอด solder แก้ปัญหาการปรับปรุงรูปแบบของปิ้นแบบดั้งเดิม
• ความหนาแน่นในการเชื่อมต่อสูงการจัดระเบียบลูกบอลผสมผสานที่แน่น ทําให้สามารถลดขนาดเล็กได้มากขึ้น
• พื้นที่ที่ลดลงของบอร์ด:ใช้พื้นที่น้อยกว่าพัสดุอื่น ๆ ที่มีจํานวน I/O เท่ากัน
• อุปทานต่ํา:เส้นทางการเชื่อมต่อที่สั้นกว่า ช่วยเพิ่มคุณภาพสัญญาณ
• คุณสมบัติการปรับตัวเอง:ความเครียดบนผิวของลูกเหลืองหลอมหลอม ปรับการวางโดยอัตโนมัติระหว่างการไหลกลับ
• ความต้านทานความร้อนต่ํา:เพิ่มการระบายความร้อนเพื่อป้องกันการอุ่นเกิน

สายพันธุ์บรรจุ BGA

ตลาดมีหลายประเภทของแพคเกจ BGA รวมถึง:

• พลาสติก BGA (PBGA):ลักษณะการปิดพลาสติก สับสราตลามิเนตกระจก-เอโป็กซี่ และรอยทองแดงที่ถูกถักด้วยลูกผสมแบบเรียบร้อย
• BGA ความสามารถความร้อนสูง (HLPBGA):รวมฝาโลหะสําหรับการระบายความร้อนที่เพิ่มเติมด้วยการออกแบบระดับต่ํา
• เทป BGA (TBGA):ใช้สารยืดหยุ่นที่มีคุณสมบัติไฟฟ้าและเครื่องจักรที่ดี
• BGA ที่มีประสิทธิภาพสูง (H-PBGA):ออกแบบสําหรับการใช้งานพลังงานสูงที่มีการจัดการความร้อนที่ดีกว่า

กระบวนการผสม BGA

การประกอบ BGA ใช้เทคนิคการผสมผสานแบบ reflow ในระหว่างการประกอบ PCB ส่วนประกอบ BGA จะผ่านการผสมผสานในเตาอบ reflow ที่ลูกผสมผสานจะละลายเพื่อสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้า

ข้อพิเศษในการผสม:

• ความร้อนที่เพียงพอรับประกันการละลายอย่างสมบูรณ์แบบของลูกผสมทั้งหมดสําหรับการเชื่อมต่อที่น่าเชื่อถือ
• ความเครียดบนพื้นผิวรักษาการจัดท่าของแพคเกจจนถึงการเชื่อมแข็ง
• สารประกอบสลัดและการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยําป้องกันการรวมลูกบอลในขณะที่รักษาการแยก

การตรวจสอบร่วมของ BGA Solder

การตรวจสอบทางแสงธรรมดาไม่สามารถประเมินการเชื่อมต่อ BGA ที่ซ่อนอยู่ใต้ส่วนประกอบ การทดสอบทางไฟฟ้าพิสูจน์ว่าไม่น่าเชื่อถือเช่นกันเนื่องจากมันตรวจสอบความสามารถในการนําไฟได้เพียงในเวลาทดสอบ โดยไม่คาดการณ์ความยาวนานของข้อ.

การตรวจเชิงเอ็กซ์เรย์

เทคโนโลยี X-ray ทําให้การตรวจสอบที่ไม่ทําลายล้างของเชื่อมต่อ solder ที่ซ่อน. ระบบตรวจสอบ X-ray อัตโนมัติ (AXI) ได้กลายเป็นมาตรฐานสําหรับการประเมินคุณภาพ BGAให้บริการวิธีการทดสอบต่าง ๆ รวมถึงการทดสอบแบบคู่มือ, การตรวจสอบทางแสงอัตโนมัติ (AOI) และการตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์อัตโนมัติ

ขั้นตอนการปรับปรุง BGA

ส่วนประกอบ BGA ที่บกพร่องต้องถอนออกอย่างละเอียด โดยการทําความร้อนในพื้นที่ เพื่อหลอมสับสับสับสับสับที่อยู่เบื้องหลังและกลไกยกระยะว่างการควบคุมความร้อนที่แม่นยํา ปกป้ององค์ประกอบที่อยู่ใกล้เคียงกันระหว่างกระบวนการการทํางานใหม่

สรุป

ส่วนประกอบ BGA ได้รับการรับรองอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สําหรับการผลิตจํานวนมากและการใช้งานต้นแบบการบรรจุ BGA สามารถจัดการความซับซ้อนของการวางแผนได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่ให้จํานวน I / O ที่สูงขึ้นในพื้นที่ที่แคบ, การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่คอมแพคต์