Apa itu Ball Grid Array (BGA)?Manfaat, Jenis, Proses Perakitan
2024-09-09 2606

Paket Ball Grid Array (BGA) telah menjadi sangat populer di bidang elektronik, terutama untuk sirkuit terintegrasi yang dipasang di permukaan (SMD IC) yang membutuhkan banyak koneksi di ruang kecil.Tidak seperti desain yang lebih lama, yang menempatkan koneksi di sekitar tepi chip, BGA menggunakan bagian bawah chip untuk koneksi.Ini membuatnya lebih mudah untuk merancang papan sirkuit cetak (PCB) dengan mengurangi kekacauan & memungkinkan untuk tata letak yang lebih kompak.Artikel ini mengeksplorasi mengapa paket BGA lebih disukai, manfaat yang mereka tawarkan, ion V ariat dari desain BGA, & tantangan yang dihadapi selama perakitan & pengerjaan ulang.Apakah dalam elektronik konsumen atau aplikasi industri, teknologi BGA meningkatkan desain & manufaktur sirkuit.

Katalog

Gambar 1: Array Ball Grid (BGA)

Paket Ball Grid Array (BGA) lebih disukai?

Ball Grid Array (BGA) adalah jenis kemasan pemasangan permukaan yang digunakan untuk sirkuit terintegrasi (ICS).Ini fitur bola solder di bagian bawah chip alih -alih pin tradisional yang membuatnya ideal untuk perangkat yang membutuhkan kepadatan koneksi tinggi di ruang kecil.Paket Ball Grid Array (BGA) mewakili peningkatan besar atas desain Quad Flat Pack (QFP) yang lebih lama dalam pembuatan elektronik.QFP, dengan pinnya yang tipis & jarak rapat, rentan terhadap pembengkokan atau pecah.Itu membuat perbaikan menantang dan mahal, terutama untuk sirkuit dengan banyak pin.

Pin yang dikemas erat pada QFP juga menimbulkan masalah selama desain papan sirkuit cetak (PCB).Jarak sempit dapat menyebabkan trek kemacetan, membuatnya lebih sulit untuk merutekan koneksi secara efisien.Kemacetan ini dapat melukai tata letak & kinerja sirkuit.Selain itu, ketepatan yang diperlukan untuk menyolder pin QFP meningkatkan risiko menciptakan jembatan yang tidak diinginkan di antara pin, berpotensi menyebabkan sirkuit tidak berfungsi.

Paket BGA menyelesaikan banyak masalah ini.Alih -alih pin yang rapuh, BGA menggunakan bola solder yang ditempatkan di bawah chip yang mengurangi kemungkinan kerusakan fisik dan memungkinkan desain PCB yang lebih luas dan kurang padat.Tata letak ini membuatnya lebih mudah untuk diproduksi, sementara juga meningkatkan keandalan sambungan solder.Akibatnya, BGA telah menjadi standar industri.Menggunakan alat & teknik khusus, teknologi BGA tidak hanya menyederhanakan proses pembuatan tetapi juga meningkatkan desain dan kinerja komponen elektronik secara keseluruhan.

Manfaat Teknologi Ball Grid Array (BGA)

Teknologi Ball Grid Array (BGA) telah mengubah cara sirkuit terintegrasi (IC) dikemas.Itu mengarah pada peningkatan fungsionalitas & efisiensi.Peningkatan ini tidak hanya merampingkan proses pembuatan tetapi juga menguntungkan kinerja perangkat menggunakan sirkuit ini.

Gambar 2: Ball Grid Array (BGA)

Salah satu keuntungan dari kemasan BGA adalah penggunaan ruang yang efisien pada papan sirkuit cetak (PCB).Paket tradisional menempatkan koneksi di sekitar tepi chip, mengambil lebih banyak ruang.Paket BGA, bagaimanapun, posisikan bola solder di bawah chip, yang membebaskan ruang berharga di papan tulis.

BGAS juga menawarkan kinerja termal & listrik yang unggul.Desainnya memungkinkan pesawat daya & tanah, mengurangi induktansi dan memastikan sinyal listrik yang lebih bersih.Ini mengarah pada peningkatan integritas sinyal, yang penting dalam aplikasi berkecepatan tinggi.Plus, tata letak paket BGA memfasilitasi disipasi panas yang lebih baik, mencegah panas berlebih dalam elektronik yang menghasilkan banyak panas selama operasi, seperti pengolah & kartu grafis.

Proses perakitan untuk paket BGA juga lebih mudah.Alih -alih perlu menyolder pin kecil di sepanjang tepi chip, bola solder di bawah paket BGA menyediakan koneksi yang lebih kuat & andal.Ini menghasilkan lebih sedikit cacat selama manufaktur dan berkontribusi terhadap efisiensi produksi yang lebih tinggi, terutama di lingkungan produksi massal.

Manfaat lain dari teknologi BGA adalah kemampuannya untuk mendukung desain perangkat yang lebih ramping.Paket BGA lebih tipis daripada desain chip yang lebih tua yang memungkinkan produsen untuk membuat perangkat yang lebih ramping dan lebih ringkas tanpa mengorbankan kinerja.Ini sangat penting untuk elektronik portabel seperti smartphone & laptop, di mana ukuran dan berat adalah faktor penting.

Selain kekompakannya, paket BGA membuat pemeliharaan & perbaikan lebih mudah.Bantalan solder yang lebih besar di bawah chip menyederhanakan proses pengerjaan ulang atau memperbarui papan, yang dapat memperpanjang umur perangkat.Ini bermanfaat untuk peralatan berteknologi tinggi yang membutuhkan keandalan jangka panjang.

Secara keseluruhan, kombinasi desain hemat ruang, kinerja yang ditingkatkan, manufaktur yang disederhanakan, dan perbaikan yang lebih mudah telah menjadikan teknologi BGA pilihan yang disukai untuk elektronik modern.Baik di perangkat konsumen atau aplikasi industri, BGA menawarkan solusi yang andal & efisien untuk tuntutan elektronik kompleks saat ini.

Memahami Paket Ball Grid Array (BGA)

Berbeda dengan metode Quad Flat Pack (QFP) yang lebih lama yang menghubungkan pin di sepanjang tepi chip, BGA menggunakan bagian bawah chip untuk koneksi.Tata letak ini membebaskan ruang & memungkinkan penggunaan papan yang lebih efisien, menghindari kendala yang terkait dengan ukuran pin dan jarak.

Dalam paket BGA, koneksi disusun dalam kisi di bawah chip.Alih -alih pin tradisional, bola solder kecil digunakan untuk membentuk koneksi.Bola solder ini cocok dengan bantalan tembaga yang sesuai pada papan sirkuit cetak (PCB), membuat titik kontak yang stabil & andal saat chip dipasang.Struktur ini tidak hanya meningkatkan daya tahan koneksi tetapi juga menyederhanakan proses perakitan, karena menyelaraskan dan menyolder komponen lebih mudah.

Salah satu keuntungan dari paket BGA adalah kemampuan mereka untuk mengelola panas secara lebih efektif.Dengan mengurangi resistansi termal antara chip silikon & PCB, BGA membantu menghilangkan panas lebih efisien.Ini sangat penting dalam elektronik kinerja tinggi, di mana mengelola panas penting untuk mempertahankan operasi yang stabil dan memperpanjang umur komponen.

Manfaat lain adalah lead yang lebih pendek antara chip & papan, berkat tata letak di bagian bawah pembawa chip.Ini meminimalkan induktansi timbal, meningkatkan integritas sinyal dan kinerja keseluruhan.Dengan demikian, itu menjadikan paket BGA pilihan yang disukai untuk perangkat elektronik modern.

Paket Varian Ball Grid Array (BGA) yang berbeda

Gambar 3: Paket Ball Grid Array (BGA)

Teknologi pengemasan Ball Grid Array (BGA) telah berevolusi untuk memenuhi berbagai kebutuhan elektronik modern, dari kinerja & biaya hingga ukuran dan manajemen panas.Persyaratan yang beragam ini telah menyebabkan penciptaan beberapa varian BGA.

Proses Array Cetakan Array Ball Grid (MAPBGA) dirancang untuk perangkat yang tidak memerlukan kinerja ekstrem tetapi masih membutuhkan keandalan & kekompakan.Varian ini hemat biaya, dengan induktansi rendah, membuatnya mudah untuk dipasang di permukaan.Ukuran dan daya tahannya yang kecil menjadikannya pilihan praktis untuk berbagai elektronik berkinerja rendah hingga menengah.

Untuk perangkat yang lebih menuntut, array grid bola plastik (PBGA) menawarkan fitur yang ditingkatkan.Seperti MAPBGA, ia memberikan induktansi rendah & pemasangan yang mudah, tetapi dengan tambahan lapisan tembaga di substrat untuk menangani kebutuhan daya yang lebih tinggi.Ini membuat PBGA cocok untuk perangkat pertengahan hingga tinggi yang membutuhkan disipasi daya yang lebih efisien sambil mempertahankan keandalan yang dapat diandalkan.

Saat mengelola panas menjadi perhatian, unggul array bola plastik (TEPBGA) yang ditingkatkan secara termal.Ini menggunakan pesawat tembaga tebal di dalam substratnya untuk secara efisien menarik panas dari chip, memastikan bahwa komponen yang sensitif secara termal beroperasi pada kinerja puncak.Varian ini sangat ideal untuk aplikasi di mana manajemen termal yang efektif adalah prioritas utama.

Tape Ball Grid Array (TBGA) dirancang untuk aplikasi berkinerja tinggi di mana manajemen panas yang unggul diperlukan tetapi ruang terbatas.Kinerja termalnya luar biasa tanpa perlu heatsink eksternal, membuatnya ideal untuk rakitan kompak di perangkat kelas atas.

Dalam situasi di mana ruang sangat dibatasi, teknologi paket pada paket (POP) menawarkan solusi inovatif.Ini memungkinkan menumpuk beberapa komponen, seperti menempatkan modul memori langsung di atas prosesor, memaksimalkan fungsionalitas dalam jejak yang sangat kecil.Ini membuat pop sangat berguna di perangkat di mana ruang berada pada premium, seperti smartphone atau tablet.

Untuk perangkat ultra-kompak, varian mikrobga tersedia dalam nada sekecil 0,65, 0,75, & 0,8mm.Ukurannya yang kecil memungkinkannya masuk ke dalam elektronik yang padat, menjadikannya pilihan yang disukai untuk perangkat yang sangat terintegrasi di mana setiap milimeter diperhitungkan.

Masing-masing varian BGA ini menunjukkan kemampuan beradaptasi dari teknologi BGA, memberikan solusi yang dirancang untuk memenuhi permintaan industri elektronik yang selalu berubah.Baik itu efektivitas biaya, manajemen termal, atau optimasi ruang, ada paket BGA yang cocok untuk hampir semua aplikasi.

Proses perakitan array grid bola (BGA)

Ketika paket Ball Grid Array (BGA) pertama kali diperkenalkan, ada kekhawatiran tentang cara merakitnya dengan andal.Paket Teknologi Mount Permukaan Tradisional (SMT) memiliki bantalan yang dapat diakses untuk menyolder dengan mudah, tetapi BGAS menghadirkan tantangan yang berbeda karena koneksi mereka berada di bawah paket.Ini menimbulkan keraguan tentang apakah BGAS bisa disolder dengan andal selama produksi.Namun, kekhawatiran ini dengan cepat beristirahat ketika ditemukan bahwa teknik solder reflow standar sangat efektif dalam merakit BGA, menghasilkan sambungan yang dapat diandalkan secara konsisten.

Gambar 4: Rakitan Array Ball Grid

Proses Solder BGA bergantung pada kontrol suhu yang tepat.Selama solder reflow, seluruh rakitan dipanaskan secara seragam, termasuk bola solder di bawah paket BGA.Bola solder ini sudah dilapisi dengan jumlah yang tepat dari solder yang diperlukan untuk koneksi.Saat suhu naik, solder meleleh & membentuk koneksi.Ketegangan permukaan membantu BGA paket self-align dengan bantalan yang sesuai di papan sirkuit.Ketegangan permukaan bertindak sebagai pemandu, memastikan bahwa bola solder tetap di tempatnya selama fase pemanasan.

Saat solder mendingin, ia melewati fase singkat di mana ia tetap cair sebagian.Ini penting untuk memungkinkan setiap bola solder untuk menetap di posisi yang benar tanpa bergabung dengan bola tetangga.Paduan spesifik yang digunakan untuk solder dan proses pendinginan yang dikendalikan memastikan sambungan solder terbentuk dengan benar & mempertahankan pemisahan.Tingkat kontrol ini membantu keberhasilan perakitan BGA.

Selama bertahun -tahun, metode yang digunakan untuk merakit paket BGA telah disempurnakan dan distandarisasi, menjadikannya bagian integral dari manufaktur elektronik modern.Saat ini, proses perakitan ini dimasukkan dengan mulus ke dalam jalur manufaktur, & kekhawatiran awal tentang keandalan BGA sebagian besar telah menghilang.Akibatnya, paket BGA sekarang dianggap sebagai pilihan yang dapat diandalkan & efektif untuk desain produk elektronik, menawarkan daya tahan & presisi untuk sirkuit kompleks.

Tantangan dan solusi

Salah satu tantangan utama dengan perangkat Ball Grid Array (BGA) adalah bahwa koneksi yang disolder disembunyikan di bawah chip.Itu membuat mereka tidak mungkin untuk memeriksa secara visual menggunakan metode optik tradisional.Ini awalnya menimbulkan kekhawatiran tentang keandalan majelis BGA.Sebagai tanggapan, produsen telah menyempurnakan proses penyolderan mereka, memastikan bahwa panas diterapkan secara merata di seluruh perakitan.Distribusi panas yang seragam ini diperlukan untuk melelehkan semua bola solder dengan benar & mengamankan koneksi padat di setiap titik di dalam grid BGA.

Sementara pengujian listrik dapat mengkonfirmasi apakah perangkat berfungsi, itu tidak cukup untuk menjamin keandalan jangka panjang.Suatu koneksi mungkin tampak sehat secara listrik selama pengujian awal, tetapi jika sambungan solder lemah atau terbentuk secara tidak tepat, itu bisa gagal dari waktu ke waktu.Untuk mengatasi hal ini, inspeksi x-ray telah menjadi metode masuk untuk memverifikasi integritas sambungan solder BGA.Sinar-X memberikan tampilan terperinci pada koneksi solder di bawah chip, memungkinkan teknisi untuk menemukan masalah potensial.Dengan pengaturan panas yang benar & metode solder yang tepat, BGA biasanya menunjukkan sambungan berkualitas tinggi, meningkatkan keandalan keseluruhan perakitan.

Mengerjakan ulang papan yang dilengkapi BGA

Mengerjakan ulang papan sirkuit yang menggunakan BGA dapat menjadi proses yang halus & kompleks, seringkali membutuhkan alat & teknik khusus.Langkah pertama dalam pengerjaan ulang melibatkan menghilangkan BGA yang salah.Ini dilakukan dengan menerapkan panas lokal langsung ke solder di bawah chip.Stasiun pengerjaan ulang khusus dilengkapi dengan pemanas inframerah untuk memanaskan BGA dengan hati -hati, termokopel untuk memantau suhu, & alat vakum untuk mengangkat chip setelah solder meleleh.Penting untuk mengendalikan pemanasan sehingga hanya BGA yang terpengaruh, mencegah kerusakan pada komponen di dekatnya.

Perbaiki dan ReBalling BGA

Setelah BGA dihapus, ia dapat diganti dengan komponen baru atau, dalam beberapa kasus, diperbaharui.Metode perbaikan umum adalah reeballing yang melibatkan penggantian bola solder pada BGA yang masih fungsional.Ini adalah opsi yang hemat biaya untuk chip mahal, karena memungkinkan komponen untuk digunakan kembali daripada dibuang.Banyak perusahaan menawarkan layanan & peralatan khusus untuk BGA ReBalling, membantu memperpanjang umur komponen yang berharga.

Meskipun kekhawatiran awal tentang kesulitan memeriksa sambungan Solder BGA, teknologi ini telah membuat langkah yang signifikan.Inovasi dalam desain papan sirkuit cetak (PCB), teknik solder yang lebih baik seperti inframerah reflow, dan integrasi metode inspeksi sinar-X yang andal semuanya berkontribusi untuk menyelesaikan tantangan awal yang terkait dengan BGA.Selain itu, kemajuan dalam teknik pengerjaan ulang & perbaikan telah memastikan bahwa BGA dapat secara andal digunakan dalam berbagai aplikasi.Peningkatan ini meningkatkan kualitas & ketergantungan produk yang menggabungkan teknologi BGA.

Kesimpulan

Adopsi paket Ball Grid Array (BGA) dalam elektronik modern telah didorong oleh banyak manfaatnya, termasuk manajemen termal yang unggul, berkurangnya kompleksitas perakitan, & desain hemat ruang.Mengatasi tantangan awal seperti sendi solder tersembunyi & kesulitan pengerjaan ulang, BGA Technology telah menjadi pilihan pilihan dalam beragam aplikasi.Dari perangkat seluler yang ringkas hingga sistem komputasi berkinerja tinggi, paket BGA memberikan solusi yang andal & efisien untuk elektronik kompleks saat ini.