1. SMT BGA设计与组装工艺:认识BGA

发布时间:2024-10-07 07:43:16  

BGA是Ball Grid Array(球栅阵列)的缩写,是一种广泛应用于现代电子产品制造,特别是高集成度、高散热性能要求的领域的封装技术。

图片

一、电子产品采用BGA封装的由来

每个电子系统都由各种接口、电子存储媒介以及印制板组件构成。一般来说,这些系统的复 杂度反映在所使用的元器件类型及其互连结构 上。元器件的复杂度通常通过其物理尺寸和输 入/输出端数量来判断,元器件的复杂度越高, 其内部互连的基板也越复杂。成本和性能驱动因 素已导致元器件密度增加,从而使大量元器件连接在可安装面积缩小的单个组件上。此外, 通过提高器件I/O端口数同时减小触点节距,增加了单个器件功能数。触点节距的减小对组装厂和裸板制造商带来了挑战,组装厂会碰到操 作、共面度及对准方面的问题。
元器件的普通封装和微处理器、存储器类的特殊封装,驱动了其余电子组装的封装问题。元器件封装的驱动力是其散热和电气性能、可靠 性、空间安装限制以及成本问题。器件外围引脚的节距1.0mm已成为业界惯例,然而这样的封装可容纳的引脚数不能超过84个,大型器件外围引脚 通常需要的节距为0.65mm、0.5mm和 0.3mm。
尽管小于1.0mm的引线节距对于减小封装尺寸是有用的,但密度的增加会给大部分制造商带来很多问题。密节距的引线通常十分脆弱且是易损的,会引起如共面度、引线弯曲和歪斜。贴装这些封装时,必须采用带有视觉系统的贴片机和托盘包装处理器。但这两项要求会大大增加设备投资成本,下图显示了封装生产工艺的 一个例子。研发的BGA克服了由密节距、高引线数外围器件带给组装的挑战。

图片

同时,由于BGA使用焊料凸点而非引线来进行互连, 故可消除由引线损伤和共面度所带来的问题。1.0mm至1.5mm节距的BGA,其间隙高度远超 250μm,因此由焊膏印刷、贴片、再流焊以及清洗工作造成的问题大为减少。BGA同时也提供了比密节距器件短得多的信号路径,在高速电路应用中,较短的信号路径是十分关键的。端子类型也会影响输入/输出端的间距。
允许增加密节距器件与安装基板的间距是重要的。除了免清洗助焊剂之外, 平贴于基板(小于250μm)的密节距器件几乎都会产生清洁问题。因为小外形封装时清洗溶液易于渗透,为了能够获得更好的清洗效果,基于BGA的封装尺寸推荐使用间隙高度为0.4mm至 0.5mm的封装。用临时阻焊膜覆盖封装底下的导通孔避免助焊剂截留问题,但这个额外工艺会增加制造成本。

二、 定义与特点

  • 定义 :BGA封装技术是一种表面黏着封装技术,它通过在封装底部以格状排列的方式覆满(或部分覆满)锡球作为引脚,实现电子讯号从集成电路上传导至印刷电路板(PCB)。

  • 特点

    • 高密度 :BGA封装能提供比传统封装方式更多的接脚,整个装置的底部表面可作为接脚使用,提高了封装密度。

    • 短导线长度 :由于引脚分布在封装底部,使得平均导线长度更短,有助于提升高速效能。

    • 优异的散热能力 :BGA封装结构有利于热量的散发,适用于高散热性能要求的领域。

    • 电气特性优良 :BGA封装技术具有良好的电气连接性能,确保了电子设备的稳定运行。

三、技术实现

  • BGA封装技术通过SMT(表面贴装技术)实现与PCB板的连接。在封装过程中,锡球被精确地配置在封装底部,并通过加热使其溶解,最终与PCB板上的铜箔形成可靠的焊接接点。

  • BGA封装装置并不适用于插槽固定方式,而是直接通过焊接固定在PCB板上。

四、应用场景

  • BGA封装技术广泛应用于需要高集成度、高散热性能和高电气特性的电子设备中,如微处理器、高性能计算设备、通信设备等。

  • 随着技术的不断发展,BGA封装技术也在不断演进,出现了多种变体,如FC-BGA(倒装芯片球栅阵列)、MBGA(金属球网格阵列)和Micro BGA等,以满足不同领域的需求。

五、技术优势与劣势

  • 优势 :高密度、短导线长度、优异的散热能力和电气特性等。

  • 劣势 :BGA封装技术的焊接过程需要精准的控制,通常由自动化程序的工厂设备来完成,这增加了制造成本和复杂性。此外,BGA封装装置一旦焊接到PCB板上,就难以更换或重新配置,这在一定程度上限制了其灵活性。

综上所述,BGA封装技术是一种先进的电子封装技术,具有高密度、短导线长度、优异的散热能力和电气特性等优点,广泛应用于现代电子产品制造中。然而,其焊接过程的复杂性和对设备的依赖也限制了其在某些领域的应用。

文章来源于:SMT工程师之家    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>