لحام مصفوفات الشبكة الكروية | تجميع وإصلاح BGA

مع تزايد حجم الأجهزة الإلكترونية وقوتها، تُستبدل طرق التغليف التقليدية تدريجيًا بحلول أكثر إحكامًا وكفاءة. أصبحت تقنية BGA (مصفوفة الشبكة الكروية) جوهر تصميم الدوائر عالية الكثافة، إلا أنها تُشكل أيضًا تحديات فريدة، خاصةً أثناء عملية لحام BGA.

سواء كنت تستخدم شرائح BGA أو تتعامل مع تجميع BGA، فإن فهم عملية لحام مجموعة الشبكة الكروية يعد خطوة حاسمة في مساعدتك على تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة عالية الجودة.

ما هي مصفوفة الشبكة الكروية؟

مصفوفة الشبكة الكروية (BGA) هي طريقة تغليف مصممة خصيصًا لتركيب الدوائر المتكاملة. وهي تختلف عن التغليف التقليدي ذي المسامير الرفيعة حول الحواف. في أسفل شريحة BGA، توجد صفوف من كرات لحام صغيرة جدًا تُستخدم للتوصيل بلوحة الدائرة. يتيح هذا التصميم نقاط توصيل أكثر، ويتمتع بتأثيرات توصيل حراري أفضل، ونقل إشارات كهربائية أكثر استقرارًا.

إذا كنت ترغب في معرفة "ما هي تقنية BGA؟" ببساطة، هي طريقة تغليف شرائح مدمجة وفعالة، تُستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية عالية الأداء، مثل وحدات المعالجة المركزية (CPU) ووحدات معالجة الرسومات (GPU).

مزايا حزم BGA

بالمقارنة مع طرق التعبئة والتغليف الأخرى، تتمتع شرائح BGA بالعديد من المزايا الواضحة، مما يجعلها أيضًا خيار تعبئة وتغليف شائع الاستخدام في تصنيع PCB في الوقت الحاضر:

• كثافة دبابيس أعلى:

يمكن لتغليف BGA ترتيب المزيد من نقاط الاتصال في مساحة صغيرة جدًا وهي مناسبة لصنع لوحات الدوائر الصغيرة الحجم ومتعددة الوظائف.

• أداء حراري أفضل:

تتلامس كرات اللحام الموجودة أسفل شريحة BGA بشكل مباشر مع لوحة الدائرة، مما يساعد على تبديد الحرارة داخل الشريحة بشكل أسرع ومنع ارتفاع درجة الحرارة.

• أداء كهربائي متفوق:

بفضل مسافة الاتصال الأقصر، تنتقل الإشارة أسرع، مع تداخل وضوضاء أقل. وهو مناسب بشكل خاص للشرائح التي تعمل بسرعات عالية.

• موثوقية ميكانيكية أكبر:

بالمقارنة مع الدبابيس الرقيقة السابقة، فإن وصلات لحام BGA أكثر صلابة وأقل عرضة للكسر بسبب التغيرات في درجات الحرارة أو القوى الخارجية.

وبسبب هذه المزايا على وجه التحديد، أصبحت عملية لحام مجموعة الشبكة الكروية ذات أهمية متزايدة في العديد من المنتجات الإلكترونية عالية الأداء وعالية الكثافة، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والخوادم وما إلى ذلك.

عملية لحام BGA: خطوة بخطوة

إن لحام BGA الصحيح يجعل التوصيل بين شرائح BGA ولوحات الدوائر أكثر أمانًا واستقرارًا. تنقسم عملية لحام مصفوفة شبكة الكرات بأكملها تقريبًا إلى الخطوات التالية:

• تحضير ثنائي الفينيل متعدد الكلور

أولاً، قم بتنظيف منصات اللحام الموجودة على لوحة الدائرة جيدًا، ثم ضع طبقة من المواد اللاصقة للتأكد من إمكانية التصاق اللحام اللاحق بقوة.

• الطباعة بالاستنسل

ضع معجون اللحام على وسادات لوحة الدوائر المطبوعة باستخدام استنسل SMT. يُستخدم معجون اللحام هذا للمساعدة في اللحام، تمامًا مثل الغراء.

• وضع BGA

ضع رقاقة BGA بدقة على معجون اللحام باستخدام آلة التقاط ووضع، مع محاذاة كل كرة لحام مع وسادات لوحة الدائرة. يجب أن يكون الوضع دقيقًا للغاية.

• لحام إعادة التدفق

أرسل لوحة الدائرة مع شريحة BGA المُثبّتة إلى فرن اللحام بالصهر. سيتم تسخينه إلى درجة حرارة معينة، مما يسمح لمعجون اللحام وكرات اللحام بالذوبان معًا ولحام الشريحة بإحكام على اللوحة.

• التبريد

بعد اللحام، يجب تبريده ببطء لتصلب نقاط اللحام وتثبيتها، وذلك لتجنب المشاكل الناجمة عن تغيرات درجة الحرارة.

إن العملية بأكملها ليست فعالة للغاية فحسب، بل تضمن أيضًا أن جودة اللحام لكل لوحة مستقرة جدًا، مما يجعلها مناسبة للإنتاج الضخم.

تحديات لحام BGA الشائعة

على الرغم من مزاياها العديدة، لا تزال عملية لحام BGA تواجه بعض التحديات الفنية:

•  الفراغات: يمكن أن تؤدي فقاعات الهواء أو الفجوات الموجودة داخل مفاصل اللحام إلى إضعاف الاتصال.

•  المفاصل الباردة: لا يذوب اللحام بشكل كامل أو يترابط بشكل صحيح، مما يجعل المفصل غير موثوق به.

•  التجسير: تتصل كرات اللحام ببعضها البعض عن طريق الخطأ، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي.

•  الدوائر المفتوحة: بعض كرات اللحام لا تتصل بلوحة الدوائر المطبوعة، مما يؤدي إلى ضعف الاتصال الكهربائي أو فقدانه.

•  صفحة حرب ثنائي الفينيل متعدد الكلور: يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أثناء اللحام إلى ثني لوحة الدائرة، مما يؤدي إلى توصيلات سيئة.

نظرًا لأن مفاصل اللحام مخفية أسفل مكونات BGA، فقد يكون من الصعب اكتشاف هذه العيوب وإصلاحها بدون أدوات التفتيش المناسبة.

فحص واختبار وصلات لحام BGA

نظرًا لأن وصلات لحام BGA مخفية أسفل الشريحة، فإن هناك حاجة إلى طرق فحص متخصصة:

•  التصوير بالأشعة السينية: يكشف عن محاذاة كرة اللحام والعيوب.

•  الفحص البصري الآلي (AOI): التحقق من وجود مشاكل على مستوى السطح.

•  الاختبار الكهربائي: يتحقق من صحة الاتصال في حزم BGA.

تضمن هذه الطرق جودة تجميع BGA بأكمله.

تقنيات إعادة العمل وإصلاح BGA

عند وجود مشاكل في شريحة BGA، عادةً لا يكون من الضروري تفكيك لوحة الدائرة بأكملها. بل يمكن إصلاحها غالبًا من خلال عملية إعادة تشكيل. مع ذلك، نظرًا لأن مفاصل لحام BGA مخفية أسفل الشريحة، فإن الإصلاح يكون أكثر صعوبة ويتطلب أدوات ومهارات احترافية. إليك الخطوات الشائعة لإعادة تشكيل BGA:

• إزالة الشريحة المعيبة (إزالة اللحام)

استخدم مسدس الهواء الساخن أو محطة إعادة العمل لإزالة شريحة BGA المسببة للمشكلة بعناية من اللوحة.

• تنظيف الفوط

قم بتنظيف أي بقايا لحام وأوساخ من الفوط الموجودة أسفل الشريحة للتحضير للخطوة التالية.

• إعادة تشكيل الشريحة

قم بربط كرات اللحام الجديدة بالرقاقة التي تمت إزالتها حتى يمكن لحامها مرة أخرى على لوحة الدوائر المطبوعة.

• إعادة التموضع وإعادة اللحام

قم بوضع الشريحة المعاد تشكيلها في موضعها الأصلي، وقم بمحاذاتها بعناية، واستخدم التسخين المتحكم فيه لإذابة كرات اللحام وإعادة توصيل الشريحة.

على الرغم من أن هذه العملية معقدة بعض الشيء وتتطلب معالجة دقيقة، إلا أنها أكثر فعالية من حيث التكلفة من التخلص من اللوحة بأكملها.

الخاتمة

إتقان لحام BGA ضروري للعمل مع حزم BGA الحديثة. بدءًا من فهم ماهية BGA ووصولًا إلى استكشاف أخطاء تجميع BGA وإصلاحها، تضمن التقنيات المناسبة جودة وموثوقية الإلكترونيات.

سواء كنت تقوم بتجميع أو إصلاح مكونات BGA، فإن الدقة والأدوات المناسبة تصنع كل الفارق في لحام مجموعة الشبكة الكروية.

من خلال تحسين عملية لحام BGA، يمكنك الاستفادة من الإمكانات الكاملة لتكنولوجيا مجموعة الشبكة الكروية في تصميمات PCB الخاصة بك.

إذا كنت بحاجة إلى أي لحام BGA، اتصل بـ PCBasic.