Qu'est-ce qu'une puce BGA ? Explications sur les puces BGA, les boîtiers, l'assemblage et le contrôle par rayons X.

A Puce BGAEn termes simples, il s'agit d'un circuit intégré dans un Boîtier BGAContrairement aux puces traditionnelles qui se connectent au circuit imprimé par des fils situés sur les bords, ce type de puce possède des billes de soudure sur sa face inférieure, grâce auxquelles elle établit des connexions électriques avec le circuit imprimé.

On le retrouve généralement dans les produits compacts et performants exigeant une fiabilité accrue, tels que les smartphones, les véhicules électriques, les cartes de contrôle industrielles, les appareils de communication et les systèmes informatiques. Il joue un rôle important dans le conditionnement moderne des circuits intégrés. Par conséquent, sa conception doit être plus complexe et plus précise. Assemblage BGAet un contrôle plus strict Soudure BGA procédé. Vous trouverez plus de détails sur ce type de puce dans l'article suivant si vous vous intéressez au conditionnement de circuits intégrés ou à l'assemblage de circuits imprimés. Dans cet article, nous expliquerons comment… Puce BGA Fonctionnement, assemblage, défauts potentiels et importance du contrôle aux rayons X.

Qu'est-ce qu'une puce BGA ?

Du point de vue de la fabrication, un Puce BGA Un BGA n'est pas qu'un simple circuit intégré avec des billes de soudure. C'est un boîtier complet composé de la puce, du substrat, des pistes internes, du matériau de protection et de la matrice de billes de soudure. Chaque élément influe sur les performances électriques, thermiques et mécaniques du composant lors de l'assemblage BGA.

Cette structure permet d'intégrer davantage de connexions d'E/S dans un espace réduit, ce qui signifie qu'il y a plus de points de connexion électrique sur une puce minuscule, et donc plus de signaux peuvent être transmis entre la puce et le circuit imprimé. C'est pourquoi Composants BGA sont couramment utilisées dans les produits électroniques de pointe où la taille, la vitesse et la fiabilité sont importantes.

Une typique Puce BGA Il comprend la puce du circuit intégré, le substrat, les billes de soudure, les pistes internes et le matériau d'encapsulation protecteur. La puce du circuit intégré assure la fonction électrique principale, tandis que le substrat achemine les signaux entre la puce et les billes de soudure. Assemblage BGA, les billes de soudure sont alignées avec les pastilles du circuit imprimé et fondues lors du brasage par refusion pour former des connexions électriques et mécaniques permanentes.

En termes simples:

A Puce BGA Il s'agit d'un boîtier de circuit intégré qui utilise des billes de soudure au lieu de fils externes pour se connecter à un circuit imprimé.

Cette conception fait Réseau de sphères emballage particulièrement adapté aux produits à haute densité Électronique BGA, notamment les processeurs, les puces mémoire, les modules de communication, les systèmes embarqués et les cartes de contrôle industrielles.

Comment fonctionne une puce BGA ?

A Puce BGA Son fonctionnement repose sur le transfert des signaux électriques de la puce du circuit intégré au circuit imprimé via une grille de billes de soudure. Ces billes de soudure sont situées sur la face inférieure de la puce. Forfait BGA.

Le processus de travail est généralement le suivant :

Puce IC → fils de liaison ou connexion flip-chip → pistes du substrat → billes de soudure → pastilles de circuit imprimé → pistes du circuit imprimé.

Pendant Soudure BGA, le Puce BGA La puce est placée sur les pastilles du circuit imprimé. La carte passe ensuite dans un four de refusion. Sous un profil de température contrôlé, les billes de soudure fondent et forment des joints de soudure entre les composants. Forfait BGA et le PCB.

L’un des avantages d’un Réseau de sphères La conception est auto-alignée. Lorsque les billes de soudure fondent, la tension superficielle contribue à les attirer. Puce BGA dans la position correcte. Cela ne signifie pas que l'alignement est facile, mais cela améliore la fiabilité du placement lorsque le processus CMS est bien maîtrisé.

A support BGA peut également être utilisé dans certaines applications de test, de développement ou de modules amovibles. Contrairement aux modules permanents Soudure BGA support BGA permet un CI BGA Il peut être inséré, testé ou remplacé sans soudure directe sur le circuit imprimé. Cette conception offre une grande flexibilité. Cependant, dans la production en série de cartes électroniques, la plupart des Composants BGA sont soudées directement sur la carte.

Puce BGA vs Boîtier BGA

Les termes Puce BGA et Forfait BGA sont souvent utilisés ensemble, mais ils ne sont pas exactement identiques.

A Puce BGA fait généralement référence au composant électronique lui-même, notamment lorsqu'on parle du circuit intégré utilisé sur un circuit imprimé. Boîtier BGA se réfère plus précisément à la structure d'emballage qui utilise un Réseau de grille à billes méthode de connexion.

Par exemple, lorsqu'un ingénieur dit « cette carte utilise un Puce BGA« Il peut s’agir d’un processeur, d’une puce mémoire ou d’un contrôleur. » Lorsqu’ils disent « c’est un… » Forfait BGA« Ils font généralement référence au type de boîtier physique et à la disposition de ses billes de soudure. »

Dans la fabrication de cartes de circuits imprimés, les deux termes sont importants :

Puce BGA se concentre sur le composant.

Forfait BGA se concentre sur la structure de l'emballage.

Assemblage BGA se concentre sur le montage du composant sur le circuit imprimé.

Soudure BGA se concentre sur la formation de joints de soudure fiables.

CI BGA est couramment utilisé pour désigner un circuit intégré au format BGA.

Pour le référencement naturel et la communication client, il est utile d'inclure à la fois Puce BGA et Forfait BGA, car les utilisateurs peuvent rechercher l'un ou l'autre terme lorsqu'ils recherchent des informations techniques ou une assistance à la fabrication de cartes de circuits imprimés.

Avantages des puces BGA

Puces BGA sont largement utilisées car elles résolvent de nombreuses limitations des boîtiers à plomb traditionnels.

D'abord, un Boîtier BGA Il permet une densité de connexion plus élevée. Les billes de soudure étant placées sous le composant, le boîtier peut contenir davantage de connexions sans augmenter significativement la taille du composant. Ceci est important pour les applications compactes. Électronique BGA et des conceptions de circuits imprimés hautes performances.

Deuxièmement, un Puce BGA Il offre de meilleures performances électriques. Des chemins de connexion plus courts contribuent à réduire l'inductance et les pertes de signal. Pour les circuits à haute vitesse, cela améliore l'intégrité du signal et stabilise le circuit.

Troisièmement, Composants BGA Ils offrent généralement de meilleures performances thermiques. La structure du boîtier et la disposition des billes de soudure contribuent au transfert de chaleur du circuit intégré vers le circuit imprimé. Dans les applications haute puissance, des vias thermiques, des plans de cuivre et des dissipateurs thermiques peuvent également être utilisés pour améliorer la dissipation de la chaleur.

Quatrièmement, Assemblage BGA Elle permet d'améliorer la densité de fabrication. Davantage de fonctions peuvent être intégrées sur une surface de circuit imprimé réduite, ce qui est particulièrement utile pour les produits disposant d'un espace limité.

Les avantages communs incluent :

Densité d'E/S plus élevée

Empreinte sur circuit imprimé réduite

Meilleures performances des signaux à haut débit

Dissipation thermique améliorée

Meilleure stabilité mécanique

Adapté aux appareils électroniques compacts et avancés

Risque réduit de fils pliés par rapport aux boîtiers de type QFP

Cependant, ces avantages engendrent également des défis de fabrication. Les joints de soudure étant cachés sous le Puce BGAL'inspection visuelle ne suffit pas. C'est pourquoi l'inspection par rayons X est essentielle pour une fiabilité optimale. Assemblage BGA.

Comment les puces BGA sont-elles assemblées sur les cartes PCBA ?

Assemblage BGA fait partie du processus d'assemblage SMT. L'objectif est de positionner avec précision les Puce BGA sur le circuit imprimé et former des joints de soudure fiables entre les billes de soudure et les pastilles du circuit imprimé.

Le typique Assemblage BGA Le processus comprend :

Impression de pâte à braser

Contrôle SPI

Placement SMT

Soudage par refusion

Inspection aux rayons X

Tests électriques ou tests fonctionnels

Retravailler si nécessaire

Lors de l'impression de pâte à braser, la pâte à braser est appliquée sur les pastilles du circuit imprimé à travers un pochoir. Composants BGALe choix du pochoir, la quantité de pâte et la précision du tampon sont essentiels. Un excès de pâte peut provoquer des ponts, tandis qu'une quantité insuffisante peut entraîner des joints ouverts ou fragiles.

Ensuite, le Puce BGA Le placement est effectué par une machine de prélèvement et de placement. Un placement précis est essentiel, notamment pour les pas de 10 mm. FBGA ou petit Forfait BGA Conception. Bien que la soudure fondue puisse faciliter l'auto-alignement, le processus reste tributaire de la précision de l'équipement et de la manipulation stable de la carte.

Ensuite, la carte PCBA entre dans le four de refusion. Pendant Soudure BGALe profil de température doit être soigneusement contrôlé. Si le chauffage est insuffisant, les joints de soudure risquent de ne pas se former correctement. Si la température est trop élevée, Puce BGA, PCB, ou à proximité Composants BGA peut être endommagé.

Après la refusion, une inspection aux rayons X est utilisée pour vérifier les joints de soudure cachés sous la surface. Forfait BGACette étape est particulièrement importante car de nombreux défauts des BGA ne peuvent pas être détectés par une inspection visuelle classique.

Défauts courants d'assemblage BGA

Parce qu'un Puce BGA Les composants comportant des joints de soudure dissimulés sous le boîtier peuvent présenter des défauts plus difficiles à détecter et à réparer que les défauts sur les composants à broches.

Commun Assemblage BGA Les défauts comprennent :

1. Annulation

Le terme « vidange » désigne les poches d’air ou les vides gazeux présents à l’intérieur des joints de soudure. De petites vides peuvent être acceptables selon la norme et l’application, mais une vide excessive peut réduire la fiabilité thermique et mécanique.

2. Faire le pont

Un pontage se produit lorsque la soudure relie deux billes ou pastilles adjacentes. Cela peut provoquer des courts-circuits et des dysfonctionnements. Ce phénomène peut être dû à un excès de pâte à braser, une conception inadéquate des pastilles, un mauvais alignement ou un profil de refusion incorrect.

3. Articulations ouvertes

Une articulation ouverte se produit lorsque Puce BGA Le contact avec la pastille du circuit imprimé est défectueux. Cela peut être dû à une soudure insuffisante, à une contamination de la pastille, à une mauvaise coplanarité ou à une déformation.

4. Défaut de la tête dans l'oreiller

Ce défaut survient lorsque la bille de soudure et la pâte à braser entrent en contact sans fusionner complètement lors du refusion. Il peut engendrer des pannes intermittentes, particulièrement dangereuses car la carte peut réussir les tests de base mais présenter une défaillance ultérieure.

5. Désalignement

Si la Forfait BGA Si le placement sur les pastilles n'est pas précis, certaines billes de soudure risquent de ne pas se connecter correctement. Pas fin FBGA Les emballages sont particulièrement sensibles à la précision du placement.

6. Déformation

Lors du refusion, le circuit imprimé ou Puce BGA Peut se déformer sous l'effet des contraintes thermiques. Cette déformation peut entraîner des joints ouverts, des soudures fragiles ou un enfoncement de la tête dans l'oreiller.

7. Billes de soudure manquantes ou endommagées

Certain Composants BGA Les produits peuvent présenter des billes de soudure manquantes, oxydées ou endommagées à la réception. Un contrôle à réception et une manipulation appropriée sont essentiels avant leur utilisation. Assemblage BGA.

Ces défauts montrent pourquoi Soudure BGA Il ne s'agit pas d'un simple processus de placement. Il nécessite un contrôle des processus, des équipements d'inspection et un soutien technique expérimenté.

Pourquoi les puces BGA nécessitent une inspection aux rayons X

L'inspection par rayons X est l'une des étapes de contrôle qualité les plus importantes pour Puces BGAÉtant donné que les joints de soudure sont situés sous le Boîtier BGA, les opérateurs ne peuvent pas les inspecter entièrement à l'œil nu ou par AOI standard.

L'inspection par rayons X permet aux ingénieurs de visualiser les joints de soudure cachés et d'identifier les défauts tels que les vides, les pontages, les billes manquantes, un mouillage insuffisant et une forme anormale de la soudure. Pour une fiabilité élevée Électronique BGACette étape d'inspection peut réduire le risque de défaillance sur le terrain.

L'AOI reste utile pour vérifier les composants visibles, la polarité, les marquages ​​et les joints de soudure environnants. Cependant, l'AOI ne permet pas de voir clairement les joints de soudure cachés sous un revêtement. Puce BGAC’est pourquoi l’inspection par rayons X est généralement requise pour une fiabilité optimale. Assemblage BGA.

Pour les cartes PCBA complexes comportant plusieurs Composants BGAUne stratégie d'inspection doit être planifiée avant la production. Le fabricant doit comprendre Forfait BGA type, pas de balle, épaisseur de la carte, densité des composants et exigences de test.

Rebillage BGA vs assemblage BGA

Assemblage BGA Le reballing BGA et le reballing sont liés, mais ne sont pas identiques.

Assemblage BGA fait référence au montage d'un nouveau Puce BGA or CI BGA sur un circuit imprimé lors de la fabrication de l'assemblage de carte de circuit imprimé (PCBA). Cela fait partie du processus de production SMT normal.

Le reballing BGA consiste à retirer les anciennes billes de soudure d'un BGA. Puce BGA et en les remplaçant par de nouvelles billes de soudure. Cette opération est généralement effectuée lors de réparations, de retouches ou de la récupération de composants. Un reballing peut être nécessaire si un Boîtier BGA présente des billes de soudure endommagées, une mauvaise soudabilité ou doit être réutilisée après son retrait.

Pour la production de nouvelles cartes de circuits imprimés (PCBA), l'objectif est d'éviter les retouches inutiles en contrôlant les processus. Soudure BGA Dès le départ. Les retouches peuvent être utiles, mais elles comportent aussi des risques. Une surchauffe peut endommager le circuit imprimé et les composants à proximité. Composants BGA, coussins, stratifié ou le Puce BGA elle-même.

A support BGA peut être utilisé lors du développement ou des tests lorsqu'un retrait répété est nécessaire. Mais pour les produits finaux, l'élimination directe Assemblage BGA est plus courante car elle assure une connexion électrique et mécanique stable.

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Comment choisir un fabricant de cartes PCBA pour l'assemblage de BGA

Choisir le bon fabricant de cartes électroniques est important lorsque votre projet comprend Puces BGA, FBGA, PBGAou d'autres pas fins Composants BGA.

Un fabricant fiable doit maîtriser les procédés SMT, disposer d'équipements de placement précis, gérer les profils de refusion, effectuer des contrôles par rayons X et réaliser des tests. Il doit également savoir gérer différentes situations. Forfait BGA types et comment réduire les risques pendant Soudure BGA.

Lors de l'évaluation d'un fournisseur, posez-vous les questions suivantes :

Peuvent-ils assembler un pas fin ? Composants BGA?

Ont-ils un système d'inspection par rayons X pour Assemblage BGA?

Peuvent-ils assurer le contrôle du profil de refusion ?

Vérifient-ils la pâte à braser avant sa pose ?

Peuvent-ils prendre en charge la production de prototypes et de lots ?

Ont-ils de l'expérience avec CI BGA Assemblée?

Peuvent-ils gérer les retouches si un Puce BGA Un défaut a-t-il été constaté ?

Proposent-ils des tests de cartes de circuits imprimés après assemblage ?

Pour les produits à haute fiabilité, il ne faut pas choisir un fabricant uniquement en fonction du prix. Mauvais Soudure BGA Cela peut engendrer des défauts cachés, difficiles à détecter ultérieurement. Un fournisseur d'assemblage à bas prix peut s'avérer coûteux si le produit final présente une défaillance sur le terrain.

Assemblage BGA chez PCBasic

PCBasic prend en charge les projets de fabrication de PCBA qui impliquent Puces BGA, Forfait BGA Assemblage, placement de composants CMS, brasage par refusion, inspection et tests. Pour les clients utilisant Composants BGALe contrôle du processus est particulièrement important car de nombreuses soudures sont cachées sous le corps du composant.

In Assemblage BGAPCBasic se concentre sur les étapes clés de la production, telles que l'impression de la pâte à braser, la précision du placement CMS, le contrôle de la température de refusion et l'inspection par rayons X. Ces étapes contribuent à réduire les risques courants. Soudure BGA, notamment la formation de ponts, de vides, de joints ouverts et une mauvaise hydratation.

Pour les projets impliquant FBGA, PBGA, ou autre contrat CI BGA L'examen technique des emballages avant la production est également important. La conception des pastilles de circuit imprimé, l'ouverture des pochoirs, le pas des composants, l'épaisseur de la carte et les exigences thermiques peuvent tous affecter la qualité de l'assemblage final.

PCBasic peut également aider ses clients à évaluer les risques de fabrication avant la production, notamment lorsqu'une carte comporte plusieurs composants. Composants BGA, des agencements denses ou des exigences de haute fiabilité.

Conclusion : Choisissez le bon partenaire pour l’assemblage BGA.

A Puce BGA est largement utilisé dans le monde moderne Électronique BGA Elle offre une densité de connexion élevée, une taille compacte, des performances électriques robustes et de meilleures caractéristiques thermiques. Cependant, ces avantages engendrent également des défis de fabrication.

Contrairement aux composants plombés, un Forfait BGA dissimule ses joints de soudure sous la puce. Cela rend Soudure BGAL'inspection et le contrôle des processus sont bien plus importants. Pour construire des cartes PCBA fiables avec Puces BGALe fabricant doit contrôler l'impression de la pâte à braser, le placement SMT, le profil de refusion, l'inspection aux rayons X et les tests finaux.

Si votre projet comprend Composants BGA, FBGA, PBGA, Ou d'autres CI BGA Pour les boîtiers, choisir un fabricant de cartes électroniques expérimenté peut réduire les risques de soudure cachés et améliorer la fiabilité du produit à long terme.

QFP

1. Qu'est-ce qu'une puce BGA ?

A Puce BGA Il s'agit d'un boîtier de circuit intégré qui utilise une grille de billes de soudure sur sa face inférieure pour se connecter à un circuit imprimé. BGA veux dire Réseau de grille à billes.

2. Quelle est la différence entre une puce BGA et un boîtier BGA ?

A Puce BGA se réfère généralement au composant lui-même, tandis que a Forfait BGA désigne la structure d'emballage qui utilise des billes de soudure pour la connexion au circuit imprimé.

3. Qu'est-ce que l'assemblage BGA ?

Assemblage BGA Le procédé SMT consiste à placer et à souder un composant électronique. Puce BGA sur un circuit imprimé. Cela nécessite généralement un placement précis et contrôlé. Soudure BGAet l'inspection aux rayons X.

4. Quels sont les types de BGA courants ?

Les types courants incluent PBGA, FBGA, CBGA, TBGA et flip-chip Forfait BGA conceptions. PBGA est largement utilisé dans de nombreux produits électroniques, tandis que FBGA est courant dans les applications compactes à pas fin.

5. Pourquoi l'inspection aux rayons X est-elle nécessaire pour les puces BGA ?

Une inspection aux rayons X est nécessaire car les joints de soudure d'un Puce BGA sont cachées sous l'emballage. Les rayons X peuvent aider à détecter les vides, les ponts, les billes manquantes et autres défauts cachés. Soudure BGA défauts.

6. Les puces BGA ont-elles besoin de pâte à souder ?

Oui. Dans la plupart des procédés CMS, la pâte à braser est déposée sur les pastilles du circuit imprimé avant le processus de fabrication. Puce BGA La pâte à braser et les billes de soudure sont placées. Lors du refusion, elles forment les joints définitifs.

7. Qu'est-ce qu'un support BGA ?

A support BGA est un connecteur utilisé pour maintenir un CI BGA sans le souder définitivement au circuit imprimé. Il est souvent utilisé pour les tests, le développement ou les applications de modules remplaçables.

8. Les puces BGA peuvent-elles être réparées ?

Oui un peu Puces BGA La réparation ou le remplacement peuvent être effectués par reprise de BGA ou par reballage. Cependant, la reprise nécessite un contrôle précis de la température afin d'éviter d'endommager le circuit imprimé, les pastilles ou les composants environnants. Composants BGA.