BGAチップとは？BGAチップ、パッケージ、組み立て、X線検査について解説

A BGAチップ簡単に言うと、集積回路は BGAパッケージ従来のチップは縁のリード線でプリント基板に接続するのに対し、このタイプのチップは底面にハンダボールがあり、それを通してプリント基板と電気的に接続します。

 

スマートフォン、電気自動車、産業用制御基板、通信機器、コンピュータシステムなど、高い信頼性が求められる小型高性能製品によく見られます。現代のICパッケージングにおいて重要な役割を果たしており、より複雑な設計とより精密な技術が求められます。 BGAアセンブリより制御された BGAはんだ付け プロセス。IC パッケージングや PCB アセンブリに興味がある場合は、次の記事でこのタイプのチップの詳細を学ぶことができます。この記事では、 BGAチップ 動作原理、組み立て方法、発生する可能性のある欠陥、そしてX線検査が重要な理由について説明します。

 

Item	説明
お名前	ボール・グリッド・アレイ
一般名	BGAチップ
パッケージ型式	表面実装ICパッケージ
接続方法	パッケージの下にハンダボールを配置
一般的なタイプ	PBGA, FBGACBGA、TBGA
主な課題	隠れたはんだ接合部
必要な検査	X線検査
関連プロセス	BGAアセンブリ, BGAはんだ付けPCBAテスト

 

 

BGAチップとは何ですか？

 

製造の観点から言えば、 BGAチップ BGAは、単にハンダボールを取り付けたICではありません。ダイ、基板、内部配線、保護材、ハンダボールアレイから構成される完全なパッケージ構造です。各部品は、BGA実装時の電気的、熱的、機械的な性能に影響を与えます。

 

この構造により、より小さなスペースに多くのI/O接続が可能になり、つまり、小さなチップ上に多くの電気接続点が存在するため、チップとPCB間でより多くの信号を伝送できます。 BGAコンポーネント これらは、サイズ、速度、信頼性が重要な高度な電子製品で一般的に使用されています。

 

典型的な BGAチップ ICダイ、基板、はんだボール、内部配線、および保護パッケージ材料が含まれます。ICダイは主要な電気的機能を果たし、基板はダイとはんだボール間の信号を伝送します。 BGAアセンブリはんだボールはPCBパッドに位置合わせされ、リフローはんだ付け中に溶融して、恒久的な電気的および機械的な接続を形成します。

 

簡単な言葉で：

 

A BGAチップ これは、外部リード線の代わりにハンダボールを使用してプリント基板に接続するICパッケージです。

 

このデザインは ボールグリッドアレイ 高密度用途に特に適した包装 BGAエレクトロニクスプロセッサ、メモリチップ、通信モジュール、組み込みシステム、産業用制御基板などを含む。

 

BGAチップはどのように動作するのか？

 

A BGAチップ ICダイからPCBへ、はんだボールのグリッドを通して電気信号を伝達することで動作します。これらのはんだボールは基板の裏側に配置されています。 BGAパッケージ.

 

作業手順は通常以下のとおりです。

 

ICダイ → ボンディングワイヤまたはフリップチップ接続 → 基板配線 → はんだボール → PCBパッド → PCB上の回路配線。

 

間に BGAはんだ付け、 NS BGAチップ PCBパッド上にハンダボールが配置されます。その後、基板はリフロー炉を通過します。制御された温度プロファイルの下でハンダボールが溶融し、基板とパッドの間にハンダ接合部が形成されます。 BGAパッケージ そして PCB。

 

のメリットの一つは ボールグリッドアレイ 設計は自己整列です。はんだボールが溶けると、表面張力が引っ張るのを助けます。 BGAチップ 正しい位置に配置します。これは位置合わせが容易になるという意味ではありませんが、SMTプロセスが適切に管理されている場合は、配置の信頼性が向上します。

 

A BGAソケット テスト、開発、または着脱式モジュールアプリケーションにも使用される場合があります。 BGAはんだ付け BGAソケット 許可します BGA IC PCBに直接はんだ付けせずに挿入、テスト、または交換できます。これは柔軟性があります。ただし、大量生産のPCBAでは、ほとんどの場合 BGAコンポーネント 基板に直接はんだ付けされています。

 

BGAチップとBGAパッケージの比較

 

用語 BGAチップ (NAIST) と BGAパッケージ これらはよく一緒に使われますが、厳密には同じではありません。

 

A BGAチップ 通常は電子部品そのものを指し、特にプリント基板（PCB）に使用されているICについて話す場合によく使われる。 BGAパッケージ より具体的には、 ボール・グリッド・アレイ 接続方法。

 

例えば、エンジニアが「このボードは BGAチップ「これは BGAパッケージこれらは通常、物理的なパッケージの種類と、そのはんだボールの配置を指しています。

 

PCBA製造においては、以下の2つの用語が重要です。

 

BGAチップ コンポーネントに焦点を当てる。

 

BGAパッケージ パッケージ構造に焦点を当てています。

 

BGAアセンブリ 部品をプリント基板に実装することに重点を置いています。

 

BGAはんだ付け 信頼性の高いはんだ接合部の形成に重点を置いています。

 

BGA IC これは、BGAフォーマットの集積回路を指す場合によく使用されます。

 

SEOと顧客コミュニケーションの両方を含めることが役立ちます BGAチップ (NAIST) と BGAパッケージなぜなら、ユーザーは技術情報やPCBA製造サポートを探す際に、どちらの用語も検索する可能性があるからです。

 

BGAチップの利点

 

BGAチップ これらは、従来の鉛入りパッケージの多くの欠点を解消するため、広く使用されています。

 

まず、 BGAパッケージ より高い接続密度をサポートします。はんだボールが部品の下に配置されるため、部品サイズを大きくすることなく、パッケージ内に多くの接続を収容できます。これは、小型化において重要です。 BGAエレクトロニクス そして高性能なプリント基板設計。

 

第二に、 BGAチップ 電気的性能が向上します。接続経路が短くなることで、インダクタンスと信号損失を低減できます。高速回路においては、これにより信号の完全性が向上し、設計の安定性が高まります。

 

第三に、 BGAコンポーネント 通常、より優れた熱性能を発揮します。はんだボールアレイとパッケージ構造は、ICからPCBへの熱伝達を促進します。高出力アプリケーションでは、放熱性を向上させるために、サーマルビア、銅プレーン、ヒートシンクなども使用される場合があります。

 

第四に、 BGAアセンブリ 製造密度を向上させることができます。より小さな基板面積に多くの機能を搭載できるため、スペースが限られた製品にとって有益です。

 

一般的な利点は次のとおりです。

 

より高いI/O密度

 

より小さなPCBフットプリント

 

高速信号性能の向上

 

放熱性の向上

 

機械的安定性の向上

 

小型で高度な電子機器に適しています

 

QFPスタイルのパッケージと比較して、リード線の曲がりリスクが低減

 

しかし、これらの利点は製造上の課題ももたらします。はんだ接合部は BGAチップ目視検査だけでは不十分です。そのため、信頼性の高い検査にはX線検査が不可欠です。 BGAアセンブリ.

 

 

BGAチップはどのようにしてPCBA上に組み立てられるのですか？

 

BGAアセンブリ これはSMTアセンブリプロセスの一部です。目標は、 BGAチップ 基板上にハンダボールを置き、ハンダボールと基板パッドとの間に信頼性の高いハンダ接合部を形成する。

 

典型的な BGAアセンブリ プロセスには以下が含まれます:

 

はんだペースト印刷

 

SPI検査

 

SMT配置

 

リフローはんだ付け

 

X線検査

 

電気試験または機能試験

 

必要に応じて修正してください。

 

はんだペースト印刷中は、ステンシルを通してPCBパッドにはんだペーストが塗布されます。 BGAコンポーネントステンシルデザイン、ペースト量、パッドの精度は非常に重要です。ペーストが多すぎるとブリッジングが発生し、少なすぎると隙間ができたり、接合部が弱くなったりします。

 

次、 BGAチップ ピックアンドプレースマシンによって配置されます。特にファインピッチの場合、正確な配置が不可欠です。 FBGA または小さい BGAパッケージ 設計。溶融はんだは自己位置合わせに役立つものの、このプロセスは依然として装置の精度と安定した基板取り扱いに依存する。

 

次に、PCBAはリフロー炉に入ります。 BGAはんだ付けそのため、温度プロファイルを慎重に制御する必要があります。加熱が不十分な場合、はんだ接合部が完全に形成されない可能性があります。温度が高すぎると、 BGAチップPCB、またはその近く BGAコンポーネント 破損する可能性があります。

 

リフロー後、X線検査を使用して、隠れたはんだ接合部をチェックします。 BGAパッケージこのステップは特に重要です。なぜなら、多くのBGA欠陥は通常の目視検査では発見できないからです。

 

プロセスステップ	主要管理ポイント	管理が不十分な場合のリスク
はんだペースト印刷	ペーストの量とステンシルのデザイン	はんだ不足、ブリッジング
SPI検査	高さ、領域、オフセットを貼り付ける	後々隠れたはんだ付けリスク
SMT配置	配置精度	位置ずれ、関節の開き
リフローはんだ付け	温度プロファイル	空隙、コールドジョイント、反り
X線検査	隠れた関節の品質	出荷前に見落とされた欠陥
テスト	電気的性能および機能的性能	現場での故障リスク

 

 

一般的なBGAアセンブリの欠陥

 

なぜなら BGAチップ パッケージの下に半田接合部が隠れているため、鉛入り部品の欠陥よりも欠陥の検出や修理が困難になる場合があります。

 

コマンドと BGAアセンブリ 欠陥には次のようなものがあります:

  

1. 無効化

ボイドとは、はんだ接合部内部に存在する空気のポケットやガスの空隙のことです。規格や用途によっては、小さなボイドは許容される場合もありますが、過度のボイドは熱的および機械的な信頼性を低下させる可能性があります。

 

2.ブリッジング

ブリッジングとは、はんだが隣接する2つのボールまたはパッドを接続した場合に発生する現象です。これにより、短絡や機能障害が発生する可能性があります。ブリッジングの原因としては、はんだペーストの過剰塗布、パッド設計の不備、位置ずれ、またはリフロープロファイルの誤りなどが考えられます。

 

3. 開放型ジョイント

開放関節は、 BGAチップ 基板パッドに正しく接続されていません。これは、はんだ付け不足、パッドの汚染、平面性の不良、または反りが原因である可能性があります。

 

4. 枕に頭がはみ出す欠陥

この欠陥は、リフロー時に半田ボールと半田ペーストが接触するものの、完全に融合しない場合に発生します。断続的な故障を引き起こす可能性があり、基板が基本的なテストには合格しても、後になって故障する可能性があるため、特に危険です。

 

5. ずれ

Status BGAパッケージ パッド上に正確に配置されていない場合、一部のはんだボールが正しく接続されない可能性があります。ファインピッチ FBGA パッケージは特に配置精度に敏感です。

 

6. 反り

リフロー中、PCBまたは BGAチップ 熱応力により反りが発生する場合があります。反りは、接合部の開き、はんだ付け部の弱化、または枕に頭が入ったような欠陥を引き起こす可能性があります。

 

7. はんだボールの欠落または損傷

一部 BGAコンポーネント はんだボールが欠落、酸化、または損傷している状態で届く場合があります。 BGAアセンブリ.

 

これらの欠陥は、 BGAはんだ付け これは単なる配置プロセスではありません。プロセス制御、検査機器、そして経験豊富なエンジニアリングサポートが必要です。

 

BGAチップにX線検査が必要な理由

 

X線検査は、 BGAチップはんだ接合部は BGAパッケージそのため、オペレーターは目視や標準的なAOIではそれらを完全に検査することができません。

 

X線検査により、エンジニアは隠れたはんだ接合部を確認し、ボイド、ブリッジ、ボールの欠落、濡れ不良、はんだ形状の異常などの欠陥を特定できます。高い信頼性を実現するために BGAエレクトロニクスこの検査手順により、現場での故障リスクを低減できます。

 

AOIは、目に見える部品、極性、マーキング、および周囲のはんだ接合部を確認するのに依然として役立ちます。ただし、AOIは、 BGAチップそのため、信頼性を確保するには、通常はX線検査が必要となります。 BGAアセンブリ.

 

複数の複雑なPCBAの場合 BGAコンポーネント検査戦略は生産前に計画する必要があります。製造業者は、 BGAパッケージ タイプ、ボールピッチ、基板の厚さ、部品密度、および試験要件。

 

欠陥の種類	目視検査で検出できますか？	X線で検出できますか？
表面の汚染	はい	限定的
BGAブリッジング	通常はありません	はい
BGAボイド	いいえ	はい
はんだボールが欠落している	時々	はい
オープンジョイント	上級	しばしば検出可能
枕に頭を突っ込む	上級	時々検出可能
ミスアライメント	時々	はい

BGAリボールとBGAアセンブリの比較

 

BGAアセンブリ BGAリボールと関連はあるものの、同じものではありません。

 

BGAアセンブリ 新しい BGAチップ or BGA IC PCBA製造工程中にPCB上に実装されます。これは通常のSMT製造プロセスの一部です。

 

BGAリボールとは、古いはんだボールを基板から除去することを指します。 BGAチップ そして、それらを新しいはんだボールに交換します。これは通常、修理、再加工、または部品の回収時に行われます。リボールは、 BGAパッケージ はんだボールが損傷している、はんだ付け性が悪い、または取り外した後に再利用する必要がある。

 

新しいPCBA生産の目標は、管理によって不必要な手直しを回避することです。 BGAはんだ付け 最初から。再作業は有用な場合もあるが、リスクも伴う。過度の加熱は、近くのPCBを損傷する可能性がある。 BGAコンポーネントパッド、ラミネート、または BGAチップ そのもの。

 

A BGAソケット 繰り返し除去が必要な場合、開発またはテスト中に使用されることがあります。ただし、最終製品の場合は、直接 BGAアセンブリ より一般的なのは、安定した電気的および機械的接続を提供するからである。

 

PCBasicについて

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BGAアセンブリ用のPCBAメーカーの選び方

 

プロジェクトに適切な PCBA メーカーを選択することは、 BGAチップ, FBGA, PBGAまたは他の細ピッチ BGAコンポーネント.

 

信頼できるメーカーは、強力なSMTプロセス制御、高精度な実装装置、リフロープロファイル管理、X線検査、およびテスト能力を備えている必要があります。また、さまざまな BGAパッケージ 種類とリスクを軽減する方法 BGAはんだ付け.

 

サプライヤーを評価する際には、以下の質問をしてください。

 

ファインピッチの部品を組み立てることはできますか？ BGAコンポーネント?

 

X線検査はありますか？ BGAアセンブリ?

 

リフロープロファイル制御は可能ですか？

 

はんだペーストは、実装前に検査されますか？

 

試作品生産と量産の両方に対応できますか？

 

彼らは経験がありますか？ BGA IC 組み立て？

 

再作業に対応できますか？ BGAチップ 欠陥が見つかりましたか？

 

組み立て後にPCBAのテストは実施していますか？

 

高信頼性製品の場合、価格だけでメーカーを選ぶべきではありません。 BGAはんだ付け 後々発見が困難な隠れた欠陥を生み出す可能性がある。低コストの組立業者でも、最終製品が現場で故障した場合、結果的に高くつくことになるかもしれない。

 

PCBasicでのBGAアセンブリ

 

PCBasicは、以下のようなPCBA製造プロジェクトをサポートします。 BGAチップ, BGAパッケージ 組み立て、SMT実装、リフローはんだ付け、検査、テスト。 BGAコンポーネント部品本体の下に多くの半田接合部が隠れているため、工程管理は特に重要です。

 

In BGAアセンブリPCBasicは、はんだペースト印刷、SMT配置精度、リフロー温度制御、X線検査などの主要な生産段階に焦点を当てています。これらのステップは、一般的なリスクを軽減するのに役立ちます。 BGAはんだ付けこれには、ブリッジング、空隙、開いた継ぎ目、および濡れ不良が含まれます。

 

プロジェクトには FBGA, PBGAまたは他のコンパクトな BGA IC パッケージ設計、製造前のエンジニアリングレビューも重要です。PCBパッド設計、ステンシル開口部、部品ピッチ、基板厚、熱要件など、すべてが最終的な組み立て品質に影響を与える可能性があります。

 

PCBasicは、特に基板に複数の部品が含まれている場合、製造前に製造リスクをレビューするのにも役立ちます。 BGAコンポーネント高密度レイアウト、または高信頼性要件。

 

結論：BGAアセンブリに最適なパートナーを選びましょう

 

A BGAチップ 現代では広く使われている BGAエレクトロニクス なぜなら、高い接続密度、コンパクトなサイズ、優れた電気的性能、そして良好な熱特性を備えているからです。しかし、これらの利点は同時に製造上の課題も生み出します。

 

鉛入り部品とは異なり、 BGAパッケージ チップの下に半田接合部を隠します。これにより BGAはんだ付け検査とプロセス制御は、より重要です。信頼性の高いPCBAを製造するには、 BGAチップそのため、製造業者は、はんだペーストの印刷、SMTの配置、リフロープロファイル、X線検査、および最終テストを管理する必要があります。

 

プロジェクトに含まれている場合 BGAコンポーネント, FBGA, PBGA、または他の BGA IC パッケージに関しては、経験豊富なPCBAメーカーを選択することで、隠れたはんだ付けリスクを低減し、製品の長期的な信頼性を向上させることができます。

 

FAQ

 

1. BGAチップとは何ですか？

 

A BGAチップ これは、底面にハンダボールのグリッドを使用してプリント基板（PCB）に接続する集積回路パッケージです。 BGA 手段 ボール・グリッド・アレイ.

 

2. BGAチップとBGAパッケージの違いは何ですか？

 

A BGAチップ 通常はコンポーネント自体を指しますが、 BGAパッケージ これは、プリント基板の接続にハンダボールを使用するパッケージ構造を指します。

 

3. BGAアセンブリとは何ですか？

 

BGAアセンブリ SMTプロセスとは、 BGAチップ PCB上に配置します。通常、正確な配置と制御が必要です。 BGAはんだ付けそして、X線検査。

 

4. 一般的なBGAの種類は何ですか？

 

一般的なタイプは次のとおりです。 PBGA, FBGACBGA、TBGA、フリップチップ BGAパッケージ デザイン。 PBGA 多くの電子製品で広く使用されている一方、 FBGA 小型で微細ピッチの用途でよく用いられる。

 

5. BGAチップにX線検査が必要な理由は何ですか？

 

X線検査が必要なのは、 BGAチップ パッケージの下に隠れています。X線は、空隙、ブリッジング、欠落したボール、その他の隠れた欠陥を検出するのに役立ちます。 BGAはんだ付け 欠陥。

 

6. BGAチップにははんだペーストが必要ですか？

 

はい。ほとんどのSMTプロセスでは、はんだペーストはPCBパッドに印刷されます。 BGAチップ はんだが配置される。リフロー工程で、はんだペーストとはんだボールが最終的な接合部を形成する。

 

7. BGAソケットとは何ですか？

 

A BGAソケット は、 BGA IC 基板に永久的に半田付けすることなく接続できます。テスト、開発、または交換可能なモジュール用途によく使用されます。

 

8. BGAチップは修理できますか？

 

はい、いくつか BGAチップ BGAリワークまたはリボールによって修理または交換できます。ただし、リワークでは、PCB、パッド、または近くの部品を損傷しないように、慎重な温度制御が必要です。 BGAコンポーネント.