Elektroniska enheter utvecklas ständigt mot mindre och snabbare design. För att möta denna föränderliga trend utvecklas även förpackningstekniker för komponenter kontinuerligt. Bland dessa är BGA-kapsling (Ball Grid Array) en av de viktigaste teknikerna som driver miniatyrisering och högdensitetsdesign inom avancerad kapsling. Numera har PCB BGA-teknik blivit den vanligaste förpackningsformen för processorer med högt stiftantal, minnen, FPGA:er, kommunikationschips och andra BGA-chips, och används i stor utsträckning. Den här artikeln kommer att introducera vad BGA är, dess betydelse, vanliga BGA-kapslingstyper och fördelarna med BGA-teknik.

Vad är BGA?

BGA är en ytmonterad typ av integrerad krets (IC) kapsling. Den uppnår elektriska och mekaniska anslutningar till kretskortet genom att använda regelbundet arrangerade lödkulor i botten av kapslingen, till skillnad från traditionell kapsling, som förlitar sig på sidostift för anslutning. Lödkulorna på BGA är placerade i botten, vilket gör dess stifttäthet högre, vilket möjliggör mindre storlek och lägre vikt för enheten, och är mycket lämplig för högpresterande applikationer.

WVad är ett BGA-chip? Ett BGA-chip hänvisar till en integrerad krets i BGA-form. Dessa chips används vanligtvis inom områden med extremt höga krav på hastighet, frekvens och värmeavledning, såsom CPU, GPU och FPGA, etc.

Viktiga funktioner hos BGA inkluderar:

Anslutning av lödkulor i botten, vilket avsevärt ökar I/O-densiteten

Stark självinställningsförmåga för lödkulor

Kortare elektriska vägar, lägre signalfördröjning och högre integritet

Mindre förpackningsstorlek

Olika applikationer har olika krav på enhetsstorlekar, och BGA-kapslar finns i olika storlekar. paket sisar innefattar:

Om PCBasic

Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.

Typer av BGA-paket

Applikationskraven förfinas ständigt, och för att möta olika behov har BGA PCB-förpackningar också utvecklat flera typer. De vanligaste typerna inkluderar:

1. Plast BGA (PBGA)

PBGA använder BT-harts och glasfiber som basmaterial, vilket ger låg kostnad och bred användning. Tack vare dess prisfördel och stabila prestanda används det i stor utsträckning inom konsumentelektronik.

2. Keramisk BGA (CBGA)

CBGA använder flerskiktade keramiska substrat och har utmärkt termisk stabilitet och mekanisk hållfasthet, vilket gör den lämplig för högtillförlitliga applikationer som fordonselektronik.

3. Film BGA (TBGA)

TBGA använder flexibla filmer som basmaterial och stöder bindning eller flip-chip-sammankopplingsmetoder. Dess struktur har vanligtvis hålrum med utmärkt värmeavledningsprestanda.

4. Miniatyr-BGA (uBGA)

uBGA är extremt liten i storlek och kan avsevärt minska kretskortsytan. Den används ofta i höghastighetslagringsmoduler.

5. Finpitch-BGA (FBGA / CSP)

FBGA (även känd som chip-scale packaging CSP) har mycket små lödkulsteg, vanligtvis ≤0.8 mm. Dess förpackningsstorlek är nästan densamma som själva chipet och används flitigt i kompakta enheter som mobiltelefoner och kameror.

Fördelar med BGA

Högre utnyttjande av kretskortsutrymme: Den avancerade tillverkningskapaciteten för PCB BGA kan fullt ut utnyttja de kompakta fördelarna med BGA-kapsling. Anslutningen av BGA-plattorna i botten bidrar till att uppnå en PCB-layout med högre densitet.

Utmärkt värmeavledning och elektrisk prestanda: Värme kan effektivt ledas genom kuluppsättningen i BGA-kretskortsdesignen, vilket gör värmeavledningen mycket enklare. Genom att optimera plattdesignen, beläggningstjockleken och BGA-kapslingsstorlekarna är det möjligt att säkerställa att BGA:n bibehåller stabil elektrisk och termisk prestanda även vid höghastighetsdrift.

Högre lödning kvalitet och produktionsutbyte: De flesta BGA-kapslar har relativt stora lödkulor. Denna storskaliga lödning är mer bekvämt och kan öka produktionshastigheten och utbytet av kretskortet. Lödkulornas självjusterande egenskaper bidrar också till att förbättra lödning framgång.

Större mekanisk tillförlitlighet: BGA-förpackningen använder solida lödkulor, vilket eliminerar problemen med traditionella stift som är benägna att böjas eller gå sönder.

Prisfördel: Högre avkastning, bättre värmeavledningsförmåga och mindre kortfotavtryck bidrar alla till att minska den totala tillverkningskostnaden.

Tillämpningar av BGA

BGA har hög densitet och utmärkt prestanda och används flitigt. Det används ofta inom:

    Mikroprocessorer, grafikprocessorer

    DDR-/DDR4-/DDR5-minnesmoduler

    FPGA:er, DSP:er

    Smartphones, surfplattor, bärbara enheter

    Industriell styrutrustning

    Automotive ECU

    Utrustning för höghastighetskommunikation

    Medicinsk och flyg- och rymdelektronik

Oavsett om det gäller höghastighetssignalöverföring eller krävande värmeavledning, eller för miniatyrisering av utrustning, är BGA-kretskort ett mycket bra val.

PCBasic's BGA-kapacitet

PCBasic stöder olika BGA-kapslingsstorlekar, från standard 1.0 mm och 0.8 mm, till finrymda BGA med 0.5 mm och 0.4 mm. För högpresterande processorer eller ultrakompakta enheter erbjuder vi även:

    HDI-stackup som stöder microvia-in-pad

    Laserborrning av bottenhål

    Via-in-Pad-process med fyllnadshål och kopparplätering

    Impedanskontrollkablar lämpliga för höghastighetssignaler

UUltra-platt BGA-plattans ytfinish

Eftersom den lödning Kvaliteten på BGA är starkt beroende av plattornas planhet. PCBasic prioriterar att använda ENIG som ytbehandlingsmetod i BGA-design för att säkerställa:

    Ytan på dynan är mycket slät.

    Långvarig tillförlitlig lödbarhet.

    Plattorna i BGA-området har enhetlig höjd.

    Mer stabil lödkulbildning och vätningseffekt.

Detta kan effektivt undvika vanliga problem som svetsbryggor, otillräcklig lödning och dålig vätning.

Högprecisionsmontering av BGA-chip

PCBasics SMT-produktionslinje är utrustad med högprecisionsutrustning för ytmontering, och den säkerställer monteringens noggrannhet och konsekvens genom följande processer:

    SPI-inspektion efter lödpastautskrift

    Noggrant justerad placering av BGA-komponenter

    Optimerade omflödeskurvor för olika BGA-typer

    Högprecisions-reflowlödugn med sluten slinga

Fullständig BGA-inspektion och tillförlitlighetsverifiering

För att säkerställa långsiktig prestanda och tillförlitlighet implementerar PCBasic en strikt inspektionsprocess för alla BGA-komponenter i kretskortsaggregat:

    Röntgeninspektion av den inre kvaliteten hos BGA-lödkulor

    Analys av tomrumshastighet, lödkula avståndshöjd och justeringsnoggrannhet

    Funktionstestning av processorliknande kretsar

Välkommen att titta på följande video för att lära dig mer om BGA montering: