BGA-Bestückung
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BGA-Bestückungsservice

Überblick über die BGA-Bestückung

Die neue Welt hat die Art von elektronischen Komponenten diktiert, die sie benötigt. Sie verlangt nach flexiblen, tragbaren, kompakten und winzigen Geräten. Aus diesem Grund arbeitet die Industrie mit Hochdruck an der Entwicklung besserer Technologien für die Montage elektronischer Komponenten wie Leiterplatten. Der Einsatz kleiner, extrem komplexer Chips in elektronischen Leiterplatten ist notwendig geworden, um den technologischen Fortschritt zu bewältigen, der sich in uns abzeichnet. Solche elektronischen Chips haben die Packungsdichte der Komponenten erhöht. Daher ist es notwendig, kostengünstige und hochdichte Packaging-Methoden zu verwenden, um diese Designanforderung zu erfüllen. Eine dieser Methoden ist die Leiterplatten-BGA-Montage. 

BGA ist eine Abkürzung für Ball Grid Arrays. Die BGA-Bestückung ist einer der PCBA-Bestückungsprozesse bei der Herstellung von Leiterplatten, bei dem die Ball Grid Arrays mit Hilfe der Reflow-Löttechnik auf die Leiterplatte montiert werden. Bei der BGA-Bestückung von Leiterplatten verwenden die oberflächenmontierten Bauteile die Lötkugel-Arrays, um die Verbindungen zwischen ihnen herzustellen. Die Lötkugeln werden dann geschmolzen, um die Verbindung herzustellen, wenn die Leiterplatte durch den Reflow-Ofen geführt wird. 

BGA-Montage-Fähigkeiten

FS Technology ist ein bekannter chinesischer PCB-Bestückungshersteller. Unser BGA-Bestückungsservice ist eine der vielen Arten von Dienstleistungen, die wir anbieten. Als einer der erfolgreichsten Anbieter von BGA-Bestückungsdienstleistungen können unsere Kunden bei FS Technology alles bekommen, was sie wollen, von Micro-BGA bis Large-BGA (0,2mm-45mm), von PBGA bis CBGA Full-Service.

  • PBGA (Plastikkugel-Gitter-Array)
  • TBGA (Tape Ball Grid Array)
  • CBGA (Ceramic Ball Grid Array)
  • µBGA (Micro Ball Grid Array)
  • CTBGA (Thin Chip Array Ball Grid Array)
  • CABGA (Chip Array Ball Grid Array)
  • CVBGA (sehr dünnes Chip Array Ball Grid Array)
  • VFBGA (Very Fine Pitch Ball Grid Array)
  • LGA (Large Grid Array)
  • CSP (Chip Scale Package)
  • WLCSP (Wafer Level Chip Scale Package)

Arten der BGA-Bestückung

Es gibt drei Arten von BGAs, die wir uns im Folgenden genauer ansehen werden.

PBGA

PBGA ist die Abkürzung für Plastic Ball Grid Array. Bei dieser Art von BGA wird eine Laminierung verwendet, da die Platine aus einem Substrat und einem Kunststoffgehäuse besteht. Außerdem gibt es eine sichtbare Verteilung der platzierten Lötkugeln, die sich auf dem bleihaltigen Lot befinden und bleifrei sind.

TBGA

TBGA ist die Abkürzung für Tape Ball Grid Array. Hier befindet sich ein Hohlraum in der Struktur. Es gibt zwei Hauptkategorien zwischen dem Substrat und dem Chip. An erster Stelle steht das Solder Bonding, gefolgt vom Lead Bonding.

CBGA

CBGA ist die Abkürzung für Ceramic Ball Grid Array. Dies ist die älteste Methode im Vergleich zu PBGA und TBGA. Das Substrat besteht aus einem mehrschichtigen Keramikmaterial. Es hat eine metallische Beschichtung, die mit dem Verpackungslötverfahren auf das Substrat aufgebracht wird, so dass es einen mechanischen Schutz für die Leiterbahnen, Pads und die Leiterplatte selbst bietet.

Wie kontrolliert FS Technology die Qualität des BGA-Lötens?

  • Achten Sie darauf, dass alle Kugeln im Raster ausreichend erhitzt werden, damit eine feste Verbindung für alle zu lötenden BGA-Verbindungen hergestellt werden kann.
  • Achten Sie darauf, dass die Oberflächenspannung der geschmolzenen Kugeln das BGA-Gehäuse bis zum Erstarren des Lötzinns in der vorgesehenen Position festhält. Es ist ratsam, eine temperaturgesteuerte Löttechnik zu verwenden, um eine hochwertige Lötstelle zu erhalten. Diese Praxis ist insofern gut, als sie auch dazu beiträgt, dass die Lötstellen nicht gegeneinander kurzgeschlossen werden.
  • Achten Sie darauf, dass Sie die Konfiguration der Löttemperatur und der Lotlegierung präzise und genau wählen, damit das Lot nicht vollständig schmilzt, sondern in der halbflüssigen Form bleibt.

BGA-Defekt-Inspektion

Nach dem Lötprozess können die BGA-Komponenten fehlerhaft sein. Die Defekte können von den Komponenten, dem Lötprozess, den Geräten und umweltbedingten Defekten herrühren. Einige dieser Defekte sind kaltes Löten, offene Schaltkreise, Überbrückungen, Kurzschlüsse, falsche Ausrichtung und lose Lötstellen. Wir dürfen nicht vergessen zu erwähnen, dass manchmal auch die Lötkugeln für das BGA fehlerhaft sind, z.B. ungleiche Größen oder fehlende Kugeln.

Was die Inspektion von BGAs betrifft, so ist es sehr schwierig, die Qualität des Endprodukts zu beurteilen. Das liegt daran, dass sich die Lötkugeln unterhalb des Chips befinden und die visuelle Inspektion, die am häufigsten angewandte Methode, die Hohlräume in den Lötstellen nicht aufdecken kann. Dies erfordert den Einsatz hochentwickelter und professioneller Inspektionsgeräte, mit denen Sie eine qualitativ hochwertige Lötstelleninspektion durchführen können. Solche Methoden sind der Einsatz von Boundary Scan, elektrischen Tests und Röntgeninspektion. 

Herkömmliche elektrische Tests sind gut geeignet, um offene und kurze Schaltkreise aufzuspüren. Boundary Scanning hilft dabei, auf die Lötstellen zuzugreifen, wo sie miteinander verbunden sind, d.h. auf die Boundary-Anschlüsse. Dies stellt sicher, dass Sie Kurzschlüsse auf der SMD-Komponenten verbunden. Obwohl Sie mit der Boundary-Scan-Methode im Vergleich zu den elektrischen Tests auch die unsichtbaren Verbindungen prüfen können, eignen sich beide Methoden zur Überprüfung der elektrischen Leistung der Leiterplatte. Sie können die Qualität des Lötmittels nicht testen. Daher ist es ratsam, andere Methoden anzuwenden, um die Qualität des Lötzinns und in diesem Fall des Lötzinns an den verdeckten Verbindungen zu überprüfen.

Röntgengeräte werden verwendet, um andere Defekte aufzuspüren, die bei BGAs auftreten PCB-Montage. Durch die Inspektion mit der Röntgenmethode können Lötprobleme wie Pastenbrücken und Lotkugeln, die auf der Leiterplatte auftreten, beseitigt werden. Einige Röntgengeräte sind softwareunterstützt und können die Größe des Lötkugelspalts berechnen, um sicherzustellen, dass er den festgelegten Standards entspricht. Mit 2D-Röntgenstrahlen können dreidimensionale Bilder erstellt werden, um Durchkontaktierungen, die inneren Schichten von Durchkontaktierungen und kalte Lötstellen auf der BGA-Lötstelle zu überprüfen.

Vorteile der BGA-Bestückung

In den meisten Fällen gelingt die BCG-Montage perfekt und ist sehr zuverlässig. Sie wird ohne die Zugabe von Reball-Paste erreicht, einfach weil das Löten nur mit der Lötkugel erfolgreich ist. Es ist ratsam, dass Sie die Baustelle gut vorbereiten und das richtige Flussmittel verwenden. Die Reball-Paste ist vorteilhaft für Bereiche und Oberflächen, die Probleme mit der Ebenheit haben.

Schauen wir uns nun einige der Vorteile an, die mit der Verwendung der BGA-Methode einhergehen:

Wärmeableitung

Die Baugruppe bietet eine gute Wärmeleitfähigkeit. Mit BGA kann die Wärme perfekt von den Mikroschaltungen an die äußere Oberfläche abgeleitet werden. Dies löst das Problem der Überhitzung, das bei PCB-Komponenten auftritt.

Schaltkreise mit höherer Packungsdichte

Durch den Einsatz der Durchstecktechnik sind die Leiterplatten sehr dicht bestückt, was das Löten solcher Schaltungen sehr schwierig macht. Die Einführung von oberflächenmontierbaren Bauteilen und der BGA-Bestückung macht die Herstellung von dicht bestückten Schaltungen sehr einfach und erfolgreich.

Weniger beschädigte Leinen

BGA-Anschlüsse bestehen aus Lötkugeln. Diese Art von Anschlussdrähten kann während des Herstellungsprozesses weder mechanisch noch elektrisch beschädigt werden.

Verbesserte thermische und elektrische Leistung

Die BGA-Bestückung sorgt dafür, dass das Ergebnis miniaturisierte gedruckte Leiterplatten sind. Dadurch wird der Prozess der Wärmeableitung sehr vereinfacht. Da bei der Wafermontage Siliziummaterial verwendet wird, das auf der Oberseite zur Verfügung steht, wird die überschüssige Wärme mit Leichtigkeit zu den Kugelgittern geleitet. Die BGA-Gehäuse haben keine Verbindungsstifte, die leicht brechen oder sich verbiegen können. Das macht sie sehr stabil und sorgt für eine viel bessere elektrische Leitung und damit für eine perfekt verbesserte Leistung.

Zusammenfassung

  • BGA steht für Ball Grid Array und beinhaltet die Montage des Kugelgitters auf dem SMD und PCBA durch die Anwendung der Reflow-Methode.
  • Es gibt drei Arten von BGA: PBGA, bei dem eine Laminierung verwendet wird, TBGA, bei dem ein Hohlraum in der Struktur vorhanden ist, und CBGA, bei dem eine Substratmethode mit mehrlagiger Keramik verwendet wird.
  • Die Inspektion von BGA-Fehlern kann mit traditionellen elektrischen Tests, Boundary Scans und Röntgeninspektionen durchgeführt werden.
  • Für eine gute Lötung bei BGAs sollten Sie eine angemessene Hitze verwenden, um das Kugelgitter gut zu schmelzen, und Oberflächenspanner verwenden, um die zu lötenden Oberflächen zusammenzuhalten, bis das Lot abgekühlt und erstarrt ist, und die Konfiguration der Löttemperatur und der Lotlegierung genau wählen.
  • Die Vorteile der BGA-Bestückung sind eine gute Wärmeableitung, die Herstellung von Schaltkreisen mit hoher Dichte, die Verwendung von weniger beschädigten Anschlüssen und eine verbesserte thermische und elektrische Leistung.
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