Einführung von Plastic Ball Grid Array-PBGA
PBGA oder Kunststoff-Ball-Grid-Array-Verpackung wird verwendet, um die High-Level PCB-Montage Prozess und Design zu vernünftigen Preisen. Es ist die wichtigste Typ des BGA das üblicherweise für die doppelseitige Leiterplattenkonstruktion verwendet wird. Das erste Mal wurde es von der Firma MOTOROLA entwickelt, und jetzt verwendet fast jeder PCBA-Hersteller dieses Material in seinen Produkten. Das Substratmaterial wird aus Bismaleimidtriazin hergestellt. Durch den Einsatz dieser fortschrittlichen IC-Verpackungstechnologie können Ingenieure Innovationen optimieren, indem sie die Funktionseigenschaften von Halbleiterkomponenten verbessern.
Diese Verpackungen sind für niedrige Induktivität, gut SMT-Bestückung Technik und verbesserter thermischer Betrieb. Diese Techniken sind mit Erdungs- und Stromversorgungsplänen ausgestattet, die von der modernen Elektronik gefordert werden. Dieses Gehäuse bietet eine flexible Designstruktur, da es industrieerprobte Halbleitermaterialien verwendet. PBGA hilft dabei Komponenten dauerhaft montieren wie Mikroprozessoren. Diese Verpackung bietet eine größere Anzahl von Pinouts, die dazu beitragen, eine Verbindung mit dualen Inline- oder flachen Verpackungen herzustellen. Seine Struktur ist so beschaffen, dass wir den gesamten unteren Bereich nutzen können, anstatt nur den Rand.
Merkmale von PBGAs
Aufgrund der kontinuierlichen Verbesserung der Funktionen und Taktraten von IC-Chips, Chinesische PCBA-Hersteller sind auf der Suche nach effizienten Möglichkeiten, sie zu bestücken. Nach dem Ausprobieren weiterer neuer Möglichkeiten sticht die PBGA-Technologie (Plastic Ball Grid Array) hervor. Sie gilt als erste Wahl für Anwendungen mit vielen E/As und weniger Pins, wodurch Kunden ihre Projekte profitabler gestalten können. BGA-Bestückung. Dazu gehören der Dichtevorteil von Flächenanordnungen, schnelle Six-Sigma-Montageerträge mit vorhandenen Montageanlagen, das Potenzial für hervorragende elektrische und thermische Leistungen und die traditionell niedrigen Kosten von Kunststoffverpackungen. Als Nächstes werden wir die Eigenschaften von Kunststoff-Kugeln in Gitterform:
- Einige wichtige Merkmale von PFBA werden hier erläutert
- Für diese Verpackung gibt es 1521 Zollkugeln.
- Normalerweise beträgt der Standard-Kugelabstand 1,00 mm, 1,27 mm und 1,50 mm, aber für einige anspruchsvolle Projekte können auch andere Werte festgelegt werden.
- Die normalen Abmessungen der Verpackung betragen etwa 17 mm bis 40 mm.
- Es ist mit Kupfer und Gold besser verträglich als mit Draht.
- Er wird in einer Chip-auf-Chip-Struktur geliefert.
- Es gibt einen größeren Mod-Cap-Ausgang, um die hohe Qualität zu gewährleisten.
- Es ist eine Verpackung mit geringem Gewicht.
- Es bietet gute thermische und elektrische Eigenschaften.
- Durch den Einsatz dieser Technologie kann HDI-Design entstehen.
- Es ist das beste Substrat für MCM- und integrierte SMT-Designs.
- Sie ist kompatibel mit der AEC-Q100 für die Automobilindustrie.
- 63 Sn/37 Pb oder bleifreie Lötkugeln verwendet.
- Es bietet einen äußerst zuverlässigen Betrieb.
- Es kann 2- oder 4-Schicht-Substrate haben.
- Ausgereiftes bandbasiertes Herstellungsverfahren mit hoher Ausbeute.
SMD- und NSMD-PCB-Pads für PBGA
Es gibt zwei Arten von PCB-Pads, die für Kunststoff-Kugelgitter-Arrays verwendet werden. Die eine ist Solder Mask Defined Land (SMD) und die andere ist Non-Solder Mask Defined Land (NSMD). Auf industrieller Ebene werden kupferdefinierte Pads meist in PCBA-Platinen verwendet. Als Nächstes werden wir die Vor- und Nachteile von SMD-Komponenten und NSMD bei der PBGA-Bestückung.
Vorteile und Nachteile von SMD
Elektronikhersteller verwenden SMD-Komponenten, weil sie eine bessere mechanische Festigkeit bieten und die bestückte Leiterplatte hitzebeständiger machen. Bei dieser Technik wird ein größeres Kupferstück verwendet, das die Wärme in der richtigen Weise über die gesamte Leiterplatte verteilt.
SMD ist zwar eine hervorragende Bestückungsstrategie, aber beim Löten für die SMT-Bestückung können Fremdkörper auf den Pads erscheinen und es gibt potenzielle Druckstellen auf der Leiterplatte. Möglicherweise schlechtere Maßtoleranz beim lötbaren Durchmesser gegenüber NSMD.
Vor- und Nachteile der NSMD
Dies ist ein häufig verwendeter Padtyp, der das Löten selektiver macht. Es hat eine hohe Kupfer-zu-Kupfer-Leiterbahn, um Leiterbahnen zwischen den Pads zu verlegen. Es gibt keinen Punkt der Spannungskonzentration auf der Platine.
Sie verringert die Haftfestigkeit zwischen Pad und Leiterplatte. Es kann eine Schwachstelle in einem anderen mechanischen Gerätetest geben, z.B. Platinenbett, mechanische Stöße und Vibrationen. Unsymmetrische Verbindungen versagen zuerst an der Gehäuseschnittstelle, wenn sie zyklisch getestet werden.
PCB Pad Design Parameter
PCB Pad Abmessungen
- Der Durchmesser des lötbaren Pads muss gleich dem Verpackungsdurchmesser sein.
- Die dia der kleinen Größe PCB Board Pad ist etwa zehn Prozent kann für die einfache Routing helfen und haben auch eine gute Zuverlässigkeit
- Für NSMD-Pad-Lötungen muss der Öffnungsparameter 0,125 mm > Pad-Durchmesser betragen
- SMD-Pads müssen 0,125 mm > Lötmaskenöffnung sein
- Für PCB Oberflächenbehandlung OSP, HASl, Chemisch Silber oder stromlos verwenden
Lötpastendruck für PBGA
Die Dicke der Lotpastenschablone für PBGA liegt zwischen 0,10 und 0,20 mm. Die Dicke der Schablone wird normalerweise durch andere Komponenten auf der Platine bestimmt, wie z.B. bedrahtete und kleine Komponenten mit gutem Pitch. Es gibt keinen Mindestwert für das Lotpastenvolumen für PBGA, da das Lotmaterial während des Reflow-Prozesses vollständig schmilzt und abnimmt.
Um eine gute Abdichtung zu erreichen, müssen die Öffnungen dem Durchmesser des PCB-Pads entsprechen. In einigen Situationen, wie z. B. bei größeren PBGAs, kann eine dicke Schablone eine gute Bestückungsstabilität gewährleisten ± 0,025 mm Lötpastendruck auf der Leiterplatte wird üblicherweise verwendet, und die Paste darf keine umgebende freiliegende Metallisierung berühren.
PCB Routing Durchkontaktierungen
Für Abstände von 1,27, 1,0 und 0,8 mm, durch die Zwischenräume zwischen BGA-Pads
- Via-Cu-Haltepolster, das an die Größe des Via-Bohrers angepasst ist
- Das Capture Pad ist in der Regel mit einer Lötmaske versehen
- Die Leiterbahn zwischen dem Pad und dem Capture Pad muss mit einer Lötstoppmaske abgedeckt werden, da die kleinere Schicht der Lötstoppmaske dazu führen kann, dass sich die Lötstoppmaske von der Leiterbahn abhebt
- Für Steigungen von 0,8, 0,65 und 0,50 mm, Via-in-Pad-Konstruktion
- Via ist mit dem BGA-Pad konfiguriert
- Das Via muss vollständig gefüllt sein, um Hohlräume in der endgültigen Lötstelle zu minimieren.
Erwägen Sie die Montage eines Kunststoff-Kugelgitter-Arrays?
Vorteile der PBGA-Bestückung
Diese Technik ist die beste Option zur Herstellung von Miniaturgehäusen für ICs, die eine größere Anzahl von Pins haben. Bei der älteren Technik der Pin-Grid-Array- und Dual-Inline-Surface-Mount-Gehäuse gab es ebenfalls mehr Pins und weniger Bereiche zwischen den Pins, aber es war sehr schwierig, diese Pins zu löten. Wenn die Gehäusestifte nahe beieinander liegen, ergibt sich das Ergebnis aus ihrer PCB-Kurzschluss erhöht.
Ein weiterer Vorteil ist der geringe Wärmewiderstand zwischen Verpackung und Platine im Vergleich zu anderen Verpackungen mit diskreten Leitungen. Ihre Struktur ist so konfiguriert, dass die durch die ICs in der Verpackung erzeugte Wärme leicht an die Platine weitergeleitet wird, wodurch der Chip vor Überhitzung geschützt wird.
Kleine elektrische Leiter verursachen weniger unerwünschte Induktivität, es ist eine vorteilhafte PBGA-Technik, da in Hochgeschwindigkeitssignalschaltungen diese Eigenschaft unerwünschte Verzerrungen für das Signal verursacht. PBGA einige mit einem kleinen Abstand zwischen Verpackung und Board und haben auch weniger Wert der Leitung Induktivitäten, die in hohen elektrischen Betrieb zu gestifteten Geräten führt.
Nachteile der PBGA-Bestückung
Der Nachteil von BGA ist, dass sich die Lötkugeln nicht so biegen lassen wie längere Drähte, so dass sie mechanisch nicht kompatibel sind. Bei SMD-Bauteilen führt das Biegen aufgrund des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Leiterplattensubstrat und PBGA oder das Durchbiegen und die mechanische Belastung zum Bruch der Lötstellen. Probleme mit der thermischen Ausdehnung können verringert werden, indem die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Leiterplatte mit dem Gehäuse in Einklang gebracht werden. Normalerweise passen PBGA-Bauteile besser zu ihren thermischen Eigenschaften als Keramikbauteile.
Ein weiterer Nachteil dieser Technologie ist, dass es beim Löten der Verpackung nicht einfach ist, Fehler in der Verpackung zu finden. Um dieses Problem zu lösen, werden Röntgengeräte, industrielle CT-Scanner und Mikroskope eingesetzt. Wenn die Lötung der PBGA nicht gut ist, kann sie an der Rework-Station entfernt werden, einer Vorrichtung, die mit einer Infrarotlampe, einem Thermoelement und einem Vakuumgerät zum Anheben der Verpackung ausgestattet ist. Das PBGA wird ausgetauscht oder neu erstellt und dann auf der Leiterplatte positioniert. Bereits verrückte Lötkugeln, die mit einem Array-Muster versehen sind, können zur Nachbestückung von BGAs verwendet werden, wenn nur eine oder einige wenige nachgearbeitet werden müssen.
Wenn PCB-Herstellung ist, ist es nicht gut, BGA in die Struktur einzulöten, und stattdessen können Sockel verwendet werden, was eine unzuverlässige Technik zu sein scheint. Es gibt zwei Haupttypen von Sockeln, aber der zuverlässige Typ hat federbelastete Stifte, die sich unter die Kugeln schieben, obwohl es nicht hilfreich ist, PBGA ohne Kugeln zu verwenden, da die federbelasteten Stifte klein sind. Der weniger zuverlässige Sockel ist der ZIF-Sockel, der über Federklemmen verfügt, die die Kugeln greifen. Er funktioniert nicht richtig, insbesondere bei kleinen Kugeln.
Das Instrument, das für das Plastic Ball Grid Packaging verwendet wird, ist teuer, und das Handlöten von PBGA-Packungen ist sehr schwierig und unzuverlässig und wird für kleine Gehäuse verwendet. Da jedoch mehr und mehr integrierte Schaltungen nur noch in bleifreie PCB-Bestückung oder PBGA wurden verschiedene proprietäre Reflow-Methoden entwickelt, die weniger kostspielige Wärmequellen wie Heißluftpistolen, Toaster und elektrische Pfannen verwenden.
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