プラスチック・ボール・グリッド・アレイ（PBGA）のご紹介

PBGA または プラスチック製ボールグリッドアレイ包装 は、ハイレベルの PCBアセンブリプロセスとデザインをリーズナブルな価格で。それは主要な BGAタイプ この材料は、一般的に両面PCB構造に使用されます。MOTOROLA社によって初めて作られ、今ではほとんどのPCBAメーカーがこの材料を製品に使用している。その基板材料はビスマレイミド・トリアジンによって作られる。この先進的なICパッケージング技術を使用することで、エンジニアは半導体部品の動作特性を向上させ、イノベーションを最適化することができます。

これらのパッケージは、低インダクタンス、良好な SMTアセンブリ技術、そして改善された熱動作。これらの技術は、先進的な電子機器に要求されるグランドプランとパワープランを備えています。このパッケージは、業界で実績のある半導体グレードの材料を使用しているため、柔軟な設計構造を提供します。PBGAは次のような用途に役立ちます。 部品を永久に取り付ける マイクロプロセッサのような。このパッケージは、より多くのピンアウトを提供し、デュアル・インラインまたはフラット・パッケージとの接続に役立ちます。その構造は、外周部だけでなく、下部の全領域を使用できるようになっています。

PBGAの特徴

ICチップの機能とクロック速度の絶え間ない向上により、中国PCBAメーカーは、それらを組み立てる効率的な方法を本当に探しています。より多くの新しい方法を試した後、プラスチック・ボール・グリッド・アレイ（PBGA）技術は際立っており、高I/Oデバイスと少ないピンのアプリケーションのための最初の選択肢であると考えられています。 BGAアセンブリ.推進要因としては、エリアアレイの密度の優位性、既存の組立装置での迅速なシックスシグマ組立の歩留まり、優れた電気的・熱的性能の可能性、プラスチックパッケージの伝統的な低コストを挙げることができる。次に プラスチック製ボールグリッドアレイ:

PFBAの主な特徴をいくつか紹介しよう。
このパッケージには1521個のカスタムボールがある。
通常、標準的なボール・ピッチは1.00mm、1.27mm、1.50mmだが、ハイレベルなプロジェクトでは他の値を設定することもできる。
通常の包装寸法は約17mmから40mmである。
ワイヤーよりも銅や金との相性が良い。
チップオンチップ構造になっている。
高い品質を提供するために、より大きなモッドキャップの出口がある。
軽量包装である。
熱的にも電気的にも優れている。
この技術を使うことで、HDIデザインは創造することができる。
MCMや一体型SMT設計に最適な基板です。
自動車用AEC-Q100と互換性がある。
63 Sn/37 Pbまたは鉛フリーはんだボールを使用。
信頼性の高いオペレーションを提供する。
2層または4層の基板を持つことができる。
高い歩留まりを実現する成熟したストリップベースの製造プロセス。

PBGA用SMDおよびNSMD PCBパッド

プラスチック・ボール・グリッド・アレイに使用される PCB パッドには 2 つのタイプがある。ひとつはSMD（Solder Mask Defined Land）、もうひとつはNSMD（Non-Solder Mask Defined Land）です。工業用レベルでは、PCBA基板では銅で定義されたパッドが主に使用されます。次に、以下のメリットとデメリットを比較する。 SMD部品およびNSMDをPBGAアセンブリに使用する。

SMDの長所と短所

電子部品メーカーがSMD部品を使用するのは、機械的強度が向上し、組み立てたPCBAボードの耐熱性が高まるからです。この技術は、より大きな銅を使用し、基板全体に適切な方法で熱を拡散させます。

SMDは優れたアセンブリー戦略であるが、SMTアセンブリーではんだ付けする場合、パッド上に異物が発生する可能性があり、回路基板に圧力がかかる可能性がある。はんだ付け可能な直径の寸法公差が、NSMDに対して悪化する可能性がある。

NSMDの長所と短所

これは一般的に使用されるパッドタイプで、はんだ付けをより選択的に行うことができます。パッド間のトレースをルーティングするため、銅対銅のトレースが高い。基板上に応力が集中する箇所がありません。

パッドとPCBの接着強度が低下する。別の機械的装置試験、すなわち基板ベッディング、機械的衝撃、振動に弱点がある可能性がある。非対称接合は、期間サイクルではパッケージ界面で最初に破損する。

PCBパッド設計パラメータ

PCBパッド寸法

はんだ付け可能なパッドの直径は、パッケージの直径と等しくなければならない。
小さいサイズ PCB 板パッドの dia は容易な配線のために約 10% 助けることができ、またよい信頼性があります
NSMDパッドはんだ付けの場合、開口部のパラメータはパッド直径より0.125mm大きい必要があります。
SMDパッドは0.125mm>はんだマスク開口部でなければならない
について PCB表面仕上げ OSP、HASl、無電解銀、または無電解を使用する。

PBGA用ソルダーペースト印刷

PBGAのソルダーペーストステンシルの厚さは0.10～0.20mmです。ステンシルの厚さは、通常、ピッチの良いリード部品や小型部品など、基板上に存在する他の部品によって決まります。PBGAのはんだペースト量は、リフロー工程ではんだ材料が完全に溶けて減少するため、最小値はありません。

良好なガスケットを得るためには、PCB パッドの直径と同じ開口部が必要です。より大きなサイズのPBGAのように、厚いステンシルがアセンブリの堅牢性を提供できる状況もあります。

PCB配線バイア

ピッチ1.27mm、1.0mm、0.8mmの場合、BGAパッド間の間隙を通る。

ビアドリルのサイズに応じて調整されたビアCu保持パッド
キャプチャー・パッドには通常、ソルダー・マスクが施される。
パッドとキャプチャー・パッドの間のトレースは、ソルダー・マスクで覆われなければならない。
ピッチ0.8mm、0.65mm、0.50mmの場合、ビアインパッド構造
ビアはBGAパッドで構成される
最終的なはんだ接合部のボイドを最小限に抑えるため、ビアは完全に充填しなければならない。

プラスチック・ボール・グリッド・アレイ・アセンブリをお考えですか？

PBGAアセンブリの利点

この技法は、より多くのピンアウトを持つICの小型パッケージを作るための最も優れた選択肢である。旧来のピン・グリッド・アレイやデュアル・インライン・サーフェス・マウント・パッケージもピン数が多く、ピン間の領域は少なかったが、これらのピンをはんだ付けするのは非常に難しかった。パッケージのピンが互いに近接して配置されている場合、その結果、ピンが互いに近接して配置されることになる。プリント基板短絡が増える。

他の利点は、ディスクリート・リードを持つ他のパッケージよりも、パッケージと基板間の熱抵抗が低いことである。その構造は、パッケージ内のICで発生した熱が基板に移動しやすく、チップの過熱を防ぐことができる。

導体が小さいと望ましくないインダクタンスが小さくなるため、高速信号回路では望ましくない信号歪みが発生するため、PBGAは有利な技術です。PBGAは、パッケージと基板間の距離が小さく、リードのインダクタンスも小さいため、ピン止めされたデバイスに対して高い電気動作が得られます。

PBGAアセンブリの欠点

BGAの欠点は、はんだボールが長いワイヤのように曲げることができないため、機械的な互換性がないことです。SMD部品の場合、PCB基板とPBGAの熱膨張係数の違いによる曲げや、屈曲、機械的ストレスにより、はんだ接合部が破壊されます。熱膨張の問題は、基板とパッケージの機械的および熱的特性を関連付けることで軽減できます。通常、PBGAデバイスはセラミック部品よりも熱特性にマッチします。

この技術のもう一つの欠点は、包装をはんだ付けしたときに、包装に存在する欠陥を見つけるのが容易ではないということである。この問題を解決するために、X-RAY装置、産業用CTスキャン装置、顕微鏡が使用されます。PBGAのはんだ付けが良好でない場合は、赤外線ランプ、熱電対、パッケージを持ち上げるための真空装置を備えた固定装置であるリワークステーションで取り外すことができます。PBGAは変更または再作成され、PCBボード上に配置されます。1個または数個だけリワークする必要がある場合、すでにアレイパターンに同じマッドはんだボールを接続してBGAをリパッケージすることができます。

いつプリント基板製造 BGAをはんだ付けするのはあまり良くないので、ソケットで代用する。ソケットには大きく分けて2種類あるが、信頼性の高いタイプはバネ付きピンでボールの下を押し上げるタイプであるが、バネ付きピンは小さいのでボールなしで使用するPBGAには役立たない。信頼性の低いソケットはZIFで、これはスプリングでボールを挟み込む。特に小さなボールではうまく動作しない。

プラスチック・ボール・グリッドのパッケージングに使用される機器は高価であり、PBGAのパッケージングを手ではんだ付けすることは非常に困難で信頼性が低く、小型のパッケージングに使用されています。しかし集積回路でしか入手できなくなった。鉛フリーPCBアセンブリやPBGAでは、ヒートガン、家庭用トースター、電気パンなど、コストのかからない熱源を使ったさまざまな独自のリフロー方法が開発された。