Assembleia da BGA
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Serviço de montagem BGA

Visão geral da montagem BGA

O novo mundo ditou o tipo de componentes electrónicos de que necessita. Exige dispositivos flexíveis, portáteis, compactos e em miniatura. É por isso que as indústrias estão a avançar rapidamente para desenvolver melhores tecnologias de montagem de componentes electrónicos, como as placas de circuitos impressos. A implementação de chips de pequenas dimensões e extremamente complexos em placas de circuitos impressos electrónicos tornou-se necessária para que possamos satisfazer os melhoramentos tecnológicos que se formam em nós. Esses chips electrónicos aumentaram a densidade da embalagem dos componentes. Por conseguinte, é necessário recorrer a métodos de embalagem de baixo custo e de alta densidade para satisfazer este requisito de conceção. Entre esses métodos encontra-se a montagem de PCB BGA. 

BGA é uma abreviatura de Ball Grid Arrays (matrizes de grelha esférica). A montagem BGA é um dos processos de montagem PCBA envolvidos no fabrico de placas de circuitos impressos em que as matrizes de grelha de esferas são montadas na placa de circuito impresso utilizando a técnica de fabrico por refluxo de solda. Na montagem da placa de circuito BGA, os dispositivos de montagem em superfície utilizam as matrizes de esferas de solda para fazer interconexões entre eles. As esferas de solda são então derretidas para fazer a interconexão quando a placa de circuito impresso é passada pelo forno de refluxo. 

Capacidades de montagem BGA

FS Technology é um conhecido fabricante chinês de montagem de PCB, o nosso serviço de montagem BGA é um dos muitos tipos de serviços que fornecemos. Como um dos mais bem sucedidos fornecedores de serviços de montagem BGA, os nossos clientes podem obter o que quiserem da FS Technology, de micro BGA a BGA grande (0,2 mm-45 mm), de PBGA a CBGA serviço completo.

  • PBGA (grelha de esferas de plástico)
  • TBGA (Tape Ball Grid Array)
  • CBGA (matriz de grelha de esferas de cerâmica)
  • µBGA (Micro Ball Grid Array)
  • CTBGA (matriz de grelha de esferas com chip fino)
  • CABGA (Chip Array Ball Grid Array)
  • CVBGA (matriz de grelha de esferas para chips muito finos)
  • VFBGA (matriz de grelha esférica de passo muito fino)
  • LGA (Large Grid Array)
  • CSP (Chip Scale Package)
  • WLCSP (Wafer Level Chip Scale Package)

Tipos de montagem BGA

Existem três tipos de BGAs e vamos analisá-los mais detalhadamente a seguir.

PBGA

PBGA é a abreviatura de Plastic Ball Grid Array, este tipo de BGA implica a utilização de laminação, uma vez que a placa é construída a partir de um substrato e de uma embalagem de plástico. Além disso, há uma distribuição visível das bolas de solda colocadas localizadas na solda de chumbo e sem chumbo.

TBGA

TBGA é a abreviatura de Tape Ball Grid Array. É aqui que existe uma cavidade na estrutura. Existem duas categorias principais entre o substrato e o chip. A ligação de solda vem em primeiro lugar, seguida da ligação de chumbo.

CBGA

CBGA é a abreviatura de ceramic ball grid array. Este é o método mais antigo em comparação com o PBGA e o TBGA. Este tem um material de substrato que envolve cerâmica multicamada. Tem um revestimento metálico colocado no substrato utilizando o método de soldadura por empacotamento, de modo a oferecer proteção mecânica aos cabos e almofadas da placa de circuito impresso e à própria placa.

Como é que a FS Technology controla a qualidade da soldadura BGA?

  • Certifique-se de que é utilizado calor adequado para derreter todas as esferas da grelha, de modo a obter uma junta forte para todas as juntas BGA a soldar.
  • Assegurar que a tensão superficial utilizada das esferas em fusão mantém o pacote BGA numa posição estável até à solidificação da solda. É aconselhável utilizar uma técnica de soldadura com temperatura controlada para obter uma junta soldada de alta qualidade. A prática é boa na medida em que também pode fazer com que a junta de solda evite curto-circuitos entre si.
  • Certifique-se de que escolhe a configuração da temperatura de soldadura e da liga de solda de forma precisa e exacta para evitar que a solda derreta completamente, mas permaneça na forma semi-líquida.

Inspeção de defeitos BGA

Após o processo de soldadura, os componentes BGA podem acabar por ser detectados. Os defeitos podem ter origem nos componentes, no processo de soldadura, no equipamento e em defeitos relacionados com o ambiente. Alguns desses defeitos são a soldadura a frio, os circuitos abertos, as pontes, os curtos-circuitos, o desalinhamento e a soldadura solta. Não podemos esquecer de mencionar que, por vezes, as esferas de solda para o BGA têm problemas de defeito, como tamanhos irregulares e esferas em falta.

No que diz respeito à inspeção do BGA, é muito difícil avaliar a qualidade do produto final. Isto deve-se ao facto de as esferas de solda se encontrarem por baixo do chip e de a inspeção visual, que é o método mais utilizado, não poder revelar as cavidades presentes nas juntas soldadas. Isto exige a utilização de equipamento de inspeção sofisticado e profissional, que lhe permitirá obter uma inspeção de qualidade das juntas. Esses métodos são a utilização do scanner de limites, testes eléctricos e inspeção por raios X. 

Os testes eléctricos tradicionais são bons para detetar circuitos abertos e curtos-circuitos. O rastreio de limites ajuda a aceder às juntas de soldadura onde estas se ligam, ou seja, aos conectores de limites. Desta forma, é possível inspecionar curto-circuitos no Componentes SMD ligados. Embora o método de varrimento de limites permita realizar testes nas juntas invisíveis em comparação com os testes eléctricos, os dois métodos são bons para verificar o desempenho elétrico da placa. Não podem testar a qualidade da solda. Por conseguinte, é aconselhável utilizar outros métodos para verificar a qualidade da solda e, neste caso, a solda nas juntas invisíveis.

As máquinas de raios X são utilizadas para detetar outros defeitos que ocorrem durante a produção de BGA Montagem de PCB. Através da inspeção utilizando o método de raios X, podem ser eliminados problemas de soldadura, tais como pontes de pasta e bolas de solda que ocorrem na placa. Alguns raios X são suportados por software e podem calcular o tamanho da fenda na esfera para garantir que esta segue os padrões estabelecidos. Os raios X 2D podem ser utilizados para produzir imagens tridimensionais para verificar a existência de vias, camadas internas de vias de ligação e juntas de soldadura a frio na junta montada BGA.

Vantagens da montagem BGA

Na maioria dos casos, a montagem da BCG é perfeitamente conseguida e é muito fiável. É conseguida sem a adição da pasta de reball simplesmente porque a soldadura é bem sucedida apenas com a utilização da esfera de solda. É aconselhável que se faça uma boa preparação do local e que se utilize o processo de fluxo correto. A pasta de rebarbação é benéfica para áreas e superfícies que sofrem desafios de planaridade.

Vejamos agora alguns dos benefícios que acompanham a utilização do método BGA:

Condução de calor

O conjunto oferece uma boa capacidade de condução de calor. Com o BGA, o calor pode ser perfeitamente dissipado dos microcircuitos para a superfície exterior. Isto resolve os problemas de sobreaquecimento associados aos componentes PCB.

Circuitos de alta densidade

A utilização de circuitos com tecnologia de orifícios de passagem torna as placas de circuitos impressos densamente povoadas, o que torna a soldadura desses circuitos muito difícil. A introdução de dispositivos de montagem em superfície e a montagem BGA tornam o processo de criação de circuitos densamente povoados muito fácil e bem sucedido.

Condutas menos danificadas

Os cabos BGA são constituídos por esferas de solda. Este tipo de cabo não está sujeito a qualquer tipo de dano, seja ele mecânico ou elétrico, durante a operação de fabrico.

Desempenho térmico e elétrico melhorado

A montagem BGA garante que o resultado são placas de circuito impresso em miniatura. Isto torna o processo de dissipação de calor muito simplificado. Com a montagem em bolacha utilizando material de silício disponível na parte superior, o calor excessivo é facilmente transferido para as grelhas de esferas. A embalagem BGA não tem pinos de ligação que se possam partir ou mesmo dobrar facilmente, o que os torna muito estáveis, garantindo uma condução eléctrica muito melhorada e, consequentemente, um desempenho perfeitamente melhorado.

Resumo

  • BGA, que significa Ball Grid Array, envolve a montagem da grelha de esferas no SMD e PCBA utilizando o método de refluxo de solda.
  • Existem três tipos de BGA: o PBGA, em que é utilizada a laminação, o TBGA, que tem uma cavidade na estrutura, e o CBGA, que tem um método de substrato que envolve cerâmica multicamada.
  • A inspeção de defeitos BGA pode ser efectuada através de testes eléctricos tradicionais, varrimento de limites e métodos de inspeção por raios X.
  • Para uma boa soldadura em BGA, utilizar calor adequado para derreter bem a grelha de esferas e utilizar tensores de superfície para manter as superfícies a soldar juntas até a solda arrefecer e solidificar, e escolher com precisão a configuração da temperatura de soldadura e da liga de solda.
  • As vantagens da montagem BGA são: condução de calor adequada, produção de circuitos de alta densidade, utilização de cabos menos danificados e melhores desempenhos térmicos e eléctricos.
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