BGA микросхемы что это и где применяются – Пайка БГА микросхем – Блог RCOMS

rcoms.ru > Разное > BGA: что это и где применяется?

BGA: что это и где применяется?

2021-10-25 Время прочтения: 5 минут
Поделиться
Поверхность кристалла BGA микросхемы

“Ball grid array” — это массив из шариков или шариковая матрица. Представленный вариант матрицы предполагает наличие миллиона шариков, которые напрямую реагируют на изменения температуры.

Что такое BGA?

BGA-микросхемы сегодня присутствуют в разноплановой бытовой и оргтехнике: телевизорах, сотовых телефонах, видеорегистраторах, сотовых телефонах. В электронике представленное исполнение считается специализированной формой корпуса чипов. Принцип работы приспособления: под влиянием температуры шарики начинают плавиться, образуя контактные площади микросхемы.

Преимущества BGA микросхем:

  1. BGA – это невообразимая функциональность в удивительно малых объемах. Благодаря такой технологии стало возможным разместить много выводов которые находятся в необходимом расстоянии друг от друга для необходимой работы;
  2. выводы находятся не по бокам, а непосредственно под корпусом, поэтому их длина в разы меньше аналогов, что сказывается на их индуктивности. Чем меньше паразитных наводок на электрическую сеть, тем лучше сигнал;
  3. малые габариты сопровождают стремительным уменьшениям габаритов, такой размер многих микроBGA-компонентов близится к объёму кристалла;
  4. в различие от выводных корпусов имеют наименьшее термическое сопротивление платы с корпусом;
  5. с внедрением шариков отпадает неувязка компонентов выводов, как у корпусов QFP;
  6. есть вероятность много-чипового выполнения, благодаря такой технологии Flip-Chip.

Получается своего рода «компонент в компоненте», такая матрешка позволяет в десятки раз уменьшать размер изделия в разы уменьшить электронные связи поскольку вывод располагается непосредственно в необходимой точке кристалла.

Впрочем, стоит обозначить, что некоторые из перечисленных преимуществ так же накладывают на нас небольшие ограничения к применению BGA-микросхем.

К примеру:

  • небольшая длина выводов характеризуется, в том числе, и механической жесткостью этих выводов, из-за этого микросхема не терпит ударов и любого механического воздействия;
  • отсутствие выводов, подверженных извиву, компенсируется особыми требованиями, которые предъявляются к плоскостности платы и ее покрытию.

Так, плата должна быть безупречно ровной, а в качестве покрытия лучше применять эти материалы, как иммерсионное золото, серебро, олово или же OSP.

Виды BGA микросхем

Сейчас существуют BGA схемы всех цветов и расцветок на любой вкус. Их можно условно распределить на категории по следующим признакам:

  • конструкция и материал корпуса;
  • размер корпуса и высота профиля;
  • шаг выводов.

вид карты флеш-накопителя

Конструкция и материал корпуса

Микросхемы в корпусах берут свое начало от PGA микросхем («Pin grid array»), которые предполагают собой корпуса с матрицей штырьковых выводов. Они и в данный момент применяются, в основном – в индивидуальных компьютерах.

В микросхемах, как уже говорилось выше, используются шарики. А есть еще LGA микросхемы («Land Grid Array»), в коих нет ни шариков, ни штырьков, лишь только контактные площадки. Данные микросхемы уже более высокого уровня и применяются в основном в микропроцессорах.

Выбор материалов для изготовления микросхем обусловлен, как правило, ценой, предъявляемыми требованиями и технологичностью пайки.

Наибольшее распространения получили BGA микросхемы в пластиковом корпусе (PBGA). Они поставляются с припаянными к выводам шариками из эвтектического припоя (63Sn/37Pb). Этого припоя абсолютно достаточно для образования высококачественного соединения, и наносить дополнительно паяльную пасту на контактные площадки нет надобности (на контактные площадки наносится лишь только флюс).

Размер корпуса

По объёмам корпуса BGA микросхемы возможно поделить на маленькие и микро, которые уже по размерам как сам кристалл (микроBGA). Последние – возможно считать апогеем развития электроники на нынешний день. По высоте профиля принято отличать высокие и очень высокие, нормальные, низкопрофильные, тонкие и ультратонкие корпуса.

Монтаж BGA микросхем

Монтаж BGA компонентов характеризуется высокими требованиями к точности установки и качеству пайки, что связано с уникальностью их конструкции и отсутствием прямого доступа к местам пайки.

Методы монтажа/установки

Для более четкой установки такой BGA микросхемы на плату нужно кропотливо направить ее по реперным символам. На готовых платах, как правило, уже нанесены реперные символы шелкографические очертания, по которым уже можно ориентироваться при установке.

В случае если же нет ни такой, ни иной, то применяются специальные центрирующие рамки в облике прямоугольной железной пластинки с прямоугольным отверстием в центре.

Для серийной установки BGA используется системы видео совмещения. С помощью этих систем можно через монитор контролировать весь процесс установки и корректировать его через компьютер не совмещения изображений выводов микросхемы и контактных площадок платы. Практически полностью уничтожается человеческий фактор и шанс ошибиться стремительно уменьшается в то же время возрастает качество такой установки.

Оборудование для монтажа

Установку микросхем имеет возможность проводиться в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. В первом случае все решает ровность рук и опыт пайки это сложная, но возможная задача, но производительность у такового монтажа довольно невысокая.

В следствие этого на производстве, как правило, применяется автоматические и полуавтоматические системы. К примеру полуавтоматический ремонтный центр BGA ProfPlacer, который гарантирует высочайшую точность и 100-процентную повторяемость монтажа компонентов, исключая воздействие людского фактора.

Для четкого позиционирования чипа и платы в нем есть лазерный целеуказатель, интегрированный в установочную головку. Впоследствии захвата чипа CCD-камера ездит над платой. Изображения с нее передаются на 15” TFT LCD монитор, где возможно увидеть, как случается наложение выводов микросхемы и контактных площадок.

Корректировать все можно с помощью выточенных сверх точных микрометрических винтов. Впоследствии позиционирования компонента наступает пайка (по заранее выбранной программе).

Пайка

  1. Для пайки BGA-корпусов важна подготовка рабочей области. Ремонтируемая плата помещается на горизонтальную платформу, имеющую нижний подогрев инфракрасным излучателем локального действия. Этот излучатель направляется на отпаиваемый BGA чип.
  2. После этого можно производить демонтаж микросхемы. Для этого используется «подъемник» чипа, который входит в комплект станции. При недостаточном нагреве существует риск оборвать дорожки.
  3. Следующим этапом необходимо очистить электронную плату и чип от остатков припоя.
  4. Далее технология BGA пайки предусматривает накатывание новых контактных выводов на чипе.
  5. Последний шаг пайки BGA микросхемы — установка ее на место. Элемент устанавливается, исходя из шелкографии, нанесенной на саму плату или монтажных меток. Затем микросхема прогревается горячим воздухом и за счет сил поверхностного натяжения от действия расплавленного припоя фиксируется на первоначальном участке демонтажа, занимая «удобную позицию».

Размещение чипа на плате в автоматической системе

Методы

Существует два основных метода пайки BGA: оплавление с использованием принудительной конвекции и инфракрасный метод.

В основном лучше использовать первый метод. Отличие конвекционного нагрева от обычного термофена, который обдувает компонент напрямую потоком воздуха с температурой то, когда воздух нагревается в замкнутом объеме за счет подачи дополнительного горячего воздуха со скоростью, достаточной для его перемешивания и выравнивания температуры во всем объеме.

При применении инфракрасном методе температура в разных областях пайки может отличаться из-за разной отражающей способности различных участков, и пока холодные точки достигнут температуры пайки, горячие – оказываются перегретыми.

Проблемы

В случае если BGA-микросхемы неисправны, то пользователь начинает замечать нехарактерные сбои в работе его персонального компьютера. Наиболее распространёнными проблемами считаются:

  • во время включения на ноутбуке включаются индикаторы, начинает трудится кулер, впрочем, сам экран не загорается;
  • после включения ноутбук имеет возможность самопроизвольно отключатся через несколько минут работы;
  • во время такой работы компьютер самостоятельно перезагружается несколько раз;
  • возникают трудности в работе USB, сенсорной панели, клавиатуры;
  • появляются трудности с изображением, временами его элементарно нет;
  • включение ноутбука происходит далеко не с первой попытки.

Основной такой предпосылкой неисправности чипов принято считать сильный перегрев ноутбука. Перегреваясь, кристалл микросхемы перестает давать сигналы его базе, в результате этого чаще всего образуется микротрещины, и из-за чего не трудно понять появляются дефекты в работе. В результате такого графика работы микросхема даже может отсоединиться от материнской платы.

Оборудование

Для работы потребуются:

  • Паяльная станция с термофеном
  • Шпатель для нанесения паяльной пасты (не обязателен)
  • Трафарет для нанесения паяльной пасты на микросхему
  • Оплетка для снятия припоя
  • Пинцет
  • Руки, растущие из нужного места

Материалы

  • Паяльная паста
  • Флюс (например, Interflux IF8001)
  • Изолента

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Нажимая кнопку “Отправить” вы соглашаетесть на обработку персональных данных. Ваш адрес email не будет опубликован.

ТОП 5 популярных новостей

  • 03Дек2021

    Openwrt: установка и настройка Подробнее
  • 03Дек2021

    Что такое Wi-Fi 6 и какие у него преимущества Подробнее
  • 03Дек2021

    Когда закончится поддержка Windows 10? Подробнее
  • 03Дек2021

    Как продлить жизнь аккумулятору ноутбука? Подробнее
  • 03Дек2021

    Замена HDD на SSD на ноутбуке: для чего нужно и как сохранить данные? Подробнее
Хотите получать новости регулярно?
Оставьте свою электронную почту и получайте самые свежие статьи из нашего блога. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить