Substrat IC - Apa itu BGA?

Apa itu BGA? Nama penuh BGA adalah "Ball Grid Array" (Ball Grid Array), bermakna papan sirkuit cetak dengan struktur array grid bola. Papan PCB dengan BGA biasanya mempunyai lubang kecil, lubang-lubang biasanya dirancang sebagai lubang selesai dengan diameter 8-12 mil, lubang-lubang perlu dipalam, pads tidak dibenarkan untuk tinta, dan pads tidak dibenarkan untuk dibuang.

Peraturan umum untuk desain pad BGA

1) Diameter pad biasanya lebih kecil daripada diameter bola solder. Untuk mendapatkan penutupan yang boleh dipercayai, ia biasanya dikurangi dengan 20% -25%. Semakin besar pad, semakin kecil ruang kabel antara dua pad.

2) Diameter pads di sisi substrat papan tersebut sama dengan diameter pads di PCB. Pad seharusnya dirancang sehingga jumlah lekasan tepat solder disebabkan pembukaan stensil adalah ⥠0.08mm3, yang merupakan keperluan minimum untuk memastikan kepercayaan kongsi solder.

Aliran proses utama pakej BGA termasuk produksi bola solder, produksi substrat, ikatan cip, penyesalan pakej, dan pemotongan pakej.

1) Produksi bola tentera: Menggunakan liga tin-lead yang bersih tinggi atau bahan-bahan bebas lead untuk menghasilkan bola tentera, membentuk array pin sferik biasa.

2) Produsi substrat: Menggunakan papan sirkuit cetak berbilang lapisan sebagai substrat untuk mencapai ketepatan elektrik yang tinggi dan prestasi tinggi.

3) Pengikatan Chip: Pasang cip ke substrat dan sambungkannya ke substrat menggunakan solder bebas lead atau berdasarkan lead.

4) Pengimbangan dan penyembuhan: Cip ini dikumpulkan dengan resin epoksi untuk melindunginya dari pengaruh persekitaran.

5) Bahagi pakej: Potong cip pakej ke pakej BGA terpisah.

Aliran proses pakej BGA

1.Pencerahan cakera

Pencerahan gelombang adalah langkah pertama pakej BGA, yang terutama disedari dengan menggiling roda berputar dengan kelajuan tinggi di belakang gelombang. Semasa proses ini, operasi pendinginan dan pembersihan air diperlukan untuk mencegah pembinaan suhu tinggi dan koleksi sampah. Jika penipisan ke tebal tertentu diperlukan,penis juga dilakukan untuk menghapuskan tekanan dalaman dan mengurangkan risiko retakan permukaan cip.

2.Wafer Dicing

Selepas penapisan wafer selesai, wafer ditetapkan pada cincin logam dan dipotong untuk menjadikannya cip individu. Kaedah pemotongan utama adalah pemotongan pedang dan pemotongan laser. Pemotongan laser secara perlahan-lahan menjadi pilihan yang lebih mudah disebabkan kekurangan kekuatan luar, lebar pemotongan kecil dan kualiti tinggi.

3.Chip Mounting

Pemlekatan chip adalah untuk memperbaiki chip pada substrat, biasanya menggunakan bahan seperti lem perak atau filem DAF. Tujuan langkah ini adalah untuk memperbaiki cip dan secara efektif melakukan panasnya untuk memastikan operasi normal komponen elektronik.

4.Pembersihan Plasma

Pembersihan plasma adalah langkah yang penting sebelum garis penywelding, ia menggunakan ion argon ionized, electrons dan partikel aktif lain untuk membuat pencemaran menjadi gas volatile dan membuang. Proses ini secara efektif meningkatkan pembersihan substrat dan cip sebelum tentera, sehingga meningkatkan ikatan semasa proses tentera.

5.Perusahaan kawat utama

Pengikatan Lead adalah inti proses pakej, dimana wayar Lead disambung dengan pads aluminum pada cip dan pads logam pada substrat untuk mencapai kondukti elektrik. Proses ini memerlukan tingkat yang tinggi akurat dan kepercayaan.

6.Molding

Langkah penyegerakan melindungi cip dari persekitaran dengan menyuntik penyegerakan yang mencair pada suhu tinggi ke dalam gua mold dan kemudian menyembuhkan. Biasanya, resin epoksi disembuhkan dengan aditif untuk memastikan kestabilan cip.

7.Setelah penyembuhan

Selepas mengunci, encapsulan biasanya perlu disembuhkan pada suhu tinggi untuk bereaksi dan stabilkan struktur molekulnya. Proses ini meningkatkan kesukaran tubuh bentuk dan menghapuskan tekanan dalaman, dengan demikian memastikan kesiapan dan kepercayaan produk.

8.Marking and Cutting Sorting

Tahap akhir terdiri daripada menandai Cetak di hadapan cip untuk memudahkan pengesan dan pengenalan produk, diikuti oleh memotong atau menandai seluruh substrat BGA ke dalam cip individu untuk menyelesaikan proses pakej.

Keuntungan signifikan Teknologi Pakej BGA

Teknologi ini berdiri dengan rancangan bentangan pin unik, yang menyadari integrasi densiti tinggi dalam ruang kompat dan menawarkan kemungkinan untuk membina rangkaian sirkuit yang lebih kompleks dan lebih baik. Strategi bentangan ini tidak hanya optimize penggunaan ruang, tetapi juga mempromosikan pembangunan peralatan elektronik dalam arah miniaturisasi dan integrasi tinggi. Dari perspektif prestasi penyebaran panas, bola penyelamat dalam struktur pakej BGA secara langsung tersambung ke papan sirkuit cetak (PCB), yang membina laluan kondukti panas yang sangat efisien, meningkatkan efisien penyebaran panas sistem, dan memastikan kestabilan dan kepercayaan komponen di bawah operasi muatan tinggi yang panjang. Selain itu, penemuan garis produksi automatik, terutama aplikasi peralatan lekapan permukaan kelajuan tinggi,telah meningkatkan efisiensi produksi pakej dan mengurangkan biaya kerja, sambil juga memastikan kestabilan dan konsistensi kualiti produk.

Walaupun pakej BGA membawa banyak keuntungan, tetapi aplikasi praktiknya juga menghadapi beberapa cabaran yang tidak boleh diabaikan. Masalah utama adalah standar tinggi kepercayaan kongsi askar. Sebagaimana kumpulan solder membawa fungsi dua sambungan elektrik dan sokongan mekanik, kualitinya secara langsung berkaitan dengan kestabilan dan kepercayaan seluruh struktur pakej. Penampilan penywelding kosong, penywelding palsu dan masalah lain mungkin mempunyai kesan serius pada prestasi sirkuit, atau bahkan menyebabkan kegagalan seluruh pakej. Selain itu, struktur kompleks pakej BGA juga membawa kesulitan untuk kerja semula kerjanya. Apabila perbaikan atau penggantian diperlukan, kompleksiti proses tentera dan penyelesaian sering meningkatkan kesulitan operasi dan kos. Akhirnya, untuk beberapa skenario aplikasi khusus, seperti keperluan hermetisme tinggi atau peranti yang perlu menahan keadaan persekitaran ekstrim, ia mungkin kurang daripada ideal disebabkan sensitifitas kepada kelembapan, yang menurut kadar tertentu mengatasi skop aplikasinya.

Pakej BGA ialah teknologi peluncuran permukaan yang berkarateristikan oleh bentuk array pin sferik biasa di bawah pakej. Kaedah pakej ini mempunyai keuntungan seperti ruang pin besar, prestasi panas yang baik, dan prestasi penghantaran isyarat yang lebih tinggi, membuat ia digunakan secara luas dalam sirkuit integrasi kelajuan tinggi dan prestasi tinggi.