Vantagens e tipos de tecnologia de embalagem BGA
Na indústria eletrônica, A tecnologia de embalagem é crucial para o desempenho, estabilidade, e custo dos dispositivos semicondutores. Com a tendência em andamento para a miniaturização, Designs ultrafinos, e alto desempenho, Array da grade de bola (BGA) A tecnologia de embalagem surgiu para atender às demandas do mercado. Este artigo fornece uma visão geral abrangente da tecnologia de embalagem BGA em Montagem da PCB, Explorando suas aplicações e tendências futuras.
Visão geral da embalagem BGA
A embalagem BGA é uma tecnologia de montagem de superfície que conecta o chip à placa de circuito usando bolas de solda, Facilitar a transmissão do sinal. Comparado ao pacote Quad Flat tradicional (Mf) tecnologia, A embalagem BGA oferece E/S mais alto (entrada/saída) densidade e experimenta menos estresse das diferenças nos coeficientes de expansão térmica, Melhorando assim a estabilidade e confiabilidade do dispositivo.
As vantagens da montagem de PCB BGA
A BGA PCB Assembly oferece muitas vantagens que solidificaram sua posição como uma tecnologia de embalagem preferida no mundo da eletrônica. Nesta seção, Vamos analisar os benefícios específicos que a Assembly BGA traz para a mesa, moldar a maneira como os dispositivos modernos são projetados, fabricado, e operado.
Aumento da densidade da embalagem
Uma das vantagens de destaque da montagem da BGA PCB é sua capacidade de embalar mais conexões em uma pegada menor. Métodos de embalagem tradicionais, com seus pistas salientes, limite o número de conexões que podem ser acomodadas em cada espaço. Pacotes BGA, com o arranjo compacto de bolas de solda sob o chip, Habilite uma contagem de pinos mais alta enquanto minimiza o tamanho geral do pacote. Isso é particularmente vital em aplicações onde a otimização de espaço é crítica, como em implantes médicos, Dispositivos IoT, e eletrônicos portáteis.
Desempenho térmico aprimorado
A dissipação eficiente do calor é fundamental na eletrônica moderna, especialmente quando os dispositivos se tornam mais poderosos e compactos. A tecnologia BGA se destaca no gerenciamento térmico devido à sua estrutura. As bolas de solda abaixo da embalagem servem como caminhos para o calor escapar do circuito integrado, reduzindo o risco de superaquecimento e estresse térmico. Como resultado, PCBs BGA são frequentemente favorecidos em aplicações que exigem alto poder de processamento, como consoles de jogos, servidores, e sistemas de computação de alto desempenho.
Desempenho elétrico aprimorado
A montagem do BGA PCB oferece desempenho elétrico superior em comparação com métodos de embalagem tradicionais. As conexões curtas e diretas entre o chip e o PCB minimizam problemas de interferência de sinal e impedância. Isso leva a uma melhor integridade do sinal, degradação reduzida do sinal, e taxas aprimoradas de transferência de dados. Os pacotes BGA são, portanto, favorecidos para aplicações que requerem processamento e transmissão de dados de alta velocidade, incluindo equipamentos de rede, Placas gráficas, e dispositivos de comunicação.
Ruído de sinal reduzido
O ruído de sinal e a diafonia podem comprometer a precisão e a confiabilidade dos dispositivos eletrônicos. Os comprimentos de cabeceira minimizados da BGA Technology e bolas de solda espaçadas contribuem para menor indutância e níveis reduzidos de ruído. Isso é especialmente vantajoso em dispositivos que requerem precisão e sensibilidade, como equipamentos de imagem médica, instrumentos de teste e medição, e ferramentas de pesquisa científica.
Estabilidade mecânica
Pacotes tradicionais com pistas que se estendem dos lados são suscetíveis ao estresse mecânico, flexão, e falhas relacionadas à vibração. Pacotes BGA, por outro lado, Ofereça uma estabilidade mecânica aprimorada devido ao seu arranjo de bola de solda. Isso os torna altamente adequados para aplicações sujeitas a estresse físico ou ambientes severos, incluindo eletrônicos automotivos, Sistemas de automação industrial, e componentes aeroespaciais.
Contagem de pinos mais alta para aplicações complexas
À medida que a tecnologia avança, A demanda por maior poder computacional e maior funcionalidade cresce. A montagem do BGA PCB atende a essa necessidade, permitindo que um número maior de conexões seja integrado a um único pacote. Isso faz com que os BGAs sejam a escolha para microprocessadores, Módulos de memória, e dispositivos lógicos programáveis (FPGAs) usado em sistemas de computação complexos e dispositivos eletrônicos avançados.
Qual é o papel do BGA na montagem da PCB?
A mesma matriz de grade de bola é criada sob o pacote BGA (componente) e sobre o BGA PCB. Essas bolas fornecem a conexão do componente com a placa PCB. As bolas são feitas do material de solda para que possam se conectar com a placa.
O componente BGA é um tipo especial de componente de montagem de superfície. Esses componentes também são montados na superfície do PCB sem a exigência de orifícios. No entanto, A conexão deles com a placa não é visível, pois as bolas estão presentes no componente.
Os componentes BGA parecem limpos na placa de PCB, pois suas conexões estão ocultas, E eles oferecem dezenas de vantagens sobre o quadril (Mf) componentes. Devido às restrições dos outros tipos de SMD, Os componentes BGA são preferidos para melhor desempenho em locais onde outros SMDs não funcionam ou não são confiáveis.
Tipos de embalagem BGA
BGA (Array da grade de bola) a embalagem vem em vários tipos, classificados pelo arranjo de bolas de solda: perímetro, escalonado, e matriz completa. Os principais tipos baseados no substrato incluem PBGA, CBGA, FCBGA, e TBGA.
Embalagem PBGA
PBGA (Matriz de grade de bola de plástico) é a forma de embalagem BGA mais comumente usada, utilizando materiais e processos plásticos. O substrato usado é normalmente material de substrato PCB (Resina BT/laminado de vidro). O chip nu é colado e conectado à parte superior do substrato e à estrutura principal usando WB (União de fios) tecnologia, seguido de moldagem por injeção (composto plástico de resina epóxi) para formar o pacote completo.
Embalagem CBGA
CBGA (Matriz de grade de bola cerâmica) envolve a montagem do chip nu na superfície superior de um suporte de substrato cerâmico multicamadas. Uma tampa de metal é soldada ao substrato para proteger o chip, pistas, e almofadas. A embalagem passa por vedação hermética para aumentar a confiabilidade e a proteção física. CBGA usa um substrato de fiação cerâmica multicamadas, bolas de solda eutética 90Pb10Sn de alto ponto de fusão, e solda eutética de baixa temperatura 63Sn37Pb para a conexão da bola de solda ao pacote. Emprega uma tampa e selo hermético de vidro, enquadrados na categoria de embalagens herméticas.
Embalagem FCBGA
FCBGA (Matriz de grade de bola Flip Chip) é o principal formato de embalagem para chips aceleradores gráficos. Esta embalagem substitui os pinos tradicionais por pequenas bolas de solda para conectar o processador, exigindo 479 bolas com diâmetro de 0.78 mm cada, fornecendo a menor distância de conexão externa. FCBGA usa tecnologia flip chip para obter interconexão com o substrato, com o chip vazio voltado para baixo, distinguindo-o do PBGA.
Embalagem TBGA
TBGA (Matriz de grade de bola de fita), também conhecido como colagem automatizada de fita, é uma forma de embalagem BGA relativamente nova. O substrato utilizado é um PI (poliimida) substrato de fiação multicamadas, com liga de solda de alto ponto de fusão para as esferas de solda. Liga de solda de baixo ponto de fusão é usada durante o processo de soldagem.
Conclusão
A embalagem BGA é amplamente utilizada na indústria eletrônica devido à sua alta densidade de E/S, excelente dissipação de calor, alta confiabilidade, e capacidades de auto-alinhamento. No entanto, desafios como dificuldades de inspeção, alta complexidade de reparo, e os custos de produção relativamente elevados permanecem. No futuro, por meio de inovações tecnológicas e da aplicação de equipamentos de fabricação avançados, Espera-se que a embalagem BGA seja otimizada ainda mais para atender às demandas de tamanho, desempenho, e confiabilidade em produtos eletrônicos.
