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BGA安装技术

时间:2013-08-17 10:29:12 来源:鼎华科技 点击: 2539次

是一种新型的外貌安置技能,称作球栅阵列封装(Ball Grid Array)。它的引脚成球形阵列状漫衍在封装的底面上。因此,它可以有较大的脚间距和较多的引脚数目,并且利用SMT安置工艺,安置工艺简朴,这正是人们所盼望的SMD


二、 BGA的布局特点
    BGA
作为一种新的SMT(外貌安置技能)封装情势是从PGA(Pin Grid Array)演变而来的,它通常是由膜片、基座、引线、封壳和球形引脚等构成的。BGA的特点有:
1.
更大的引脚封装数目
现在种种实用外貌安置器件在雷同的封装尺寸下,BGA有更大的引脚封装数目,通常其球形引脚数目在400个以上。比方一个32mm32mm巨细的BGA其球形引脚数目可达576个,而同样尺寸的 QFP(方型扁平封装)仅有184个引脚。


    2.
较小的占地面积


在大要雷同的引脚数眼前目今,BGA有较小的占地面积。我们把一个有304条引脚的QFP与一个有313条引脚的BGA举行比力,固然BGA的引脚比QFP的引脚数略多一些,但其占地面积却比QFP少三分之一左右。


  3.
更低的安置高度


BGA
的安置高度低于其封装厚度与球栅高度之和,208脚或304脚的QFP高度为3.78mm,而225脚或313脚的BGA的高度只有约2.13mm。并且焊接后高度会更低,这是由于BGA的球形引脚在焊接时熔化的缘故。


    4.
较大的引脚间距


   
电子器件工程团结会(JEDEC)订定的BGA物理尺度中,划定BGA的球形引脚间距为:1.5mm;1.27mm1.0mm。在雷同的封装尺寸和引脚数目大要雷同的条件下,QFP的引脚间距为0.5mm,而BGA的引脚间距为1.5mm


5.
良好的散热性


BGA
在事情时更靠近环境温度,其芯片的事情温度较别的外貌安置器件低。
6.
简朴的SMT工艺兼容性
    BGA
的组装与尺度的SMT工艺是兼容的,由于BGA的引脚间距较大,引脚的共面性好,没有弯曲的引脚,其组装工艺比别的SMD(外貌安置器件)的组装更为简朴。


7.
更好的电气性能


   
由于BGA的引脚高度短,组装密度高,其电气性能更良好,分外是在频率较高范围内利用,漫衍参数的影响会小。


8.
较低的生产技能


BGA
的多引脚封装,使得印刷电路板(PCB)体积变小,组装密度增大,相对低落了生产本钱,分外是随着BGA产量增长和应用遍及,生产本钱的低落会越来越显着。
9.
较高的可靠性和较低的质量缺陷
BGA
的焊锡球在焊接时,受外貌张力的作用,焊接历程中孕育发生主动校中作用,纵然锡球与焊盘有50%的偏差也能有良好的焊接结果,其焊接缺陷率通常小于1ppm
BGA
固然有一些显着的长处,但也存在一些不敷,重要不敷有:
1.
对焊点的检测困难,通常利用X光机举行透视查验,因而设置装备部署用度较大。
2.
由于BGA的引脚以阵列情势焊于PCB上,返修时难度较大。
3.
部门BGA对湿润非常敏感,利用时必要排潮。


三、 BGA的分类与引脚封装数目


BGA
的分类


通常BGA是由膜片、基座、引线、封壳和引脚等构成。凭据膜片的安排、引脚的分列、基座的质料和密封方法的差别,BGA的封装布局也差别,大要分类如下:
1.
按膜片安排方法分类有:膜片外貌偏向向上和向下两种。
2.
按基座材分类有:塑胶(PBGA)、陶瓷(CBGA)、有机带(TBGA)、陶瓷柱(CGA)、中空金属(Gavity BGA)等。
3.
按引脚分列分类有:球栅阵列匀称全漫衍、球栅阵列交织全漫衍、球栅阵列周边漫衍、球栅阵列带中央散热和接所在的周边漫衍等。
4.
接密封方法分类有:模制密封和浇注密封等。
5.
从散热角度分类有:热加强型、膜腔向下和金属体BGAMBGA)等。


BGA
的引脚封装数目


    BGA
是继QFP之后的又一大容量引脚封装的SMD,通常BGA都能提供200条以上的引脚,多者可达上千条引脚。


四、 BGA的工艺要求


   
与传统的SMT工艺相比,BGA的组装工艺更为简朴,这是由于它的引脚间距较大、引脚的共面性好、贴装简朴,及格率高。下面简朴先容一下其安置工艺要求。


1. BGA
的防潮处置处罚
有些BGA对湿润非常敏感,这是由于BGA内粘膜片的环氧树脂在一样寻常存放时可以大概吸附潮气,当它被加热时,吸附的潮气会汽化,在环氧树脂内造成较大的应力,水汽在膜片下的底衬上形成气泡,这将导致膜片与基座的开裂,潮气越多爆炸越好坏。因此,在利用之前应思量举行排潮处置处罚。一些BGA的封装现在已到达湿润敏捷度HEDEC品级的3级,相称于A112品级的3C级,即要求在3060%的相对湿度下容许安排48小时,焊接时不会出现裂纹。有些BGACBGA已经举行了革新,对温度已不敏感。因此,在组装历程中,应针对差别范例的BGA,视环境的温度与湿度环境,对所利用的BGA思量举行排潮。详细的做法是,未利用时请不要打开密封包装,利用时若必要排潮可依包装环境和存放时间举行排潮,排潮时可将BGA放在125烘箱中烘24小时,存放条件最好是干燥箱。


2. BGA
的涂印
    BGA
的常用引脚锡球的高度约为25mil,其直径均为30mil。差别范例的BGA其锡球的合金成份是差别的,通常TBGACBGACGA等利用高熔点焊料(10Sn/90Pb62Sn/36Pb/2Ag)。而别的大多数BGA利用低熔点焊料(63Sn/37Pb62Sn/Pb/2Ag)。高温锡球的利用重要是为了防备再流焊接后支座坍塌。BGA的涂印通常是将助焊剂或焊膏涂印到印刷电路板(PCB)上,它们的作用便是扫除焊盘上的氧化物,当锡球或焊锡膏熔化时与PCB形成良好的毗连。要是焊后以为焊点较小可以增长一些焊膏,但肯定要适量,不然有大概引起桥接和短路。同时较多的助焊剂在气化时易形成气泡而影响焊接质量。


3. BGA
的贴装
   
由于BGA的脚间距较大,给贴装提供了很大的方便,使贴装变得简朴。现在一些新型贴片机有贴BGA的功效。同时,由于BGA在再流焊接历程中会主动向中央紧缩,纵然器件与焊盘的贴装偏差达50%时也能很好田主动校准,如许对贴片的精度要求并不很高,因此,使贴片的工艺性变得简朴易操纵。


4. BGA
的再流焊接
BGA
的再流焊接历程是一个C5历程,称作受控芯片载体塌陷毗连,可以接纳尺度SMT的再流焊接工艺。BGA在再流焊炉内,颠末加热使锡球或焊膏熔化塌陷形成毗连,为了到达良好毗连有必要认真调解炉内的温度曲线,调解方法与别的SMD雷同。必要细致的是在举行BGA再流焊接时,对其焊球的成份要有相识,以便确定再流焊接的温度曲线。一样通常环境下,锡球成份是63Sn/37pb时,其共晶温度是183;锡球成份是62Sn/36Pb/2Ag时,其共晶温度是178。此时选择的再流焊温度最高不要凌驾240,最佳温度是215;连结时间为6090秒。


5. BGA
的焊后查抄
    BGA
的焊后查抄通常包罗焊接查抄和功效检测。焊接查抄重要是查抄焊接质量,由于BGA引脚的分列方法决定了目测是很困难的,必要利用X光机举行焊点的质量查抄。功效检测在在线测试设置装备部署上举行,同别的封装的SMD的测试雷同。

  

 

6. BGA的返修
BGA的查抄一样,BGA的返修也是比力困难的,必要专门的返修东西和设置装备部署。BGA返修时,起首拿失已坏的BGA,拿失后的PCB上的焊盘要颠末修整并涂覆适量的焊剂,新的BGA要颠末预处置处罚后实时完成焊接。必要细致的是在返修前应对返修的用度和器件的代价等举行比力,看返修是否合算。一样通常不勉励重新焊装。


五、BGA的生长
BGA
从实用开始到如今仅仅几年的时间中,出现了超乎寻常的高速生长。BGA进入实用阶段不到三年时间就动摇了以QFP为代表的外貌安置器件的主导职位地方,大有代替QFP之势,在以后的几年内,BGA将会主导SMT的生长和应用。
随着电子信息化产业的飞速生长,人们对集成电路(IC)芯片的封装有了更新的要求,固然BGA在雷同的封装尺寸下有着更大的引脚封装数目,但是我们盼望体积更小、引脚数目更多的外貌安置器件出现。因此,BGA有了更新的生长,这便是封装尺寸更小的μBGACSP
μBGA
是一种微型的BGA,是美国在BGA底子上,进一步缩小BGA的封装尺寸,根本上是在芯片底子上举行封装,封装尺寸比被封装芯片略大一些,称得上是芯片范围的封装。日本在外貌安置器件的封装上不停因此QFP为主,但当BGA封装给SMT带来极大活力时,他们研制开辟出雷同μBGA的芯片尺寸封装的外貌安置器件,简称为CSPChip Scale Package Chip Size Package)。
CSP
也好,μBGA也好都是在BGA的底子上进一步缩小封装尺寸,按芯片巨细举行芯片范围封装的外貌安置器件。为了让各人对μBGACSP有一个简朴的印象,我们将μBGACSPBGA作一个简朴的比力:BGA的锡球中央距为1.5mm1.0mmμBGACSP的锡球中央距为1.0mm0.5mmBGA的锡球直径为Ф1.0mmФ0.6mmμBGACSP的锡球直径为Ф0.5mmФ0.2mm;在雷同引脚数下μBGACSP的占地面积较BGA淘汰四倍以上。
μBGA
CSP的出如今IC封装范畴引起了革命性的打击,这次革命的意义在于μBGACSP办理了恒久以来在微电子封装中存在的芯片尺寸小封装尺寸大的抵牾。在IC种种制作历程中,IC芯片可以做得很小,但封装后的IC体积却很大,这个抵牾在μBGACSP未出现时不停没有得到较好的办理,BGA的出现只是在雷同体积下增长了引脚的封装容量。由于μBGACSP封装不但增长了引脚的数目,并且减小了封装尺寸,又由于μBGACSP是在BGA底子上生长起来的外貌安置技能,可以相沿现有的SMT工艺,不必要对现有的SMT工艺和设置装备部署举行范围改革,因此进一步推动了SMT的生长,同时,μBGACSP促进了MCM的产业化的范围生产,为电子信息产业提供更好的硬件支持。

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