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什么是BGA BGA的结构和性能

什么是BGA?

什么是BGA BGA的结构和性能

作为一种相对较新的表面贴装器件(SMD),BGA采用球形引线,分布在封装底部的阵列中。 BGA元件可具有大引脚间距和大量引脚。此外,BGA元件可以通过SMT的应用组装在PCB(印刷十大赌博正规澳门平台)上。

BGA的结构和性能

作为一种新型SMD,BGA从PGA(针栅阵列)演变而来,通常由芯腔,基座,引线,盖子和球形引脚组成。 BGA的属性包括:
?更高的引脚数。在相同封装尺寸的SMD中,BGA可以有更多的引脚。通常,BGA组件带有400+球形引脚。例如,面积为32mm * 32mm的BGA可以承载多达576个引脚,而具有相同面积的QFP只能承载184个引脚。
?更小的装配区域。通过引脚数,BGA可以容纳更小的装配区域。例如,将带有304引脚的QFP与带有313个引脚的BGA进行比较,虽然后者带有更多引脚,但它占据的面积减少了三分之一。
?下部装配高度。 BGA的装配高度低于封装厚度和焊球高度之和。例如,具有208个引脚或304个引脚的QFP的高度为3.78mm,而具有225个或313个引脚的BGA的高度仅为2.13mm。此外,焊接后BGA的组装高度将会降低,因为焊接过程中焊球会熔化。
?更大的针脚间距。根据JEDEC发布的BGA物理标准,BGA焊球之间的引脚间距应为:1.5mm,1.27mm或1.0mm。采用相同的封装尺寸和引脚数,QFP的引脚间距为0.5mm,而BGA的引脚间距为1.5mm。
?出色的散热性能。 BGA封装电路的温度更接近环境温度,芯片的工作温度低于任何其他SMD。
?与SMT的兼容性。 BGA封装与标准SMT兼容。此外,由于BGA元件具有更大的引脚间距和出色的共面性,引脚不会出现弯曲问题,相应的组装技术比其他带引线的SMD组件更简单。
?更好的电气性能。由于BGA元件具有更短的引脚和更高的装配完整性,因此它们具有更好的电气性能,尤其适用于更高频率范围的情况。
?降低制造成本。由于BGA封装占较小的装配面积和较高的装配密度,因此制造成本将降低。特别是随着BGA封装输出的增加和更广泛的应用,降低制造成本显而易见。
?更高的可靠性和更少的质量缺陷。由于BGA封装上的焊球正在实施焊接,因此熔化的焊球将由于表面张力而自动对准。即使焊球和焊盘之间确实发生50%的误差,也可以获得优异的焊接效果。

尽管BGA封装有一些明显的优点,但在SMT组装过程中会出现一些缺点,包括:
?难以检查焊点。焊点检查要求X射线检查设备导致更高的成本。
?BGA返工需要克服更多困难。由于BGA元件通过阵列中分布的焊球组装在十大赌博正规澳门平台上,因此返工将更加困难。
?部分BGA封装对湿度非常敏感,因此在应用之前需要进行脱水处理。

QFP和BGA之间的比较

在这部分中,QFP和BGA将通过几个表进行比较在互连密度,引脚间距,引脚数和组装缺陷率方面。

表1 QFP和BGA之间的互连密度比较

组件大小(QFP/BGA) 针脚间距(QFP/BGA) 每边的针数(QFP/BGA) 总引脚数(QFP/BGA) 14/13 0.65/1.27 20/10 80/100 28/27 0.65/1.27 12/21 144/441 32/31 0.65/1.27 46/24 184/576 40/40 0.65/1.27 58/31 232/961

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表2 Pin Pitch和QFP和BGA之间的引脚数比较

? PQFP CQFP BGA 材料 塑料 陶瓷 陶瓷,塑料,胶带 尺寸(mm) 12-30 20-40 12-44 Pin Pitch(mm) 0.3,0.4,0.5 0.4,0.5 1.27,1.5 I/O 80-370 144-376 72-1089

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表3 QFP与BGA之间的装配缺陷率比较

? QFP BGA 针脚间距(mm) 0.5,0.4,0.3 1.27 行业(ppm) 200,600 0.5 -3 IBM(ppm) 75,600 0.5-3 IBM(只是桥接缺陷) (ppm) <10,<25,<30 <1

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表4 QFP与BGA之间的引线结构比较 (注:√ - 优秀;Ο - 良好;Δ - 普通)

? 鸥翼 J形 I Shape BGA 能够调整多条线索 Ο Δ Δ √ 包厚度 Ο Δ Δ √ 引线刚性 Δ Ο Δ √ 能够适应多种焊接方法 √ Δ Δ Δ 自我对齐能力回流焊接时的稳定性 Ο Δ Δ √ 焊接后的检查性 Δ Ο Δ Δ 清洁难度 Δ Ο √ Δ 有效区域利用率 Δ Ο Δ √

?

之间的比较QFP和BGA

与传统SMT组装相比,BGA共享更简单由于其大引脚间距和极佳的引脚共面性,装配技术得以实现。 BGA组装要求将在下面的这一部分讨论。

?BGA的防潮原理

有些BGA组件非常敏感BGA芯室内粘合剂中的环氧树脂会产生湿度,这会吸取日常生活中的湿气,随后在环氧树脂内产生大的应力而蒸发。水蒸气将导致底部基部产生气泡,导致核心室和基座之间出现裂缝。因此,在BGA组件应用之前必须进行除湿。由于技术的不断进步和人们对除湿的日益关注,一些BGA封装已达到合格的湿度敏感水平,可在30°C和60%RH的环境下放置48小时,焊接时不会产生裂缝。例如,一些BGA元件CBGA(陶瓷球栅阵列)不再对湿度敏感。因此,应根据BGA的分类,环境温度和湿度对BGA实施除湿程序。此外,除湿必须根据包装说明和保质期进行。

?BGA焊球涂层和印刷

BGA焊球通常为25mm * 0.0254mm高,直径为30mm * 0.0254mm。不同类型的BGA组件具有不同的合金组成。一般来说,TBGA,CBGA和CGA依赖于具有高熔点的焊料,而大多数BGA依赖于具有低熔点的焊料。主要应用高温焊球来阻止焊球过度塌陷。 BGA焊球涂层和印刷是指将焊剂或焊膏涂在焊球上然后粘在PCB上的工艺,旨在消除焊盘上的氧化物,并通过熔化在焊球和PCB之间产生良好的连接焊接。

?BGA安装

由于更大的引脚间距,BGA元件更容易安装在PCB板上。到目前为止,一些高级贴片机可以安装BGA组件。此外,由于BGA元件可以自对准甚至50%的误差仍然可以实现,因此安装精度不会受到严格监管。

?BGA的回流焊接

在回流焊炉中,BGA通过焊球或焊膏熔化形成连接。为了获得良好的连接,有必要优化烘箱内的温度曲线,优化方法与其他SMD相当。值得注意的是,应该知道焊球成分,以确定回流焊的温度曲线。

?BGA检查

BGA检查包括焊接质量检查和功能检查。前者是指焊球和PCB焊盘的焊接质量检测。 BGA的布置模式增加了目视检查的难度并且需要X射线检查。功能检查应在在线设备上实现,这相当于使用其他类型的封装进行SMD测试。

?BGA返工

与BGA检查类似,在BGA上进行返工同样困难,需要专业的返工工具和设备。在返工过程中,需要首先消除损坏的BGA,然后必须对涂有焊剂的PCB焊盘进行修改。新的BGA需要进行预处理,并且应该进行即时焊接。

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