Что такое BGA в электронике? Это специализированная форма корпуса чипов, дополненная Ball Grid Array (шариковый сеточный массив), изобретённая специалистами фирмы «Motorola». На текущий момент позиционируется как основная упаковочная технология в области производства печатных электронных плат. Визуально такого рода исполнение можно рассматривать в виде тонкой подложки материала печатной платы, куда устанавливается микросхема. Ниже подложки сосредоточен массив шариков припоя, образующих выводы чипа. Под воздействием температуры шарики расплавляются, образуя контактные площадки микросхемы.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Что такое BGA с точки зрения применения?
Почему для современной электроники актуальной видится именно BGA технология? Этот способ, как показывает практика, считается наиболее оптимальным, когда дело касается монтажа устройств, наделённых большим числом выводов. Размещение всех контактных выводов непосредственно под корпусом, но не по краям, как на QFP (Quad Flat Package) корпусах микросхем, выглядит экономнее. Появляется возможность изготавливать изделия меньшие по размерам.
Использование двумерной сетки даёт расстояние между шариками большее по сравнению с шагом выводов тех же QFP микросхем. Соответственно, меньше проблем с пайкой и получением коротких замыканий. BGA микросхемы легче паять при отсутствии ножек, которые легко повредить. Этот тип микросхем обеспечивает самоцентрирование по причине эффекта высокого поверхностного натяжения припоя на массиве шариков.
Напротив, микросхемы QFP с большим количеством выводов приходится делать большими по размерам, чтобы обеспечить такое же число выводов по кромке. Либо ножки микросхемы QFP должны быть очень тонкими, сопровождается лёгким повреждением. Поэтому микросхемы BGA более просты в обращении и обеспечивают очень высокую производительность сборки. Это и стало причиной вытеснения других вариантов упаковки в пользу BGA при массовом производстве чипов.
Что такое BGA для машинного и ручного монтажа?
Производственный монтаж BGA микросхем, конечно же, выполняется посредством машинной установки с использованием систем технического зрения. Такие машины обеспечивают точное выравнивание устройства по сетке контактных площадок на печатной плате.
Между тем, учитывая сильный эффект самоцентрирования по причине поверхностного натяжения всех шариков припоя – такой монтаж вполне терпим по отношению к ошибкам размещения. Даже половина шага несовпадения обычно не вызывает проблем с установкой. Однако большинство машинных систем делают монтаж более чем точно.
Ручной монтаж, как выясняется, вполне возможен, несмотря на некоторые технические сложности для условий производства работ в бытовых условиях. Есть множество примеров применения ручного монтажа BGA радиолюбителями-электронщиками. И этот вариант всё чаще становится неотъемлемой частью практики мастеров «домашней» электроники.
Как определить корректность выполнения пайки?
После завершения пайки микросхем BGA невозможно визуально осмотреть соединение. Единственный метод — применить рентгеновский аппарат или, к примеру, волоконно-оптический эндоскоп. Такими способами, пожалуй, можно узнать, правильно ли припаяна микросхема. Другой вопрос – почему требуется проверять? Ответ очевиден — требуется уверенность в качестве пайки.
На практике часто используются конвекционные печи, но, несмотря на все заявления производителей такого оборудования, горячий воздух полностью не проникает под корпус BGA. Монтажная пластина, между тем, находится в миллиметре или двух от поверхности печатной платы и требует одинакового нагрева каждого отдельного шарика припоя.
При конвекционном способе пайки центральные шарики получают меньшую температуру, чем внешние. Чтобы полностью прогреть центральную часть, пластину зачастую перегревают по внешнему краю, чтобы за счёт теплопроводности обеспечить правильную температуру в центре. Поэтому лучшим решением считается применение других способов пайки, например – инфракрасный нагрев.
Что такое BGA пайкой газовой фазой?
Также одним из лучших способов выступает пайка газовой фазой. Таким способом гарантируется равномерность нагрева и полное исключение риска перегрева от заданной температуры. Объясняется это работой в условиях бескислородной, полностью инертной среды. Этот метод специалисты также называют — «конденсационное оплавление».
Процессом используется специальный химикат (фторуглерод), который кипит при температуре около 215 градусов. Паяемые платы помещаются в рабочую камеру, в нижней части которой находится отстойник для нагреваемой жидкости. По мере нагрева производится пар, который конденсируется на любой поверхности, более прохладной.
Постепенно более холодная печатная плата нагревается с плавлением припоя до точки температуры кипения фторуглерода. В этой точке эффект конденсации пропадает, а специальный тепловой зонд подаёт сигнал на отключение источника тепла. Процесс завершается.
Паровая оболочка полностью инертна и тяжелее воздуха, поэтому весь кислород вытесняется из стыков, флюс воздействует непосредственно на стык, а не на процессы окисления. Допустимо использовать менее активные флюсы. Здесь пар проникает везде, окружает все объекты, промежутки между объектами и, что особенно важно — проникает под кристалл BGA. Вся плата и детали нагреваются равномерно со всех сторон.
Видео по теме: Чтение электронных схем функционально
Видеороликом ниже демонстрируется пример чтения электронной схемы с функциональной точки зрения. В частности, рассматривается принцип действия схематично так называемого симметричного мультивибратора. Такого рода модули часто применяются в электронике:
При помощи информации: AllGoodTechnology