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Introducción al dominio del arte de la soldadura BGA La mejor tecnología

Junio 03, 2023

La soldadura BGA (Ball Grid Array) es un método ampliamente utilizado en la industria de fabricación de productos electrónicos para montar circuitos integrados en placas de circuito impreso (PCB). Este método proporciona una conexión más compacta y fiable en comparación con la tecnología tradicional de montaje en superficie o de orificio pasante. Sin embargo, la complejidad de la soldadura BGA plantea varios obstáculos durante el proceso de fabricación. En este documento, exploraremos los desafíos que enfrenta la soldadura BGA y discutiremos estrategias efectivas para abordarlos.

¿Qué es la soldadura BGA?

La soldadura BGA es una técnica que implica la unión de paquetes de circuitos integrados a una PCB mediante una matriz de bolas de soldadura. Estas bolas de soldadura generalmente están hechas de aleaciones con base de plomo o sin plomo, según las regulaciones ambientales y los requisitos específicos. El paquete BGA consta de un sustrato, que actúa como portador del circuito integrado, y las bolas de soldadura que forman las conexiones eléctricas y mecánicas entre el paquete y la PCB.

La importancia de la soldadura BGA en la fabricación de productos electrónicos

La soldadura BGA juega un papel fundamental en la fabricación de varios dispositivos electrónicos, como computadoras, teléfonos inteligentes y consolas de juegos. La mayor demanda de dispositivos electrónicos más pequeños y potentes ha impulsado la adopción de paquetes BGA. Su tamaño compacto y alta densidad de pines los hacen adecuados para aplicaciones avanzadas donde el espacio es limitado.

Retos a los que se enfrenta la soldadura BGA

yo   Alineación y colocación de componentes

Uno de los principales desafíos en la soldadura BGA es garantizar la alineación y colocación precisas de los componentes en la PCB. El tamaño pequeño de las bolas de soldadura y el diseño denso del paquete BGA dificultan lograr un posicionamiento preciso. La desalineación durante el proceso de ensamblaje puede provocar puentes de soldadura, conexiones abiertas o tensión mecánica en el paquete.

Para hacer frente a este desafío, los fabricantes emplean tecnologías avanzadas como la inspección óptica automatizada (AOI) y la inspección por rayos X. Los sistemas AOI utilizan cámaras y algoritmos de procesamiento de imágenes para verificar la correcta alineación y ubicación de los componentes BGA. La inspección por rayos X, por otro lado, permite a los fabricantes ver debajo de la superficie de la PCB y detectar cualquier desalineación o defecto que no sea visible a simple vista.

 

yo   Aplicación de pasta de soldadura

Otro desafío importante en la soldadura BGA es lograr una aplicación de pasta de soldadura precisa y consistente. Pasta de soldadura (http://www.bestpcbs.com/blog/2022/08/why-solder-paste-became-dry-and-how-to-solve-this-problem/), una mezcla de aleación de soldadura y fundente , se aplica a las almohadillas de PCB antes de colocar el paquete BGA. Una soldadura en pasta inadecuada o excesiva puede provocar defectos en la soldadura, como uniones de soldadura insuficientes, huecos de soldadura o puentes de soldadura.

Para superar este desafío, se debe prestar mucha atención al diseño de la plantilla y la selección de la apertura. Los esténciles con el grosor adecuado y las aberturas del tamaño adecuado aseguran una deposición precisa de la soldadura en pasta. Además, los fabricantes pueden emplear sistemas de inspección de soldadura en pasta (SPI) para verificar la calidad y consistencia de la soldadura en pasta aplicada. La soldadura en pasta que utiliza Best Technology es la soldadura en pasta SAC305.

yo   Perfilado de temperatura

El perfilado de temperatura, o podemos decir la gestión térmica, es crucial en la soldadura BGA para garantizar el reflujo adecuado de la soldadura en pasta. El proceso de reflujo implica someter la PCB a un perfil de temperatura cuidadosamente controlado, lo que permite que la soldadura en pasta se derrita, forme una unión confiable y se solidifique. Un perfil de temperatura inadecuado puede provocar una humectación insuficiente de la soldadura, un reflujo incompleto o daños térmicos en los componentes.

Los fabricantes deben optimizar la configuración y calibración del horno de reflujo para lograr el perfil de temperatura correcto. Las técnicas de perfilado térmico, como el uso de termopares y registradores de datos, ayudan a monitorear y controlar la temperatura durante el proceso de reflujo. 

yo   Proceso de reflujo

El proceso de reflujo en sí presenta desafíos en la soldadura BGA. La zona de remojo, las tasas de rampa y la temperatura máxima deben controlarse cuidadosamente para evitar el estrés térmico en los componentes y garantizar un reflujo de soldadura adecuado. Un control de temperatura inadecuado o velocidades de rampa incorrectas pueden provocar defectos en la soldadura, como tombstoning, deformación de componentes o vacíos en las uniones de soldadura.

Los fabricantes deben considerar los requisitos específicos del paquete BGA y seguir los perfiles de reflujo recomendados proporcionados por los proveedores de componentes. El enfriamiento adecuado después del reflujo también es esencial para evitar el choque térmico y garantizar la estabilidad de las juntas de soldadura.

yo   Inspección y Control de Calidad

La inspección y el control de calidad son aspectos críticos de la soldadura BGA para garantizar la confiabilidad y el rendimiento de las juntas de soldadura. Los sistemas de inspección óptica automatizada (AOI) y la inspección por rayos X se usan comúnmente para detectar defectos como desalineación, humectación de soldadura insuficiente, puentes de soldadura o vacíos en las uniones de soldadura.

Además de las técnicas de inspección visual, algunos fabricantes pueden realizar análisis transversales, en los que se corta una muestra de unión de soldadura y se examina bajo un microscopio. Este análisis proporciona información valiosa sobre la calidad de la unión de soldadura, como la humectación de la soldadura, la formación de vacíos o la presencia de compuestos intermetálicos.

La soldadura BGA presenta desafíos únicos en la fabricación de productos electrónicos, principalmente relacionados con varios factores. Al abordar estos desafíos de manera efectiva, los fabricantes pueden garantizar la confiabilidad y el rendimiento de las uniones de soldadura BGA, contribuyendo a la producción de dispositivos electrónicos de alta calidad.


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