BGA (Ball Grid Array) jootmine on elektroonikatööstuses laialdaselt kasutatav meetod integraallülituste paigaldamiseks trükkplaatidele (PCB). See meetod tagab kompaktsema ja usaldusväärsema ühenduse võrreldes traditsioonilise läbiva ava või pindpaigalduse tehnoloogiaga. BGA jootmise keerukus tekitab aga tootmisprotsessi käigus mitmesuguseid takistusi. Siin uurime BGA jootmise väljakutseid ja arutame tõhusaid strateegiaid nende lahendamiseks.
Mis on BGA jootmine?
BGA jootmine on tehnika, mis hõlmab integraallülituste pakettide kinnitamist PCB-le, kasutades jootekuule. Need jootekuulid on tavaliselt valmistatud pliipõhistest või pliivabadest sulamitest, olenevalt keskkonnaeeskirjadest ja erinõuetest. BGA pakett koosneb substraadist, mis toimib integraallülituse kandjana, ja jootekuulikestest, mis moodustavad elektrilised ja mehaanilised ühendused pakendi ja PCB vahel.
BGA-jootmise tähtsus elektroonikatööstuses
BGA jootmine mängib olulist rolli erinevate elektroonikaseadmete, nagu arvutid, nutitelefonid ja mängukonsoolid, tootmisel. Suurenenud nõudlus väiksema ja võimsama elektroonika järele on ajendanud BGA-pakettide kasutuselevõttu. Nende kompaktne suurus ja suur tihvtihedus muudavad need sobivaks täiustatud rakenduste jaoks, kus ruumi on vähe.
BGA jootmise väljakutsed
l Komponentide joondamine ja paigutus
BGA jootmise üks peamisi väljakutseid on tagada komponentide täpne joondamine ja paigutus PCB-le. Jootekuulikeste väiksus ja BGA-paketi tihe paigutus muudavad täpse positsioneerimise saavutamise keeruliseks. Vale joondamine montaažiprotsessi ajal võib põhjustada jootesildu, lahtisi ühendusi või pakendile mehaanilist pinget.
Selle väljakutse lahendamiseks kasutavad tootjad täiustatud tehnoloogiaid, nagu automatiseeritud optiline kontroll (AOI) ja röntgenikiirgus. AOI süsteemid kasutavad kaameraid ja pilditöötlusalgoritme, et kontrollida BGA komponentide õiget joondamist ja paigutust. Teisest küljest võimaldab röntgenülevaatus tootjatel näha PCB pinna alla ja tuvastada kõik kõrvalekalded või defektid, mis ei pruugi olla palja silmaga nähtavad.
l Jootepasta rakendus
Teine oluline väljakutse BGA jootmisel on jootepasta täpse ja järjepideva pealekandmine. Jootepasta (http://www.bestpcbs.com/blog/2022/08/why-solder-paste-became-dry-and-how-to-solve-this-problem/), jootesulami ja räbusti segu , kantakse PCB-padjadele enne BGA-paketi asetamist. Ebapiisav või liigne jootepasta võib põhjustada jootevigu, nagu ebapiisavad jooteühendused, jootetühjad või jootesild.
Selle väljakutse ületamiseks tuleb hoolikalt jälgida šablooni kujundust ja avade valikut. Sobiva paksuse ja õige suurusega avadega šabloonid tagavad jootepasta täpse sadestamise. Lisaks saavad tootjad kasutada jootepasta kontrollimise (SPI) süsteeme, et kontrollida kasutatud jootepasta kvaliteeti ja konsistentsi. Jootepasta, mida Best Technology kasutab, on SAC305 jootepasta.
l Temperatuuri profileerimine
Temperatuuriprofiil või, võib öelda, termojuhtimine, on BGA-jootmise puhul ülioluline, et tagada jootepasta õige tagasivool. Reflow protsess hõlmab PCB allutamist hoolikalt kontrollitud temperatuuriprofiilile, mis võimaldab jootepastal sulada, moodustada usaldusväärse ühenduse ja tahkuda. Ebapiisav temperatuuriprofiil võib põhjustada joote ebapiisava märgumise, mittetäieliku tagasivoolu või komponentide termilisi kahjustusi.
Tootjad peavad õige temperatuuriprofiili saavutamiseks optimeerima tagasivooluahju seadistust ja kalibreerimist. Termilise profileerimise tehnikad, nagu termopaaride ja andmesalvestajate kasutamine, aitavad jälgida ja kontrollida temperatuuri tagasivooluprotsessi ajal.
l Reflow protsess
Ümbervooluprotsess ise esitab BGA jootmisel väljakutseid. Leotustsooni, rambikiirusi ja tipptemperatuuri tuleb hoolikalt kontrollida, et vältida komponentide termilist pinget ja tagada joote õige tagasivool. Ebapiisav temperatuuri reguleerimine või ebaõiged kaldteekiirused võivad põhjustada jootevigu, nagu näiteks hauakivid, komponentide kõverdumine või tühimikud jootekohtades.
Tootjad peavad arvestama BGA paketi erinõuetega ja järgima komponentide tarnijate pakutavaid soovituslikke tagasivooluprofiile. Korralik jahutamine pärast tagasivoolu on samuti oluline termilise šoki vältimiseks ja jooteühenduste stabiilsuse tagamiseks.
l Ülevaatus ja kvaliteedikontroll
Ülevaatus ja kvaliteedikontroll on BGA-jootmise kriitilised aspektid, et tagada jooteühenduste töökindlus ja jõudlus. Automatiseeritud optilise kontrolli (AOI) süsteeme ja röntgenülevaatust kasutatakse tavaliselt selliste defektide tuvastamiseks nagu joote nihe, ebapiisav jootemärgumine, jootesildamine või tühimikud jootekohtades.
Lisaks visuaalsele kontrollimismeetoditele võivad mõned tootjad teha ristlõike analüüsi, mille käigus lõigatakse jooteproovi ja uuritakse seda mikroskoobi all. See analüüs annab väärtuslikku teavet jootekoha kvaliteedi kohta, nagu joote niisutamine, tühimike moodustumine või intermetalliliste ühendite olemasolu.
BGA jootmine esitab elektroonikatööstuses ainulaadseid väljakutseid, mis on peamiselt seotud erinevate teguritega. Nende väljakutsetega tõhusalt tegeledes saavad tootjad tagada BGA jooteühenduste töökindluse ja jõudluse, aidates kaasa kvaliteetsete elektroonikaseadmete tootmisele.