مثير للإعجاب

كيفية لحام صفائف شبكة الكرة

 كيفية لحام صفائف شبكة الكرة

للوهلة الأولى ، قد تبدو صفائف شبكة كرات اللحام صعبة حيث أن كرات اللحام التي يتم لحامها على PCB تقع بين هيكل BGA نفسه ولوحة الدائرة.

ومع ذلك ، فقد ثبت أن تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام BGAs يعمل بشكل جيد. قد تتطلب عملية اللحام والمجالات الأخرى لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تعديلًا طفيفًا ، ولكن تم العثور على فوائد استخدام BGAs كبيرة جدًا ، من حيث الموثوقية والأداء.

تم تقديم مجموعة Ball Grid Array ، BGA نتيجة لارتفاع عدد الدبوس في العديد من الرقائق بشكل ملحوظ. أصبحت المسامير الموجودة على الناقلات مثل Quad Flat Pack حساسة للغاية وسهلة التلف. كان توجيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا صعبًا نتيجة لقرب العديد من الخيوط. أدى استخدام الجزء السفلي بالكامل من الشريحة إلى حل مشكلات الكثافة على خيوط الرقاقة الهشة دفعة واحدة.

توفر مكونات BGA حلاً أفضل بكثير للعديد من اللوحات ، ولكن يجب توخي الحذر في عملية تجميع PCB عند لحام مكونات BGA لضمان أن يتم لحام BGA بشكل صحيح بحيث يتم عمل جميع المفاصل بشكل صحيح.

ما هي مصفوفة شبكة الكرة؟

تعد Ball Grid Array أو BGA حزمة مختلفة تمامًا عن تلك التي تستخدم المسامير ، مثل الحزمة المسطحة الرباعية. يتم ترتيب دبابيس حزمة BGA في نمط شبكي وهذا يؤدي إلى ظهور الاسم. بالإضافة إلى ذلك ، بدلاً من استخدام دبابيس الأسلاك التقليدية للوصلات ، يتم استخدام الفوط مع كرات اللحام بدلاً من ذلك. على لوحة الدوائر المطبوعة ، PCB ، التي سيتم تركيب مكونات BGA عليها ، توجد مجموعة مطابقة من الوسادات النحاسية لتوفير الاتصال المطلوب.

تقدم حزم BGA العديد من المزايا على منافسيها الرباعي المسطح ونتيجة لذلك يتم استخدامها بشكل متزايد لتصنيع الدوائر الإلكترونية:

  • تحسين تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور نتيجة لانخفاض كثافة المسار: أصبحت كثافات التتبع حول العديد من الحزم مثل الحزمة المسطحة الرباعية عالية جدًا نظرًا لقربها من المسامير. ينشر BGA جهات الاتصال على المساحة الكاملة للحزمة مما يقلل المشكلة بشكل كبير.
  • حزمة BGA قوية: تحتوي الحزم ، مثل الحزمة المسطحة الرباعية ، على دبابيس دقيقة جدًا ، ويمكن إتلافها بسهولة حتى من خلال التعامل الأكثر دقة. يكاد يكون من المستحيل إصلاحها بمجرد ثني المسامير بسبب طبقة الصوت الدقيقة جدًا. لا تعاني BGAs من هذا حيث يتم توفير التوصيلات بواسطة وسادات بها كرات لحام BGA يصعب إتلافها.
  • مقاومة حرارية أقل: توفر BGAs مقاومة حرارية أقل بين شريحة السيليكون نفسها من الأجهزة الرباعية المسطحة. هذا يسمح للحرارة المتولدة من الدائرة المتكاملة داخل الحزمة ليتم إخراجها من الجهاز على PCB بشكل أسرع وأكثر فعالية
  • تحسين الأداء عالي السرعة: حيث أن الموصلات موجودة على الجانب السفلي من حامل الرقاقة. هذا يعني أن العملاء المتوقعين داخل الشريحة أقصر. وفقًا لذلك ، تكون مستويات الحث غير المرغوب فيها أقل ، وبهذه الطريقة ، تستطيع أجهزة Ball Grid Array تقديم مستوى أعلى من الأداء من نظيراتها من QFP.

عملية لحام BGA

كانت إحدى المخاوف الأولية حول استخدام مكونات BGA هي قابليتها للحام وما إذا كان يمكن جعل مكونات لحام BGA موثوقة مثل أجهزة اللحام باستخدام أشكال اتصال أكثر تقليدية. نظرًا لأن الوسادات موجودة أسفل الجهاز وغير مرئية ، فمن الضروري التأكد من استخدام العملية الصحيحة وتم تحسينها بالكامل. التفتيش وإعادة العمل كانا أيضا من الشواغل.

لحسن الحظ ، أثبتت تقنيات لحام BGA أنها موثوقة للغاية ، وبمجرد إعداد العملية بشكل صحيح ، تكون موثوقية لحام BGA أعلى عادةً من تلك المستخدمة في العبوات المسطحة الرباعية. هذا يعني أن أي تجميع BGA يميل إلى أن يكون أكثر موثوقية. لذلك أصبح استخدامه الآن واسع الانتشار في كل من الإنتاج الضخم لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأيضًا تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور النموذجي حيث يتم تطوير الدوائر.

بالنسبة لعملية لحام BGA ، يتم استخدام تقنيات إعادة التدفق. والسبب في ذلك هو أن التجميع بأكمله يحتاج إلى أن يصل إلى درجة حرارة حيث يذوب اللحام تحت مكونات BGA نفسها. لا يمكن تحقيق ذلك إلا باستخدام تقنيات إعادة التدفق.

بالنسبة لحام BGA ، تحتوي كرات اللحام الموجودة على العبوة على كمية يتم التحكم فيها بعناية شديدة من اللحام ، وعند تسخينها في عملية اللحام ، يذوب اللحام. يتسبب التوتر السطحي في أن يثبت اللحام المنصهر العبوة في المحاذاة الصحيحة مع لوحة الدائرة ، بينما يبرد اللحام ويتصلب.

يتم اختيار تركيبة سبيكة اللحام ودرجة حرارة اللحام بعناية بحيث لا يذوب اللحام تمامًا ، ولكنه يظل شبه سائل ، مما يسمح لكل كرة بالبقاء منفصلة عن جيرانها.

التفتيش المشترك لحام بغا

يعد فحص BGA أحد مجالات عملية تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور الذي أثار قدرًا كبيرًا من الاهتمام عندما تم تقديم BGAs لأول مرة.

لا يمكن إجراء فحص BGA بالطريقة العادية باستخدام تقنيات بصرية مباشرة لأنه ، من الواضح تمامًا ، أن مفاصل اللحام تقع أسفل مكونات BGA وهي غير مرئية.

لقد خلق درجة كبيرة من عدم الارتياح بشأن التكنولوجيا عندما تم تقديمها لأول مرة وأجرى العديد من الشركات المصنعة اختبارات للتأكد من أنها كانت قادرة على لحام مكونات BGA بشكل مرض. تتمثل المشكلة الرئيسية في لحام مكونات BGA في أنه يجب تطبيق حرارة كافية لضمان ذوبان جميع الكرات الموجودة في الشبكة بشكل كافٍ بحيث يتم تصنيع كل مفصل لحام BGA بشكل مرض.

لا يمكن اختبار مفاصل اللحام بشكل كامل عن طريق فحص الأداء الكهربائي. في حين أن هذا الشكل من اختبار عملية لحام BGA سيكشف عن الموصلية في ذلك الوقت ، إلا أنه لا يعطي صورة كاملة لكيفية نجاح عملية لحام BGA. من الممكن ألا يتم عمل المفصل بشكل كافٍ وأنه سيفشل بمرور الوقت. لهذا فإن الوسيلة المرضية الوحيدة للاختبار هي شكل من أشكال فحص BGA باستخدام الأشعة السينية. هذا النوع من فحص BGA قادر على النظر من خلال الجهاز في المفصل الملحوم تحته. نتيجة الفحص الآلي بالأشعة السينية ، أصبحت AXI تقنية سائدة لفحص تجميعات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي تضمنت BGA. لحسن الحظ ، وجد أنه بمجرد إعداد ملف تعريف الحرارة لآلة اللحام بشكل صحيح ، يتم لحام مكونات BGA بشكل جيد للغاية وقليل من المشاكل مصادفة مع عملية لحام BGA.

إعادة صياغة BGA

كما هو متوقع ، ليس من السهل إعادة عمل تجميعات BGA ما لم تتوفر المعدات الصحيحة. إذا تم الاشتباه في وجود خلل في أحد مكونات BGA ، فمن الممكن إزالة الجهاز. يتم تحقيق ذلك عن طريق تسخين مكون BGA محليًا لإذابة اللحام الموجود تحته.

في عملية إعادة صياغة BGA ، يتم تحقيق التسخين غالبًا في محطة إعادة عمل متخصصة. يشتمل هذا على أداة تثبيت مزودة بسخان يعمل بالأشعة تحت الحمراء ومزدوجة حرارية لمراقبة درجة الحرارة وجهاز تفريغ لرفع العبوة. يلزم عناية كبيرة لضمان تسخين BGA وإزالته فقط. يجب أن تتأثر الأجهزة الأخرى القريبة بأقل قدر ممكن وإلا فقد تتضرر.

أثبتت تقنية BGA بشكل عام وخاصة عملية لحام BGA أنها ناجحة جدًا منذ أن تم تقديمها لأول مرة. هم الآن جزء لا يتجزأ من عملية تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور المستخدمة في معظم الشركات للإنتاج الضخم وللتجميع الأولي ثنائي الفينيل متعدد الكلور.


شاهد الفيديو: مرتبات ناشئين كرة القدم (قد 2021).