Высокоточная сборка печатной платы с шариковой решеткой Micro BGA

Услуга высокоточной сборки печатных плат с шариковой решеткой Micro BGA от Fanway сочетает в себе прецизионное оборудование для размещения, контролируемое термическое профилирование и 2D/3D рентгеновский контроль для обеспечения надежных паяных соединений под корпусом компонента. Точность размещения поддерживает BGA с малым шагом до 0,25 мм, а профили оплавления откалиброваны для предотвращения пустот, короблений и дефектов «голова в подушке». Услуга по производству печатных плат BGA включает оптимизацию компоновки печатных плат для маршрутизации BGA, поиск компонентов через авторизованные цепочки поставок и проверку после сборки на соответствие критериям приемки IPC-A-610. Для плат, требующих замены или модернизации компонентов, услуга обеспечивает снятие BGA, очистку контактных площадок, замену шариков и повторное присоединение с использованием контролируемых термических профилей.

Что такое сборка печатной платы BGA?

Сборка печатной платы BGA (Ball Grid Array) — это процесс установки компонентов Ball Grid Array на печатную плату с использованием технологии поверхностного монтажа. В отличие от традиционных корпусов с выводами по периметру, компоненты BGA имеют набор шариков припоя, расположенных в виде сетки на нижней стороне устройства. Во время сборки BGA помещается на припойные площадки и проходит через печь оплавления, где шарики припоя плавятся, образуя как электрические, так и механические соединения. Поскольку соединения скрыты под корпусом компонента, стандартный визуальный осмотр не может проверить качество пайки; Требуется рентгенологическое исследование.

Типы и использование корпусов BGA

Процесс сборки BGA

Процесс сборки печатной платы с высокоточной шариковой решеткой Micro BGA следует контролируемой последовательности, обеспечивающей надежность соединений:

1. Подготовка печатной платы и нанесение паяльной пасты.

Паяльная паста наносится на площадки печатной платы с помощью трафарета. Объем и выравнивание пасты имеют решающее значение; недостаточное количество пасты приводит к разрывам, а избыток пасты вызывает образование мостов.

2. Размещение BGA

Компонент BGA устанавливается на припаянные площадки с помощью автоматического оборудования для захвата и размещения с визуальным выравниванием. Точность размещения должна быть в пределах микронов, чтобы обеспечить совмещение каждого шарика припоя с соответствующей контактной площадкой.

3. Пайка оплавлением 

Собранная плата проходит через печь оплавления с контролируемым тепловым профилем. Профиль включает этапы предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения, каждый из которых откалиброван в соответствии с конкретным корпусом BGA и припоем (бессвинцовый SAC305 или эвтектический Sn63Pb37). Правильное профилирование предотвращает образование пустот, коробление и дефекты «голова в подушке».

4. Охлаждение и затвердевание 

Плата охлаждается с контролируемой скоростью для затвердевания паяных соединений. Быстрое охлаждение может вызвать стресс; медленное охлаждение может вызвать рост зерна. Скорость охлаждения зависит от материалов платы и компонентов.

5. Проверка 

Рентгеновский контроль обязателен для сборок BGA, поскольку стыки оптически скрыты. 2D-рентгенография позволяет получить изображение сверху вниз для определения формы и выравнивания суставов; 3D-рентген (КТ) обеспечивает изображения поперечного сечения для анализа пустот и обнаружения дефектов. Процент пустот измеряется в соответствии с критериями приемки IPC-A-610.

6. Вторичные процессы 

В зависимости от требований, после сборки BGA платы могут подвергаться очистке, нанесению защитного покрытия или функциональному тестированию.

Как мы контролируем и проверяем качество?

Высокоточная сборка печатной платы с шариковой решеткой Micro BGA представляет собой уникальные проблемы при проверке, поскольку паяные соединения скрыты. Fanway использует несколько методов проверки для проверки целостности соединений:

Рентгеновский контроль (2D и 3D) 

Рентген обеспечивает неразрушающее изображение всех паяных соединений BGA. Хорошие соединения выглядят одинаково круглыми и имеют одинаковый размер по всему массиву. Рентген выявляет пустоты, перемычки, отверстия, дефекты «голова в подушке» и недостаточное смачивание. Процент мочеиспускания рассчитывается и сравнивается с допустимыми пределами IPC-A-610.

Автоматизированный оптический контроль (АОИ) 

Хотя AOI не может видеть сквозь корпус BGA, он проверяет выравнивание компонентов, копланарность и окружающие паяные соединения. Он также проверяет наличие и правильную ориентацию BGA.

Внутрисхемное тестирование (ИКТ) 

ICT проверяет электрическое соединение BGA с печатной платой, проверяя наличие коротких замыканий, обрывов и корректируя значения компонентов.

Функциональное тестирование 

Собранная плата тестируется в рабочих условиях, чтобы подтвердить соответствие BGA спецификации.

Переделка и реболлинг BGA

Если компонент сборки печатной платы с шариковой решеткой High Precision Micro BGA неисправен или требует замены, доработка BGA выполняется с использованием специального оборудования и контролируемых термических профилей. Процесс включает в себя:

1. Удаление компонентов: Плата предварительно нагревается снизу, чтобы предотвратить коробление. Верхний нагреватель применяет локальный тепловой профиль для плавления шариков припоя. Вакуумная трубка поднимает компонент после расплавления припоя. Избегайте приложения усилий или поддевания компонента, чтобы предотвратить повреждение колодки.

2. Чистка подушек– Остатки припоя удаляются с площадок печатной платы с помощью демонтажной оплетки и флюса. Колодки очищаются и осматриваются на предмет повреждений.

3. Реболлинг– Для компонентов, которые будут использоваться повторно, старые шарики припоя удаляются и прикрепляются новые шарики припоя с помощью трафарета для реболлинга и оплавления. Компонент подвергается флюсу, выравнивается по трафарету и нагревается для прикрепления новых сфер.

3. Замена компонентов– Переработанный или новый компонент выравнивается по контактным площадкам печатной платы и оплавляется с использованием контролируемого термического профиля.

4. Проверка после ремонта– Рентгеновский контроль подтверждает, что доработка прошла успешно и новые соединения соответствуют критериям приемки.

Приложения

Высокоточная сборка печатной платы с шариковой решеткой Micro BGA необходима для приложений, требующих высокой плотности ввода-вывода, целостности сигнала и тепловых характеристик:

ИИ и высокопроизводительные вычисления: Графические процессоры, ускорители искусственного интеллекта и серверные процессоры используют большие пакеты FCBGA с тысячами соединений.

Телекоммуникации: Чипы основной полосы частот 5G, сетевые процессоры и коммутационные ASIC требуют BGA с мелким шагом для высокоскоростной передачи данных.

Медицинские приборы: В диагностическом оборудовании, мониторах пациентов и портативных медицинских инструментах BGA используется для компактной и надежной электроники.

Промышленный контроль: ПЛК, приводы двигателей и контроллеры автоматизации используют BGA для функций обработки и связи.

Бытовая электроника: Смартфоны, планшеты и носимые устройства используют микро BGA для создания компактных конструкций.

Почему Fanway для сборки печатных плат BGA?

Возможность точного размещения

Оборудование для размещения Fanway поддерживает BGA с малым шагом до 0,25 мм, а визуальное выравнивание гарантирует, что каждый шарик припоя будет совмещен с контактной площадкой. Точность размещения поддерживается за счет автоматической калибровки и обратной связи в реальном времени.

Контролируемое профилирование перекомпоновки

Печи оплавления с многозонным контролем температуры обеспечивают точные температурные профили для различных типов корпусов BGA и припоев. Профили разрабатываются и проверяются для каждой сборки, чтобы предотвратить образование пустот и коробление.

рентгеновский контроль 

Системы рентгеновского контроля 2D и 3D проверяют качество соединения каждого BGA на каждой плате. Процент мочеиспускания измеряется и документируется.

Переделка и реболлинг BGA 

Fanway предоставляет услуги по снятию BGA, очистке, замене шариков и замене BGA, используя специальные ремонтные станции с оптикой разделенного обзора и контролируемыми тепловыми профилями. Доработка выполнена по стандартам IPC-7711/7721.

Комплексное обслуживание 

Fanway предоставляет комплексные услуги по сборке печатных плат BGA через единую точку контакта, начиная с оптимизации компоновки печатных плат для маршрутизации BGA и заканчивая поиском компонентов, сборкой, проверкой и доработкой.

Сертификаты 

Fanway имеет сертификаты ISO9001, ISO13485 и IATF16949, а процессы сборки соответствуют стандартам IPC-A-610 и IPC-7095.

Общие часто задаваемые вопросы

Вопрос: Каков минимальный шаг BGA, который может собрать компания Fanway?
О: Fanway поддерживает сборку BGA с шагом до 0,25 мм. Стандартные шаги включают 1,0 мм, 0,8 мм, 0,65 мм, 0,5 мм и 0,4 мм.

Вопрос: Какие проверки проводятся на сборках BGA?
О: Рентгеновский контроль (2D и 3D) обязателен для всех сборок BGA. Процент мочеиспускания измеряется по критериям IPC-A-610. При необходимости также выполняются AOI, ICT и функциональное тестирование.

Вопрос: Может ли Fanway переделать вышедший из строя BGA?
А: Да. Fanway обеспечивает удаление BGA, очистку контактных площадок, замену шариков и замену с помощью специальных паяльных станций с контролируемыми термическими профилями. Доработка выполнена по стандартам IPC-7711/7721.

Вопрос: Каково типичное время выполнения сборки печатной платы BGA?
О: Прототипы BGA-сборок обычно доставляются в течение 5–7 рабочих дней. Объемные заказы планируются в зависимости от наличия компонентов и сложности платы.

Вопрос: Какие типы пакетов BGA поддерживает Fanway?
О: Fanway поддерживает пакеты PBGA, CBGA, FCBGA и micro BGA. Поставка компонентов осуществляется через авторизованные цепочки поставок, чтобы гарантировать подлинность.