مقدمه‌ای بر مزایا و معایببرد مدار چاپی BGAتخته
برد مدار چاپی (PCB) آرایه شبکه توپی (BGA) یک بسته PCB با نصب سطحی است که به طور خاص برای مدارهای مجتمع طراحی شده است. بردهای BGA در کاربردهایی استفاده می‌شوند که نصب سطحی دائمی است، به عنوان مثال، در دستگاه‌هایی مانند ریزپردازنده‌ها. این بردهای مدار چاپی یکبار مصرف هستند و قابل استفاده مجدد نیستند. بردهای BGA نسبت به بردهای مدار چاپی معمولی پین‌های اتصال بیشتری دارند. هر نقطه روی برد BGA را می‌توان به طور مستقل لحیم کرد. کل اتصالات این بردهای مدار چاپی به شکل یک ماتریس یا شبکه سطحی یکنواخت پخش شده‌اند. این بردهای مدار چاپی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به جای استفاده فقط از ناحیه جانبی، می‌توان به راحتی از کل قسمت زیرین استفاده کرد.
پین‌های یک بسته BGA بسیار کوتاه‌تر از یک PCB معمولی هستند زیرا فقط شکل محیطی دارند. به همین دلیل، عملکرد بهتری در سرعت‌های بالاتر ارائه می‌دهند. جوشکاری BGA نیاز به کنترل دقیق دارد و اغلب توسط ماشین‌های خودکار هدایت می‌شود. به همین دلیل است که دستگاه‌های BGA برای نصب سوکت مناسب نیستند.
فناوری لحیم کاری بسته بندی BGA
برای لحیم کاری بسته BGA به برد مدار چاپی از یک کوره reflow استفاده می‌شود. هنگامی که ذوب شدن توپ‌های لحیم در داخل کوره آغاز می‌شود، کشش روی سطح توپ‌های مذاب، بسته را در موقعیت واقعی خود روی PCB تراز نگه می‌دارد. این فرآیند تا زمانی که بسته از کوره خارج شود، خنک شود و جامد شود، ادامه می‌یابد. برای داشتن اتصالات لحیم بادوام، یک فرآیند لحیم کاری کنترل شده برای بسته BGA بسیار ضروری است و باید به دمای مورد نیاز برسد. هنگامی که از تکنیک‌های لحیم کاری مناسب استفاده می‌شود، هرگونه احتمال اتصال کوتاه نیز از بین می‌رود.
مزایای بسته‌بندی BGA
بسته‌بندی BGA مزایای زیادی دارد، اما تنها مزایای برتر آن در زیر شرح داده شده است.
۱. بسته‌بندی BGA به طور موثر از فضای PCB استفاده می‌کند: استفاده از بسته‌بندی BGA منجر به استفاده از اجزای کوچکتر و فضای اشغالی کمتر می‌شود. این بسته‌بندی‌ها همچنین به صرفه‌جویی در فضای کافی برای سفارشی‌سازی در PCB کمک می‌کنند و در نتیجه کارایی آن را افزایش می‌دهند.
۲. بهبود عملکرد الکتریکی و حرارتی: اندازه بسته‌های BGA بسیار کوچک است، بنابراین این PCBها گرمای کمتری را دفع می‌کنند و فرآیند دفع گرما به راحتی قابل اجرا است. هر زمان که یک ویفر سیلیکونی در بالا نصب شود، بیشتر گرما مستقیماً به شبکه توپی منتقل می‌شود. با این حال، با نصب قالب سیلیکونی در پایین، قالب سیلیکونی به بالای بسته متصل می‌شود. به همین دلیل است که بهترین انتخاب برای فناوری خنک‌کننده در نظر گرفته می‌شود. هیچ پین خم‌شونده یا شکننده‌ای در بسته BGA وجود ندارد، بنابراین دوام این PCBها افزایش می‌یابد و در عین حال عملکرد الکتریکی خوبی را نیز تضمین می‌کند.
۳. بهبود سود تولید از طریق لحیم‌کاری بهبود یافته: پدهای بسته‌های BGA به اندازه کافی بزرگ هستند که لحیم‌کاری و جابجایی آنها را آسان می‌کند. بنابراین، سهولت جوشکاری و جابجایی، تولید آن را بسیار سریع می‌کند. پدهای بزرگتر این PCBها نیز در صورت نیاز می‌توانند به راحتی دوباره ساخته شوند.
۴. کاهش خطر آسیب: بسته BGA به صورت لحیم‌کاری شده در حالت جامد است، بنابراین دوام و ماندگاری بالایی را در هر شرایطی فراهم می‌کند.
از ۵. کاهش هزینه‌ها: مزایای فوق به کاهش هزینه بسته‌بندی BGA کمک می‌کند. استفاده کارآمد از بردهای مدار چاپی فرصت‌های بیشتری را برای صرفه‌جویی در مواد و بهبود عملکرد ترموالکتریک فراهم می‌کند و به تضمین کیفیت بالای قطعات الکترونیکی و کاهش نقص‌ها کمک می‌کند.
معایب بسته‌بندی BGA
در ادامه به برخی از معایب پکیج‌های BGA اشاره شده است که به تفصیل شرح داده شده‌اند.
۱. فرآیند بازرسی بسیار دشوار است: بازرسی مدار در طول فرآیند لحیم کاری قطعات به بسته BGA بسیار دشوار است. بررسی هرگونه نقص احتمالی در بسته BGA بسیار دشوار است. پس از لحیم کاری هر قطعه، خواندن و بازرسی بسته دشوار است. حتی اگر در طول فرآیند بررسی خطایی پیدا شود، رفع آن دشوار خواهد بود. بنابراین، برای تسهیل بازرسی، از فناوری‌های بسیار گران‌قیمت سی‌تی‌اسکن و اشعه ایکس استفاده می‌شود.
۲. مشکلات مربوط به قابلیت اطمینان: بسته‌های BGA مستعد تنش هستند. این شکنندگی به دلیل تنش خمشی است. این تنش خمشی باعث ایجاد مشکلات مربوط به قابلیت اطمینان در این بردهای مدار چاپی می‌شود. اگرچه مشکلات مربوط به قابلیت اطمینان در بسته‌های BGA نادر است، اما احتمال آن همیشه وجود دارد.
فناوری RayPCB بسته‌بندی‌شده با BGA
رایج‌ترین فناوری مورد استفاده برای اندازه بسته BGA که توسط RayPCB استفاده می‌شود، 0.3 میلی‌متر است و حداقل فاصله‌ای که باید بین مدارها وجود داشته باشد، 0.2 میلی‌متر است. حداقل فاصله بین دو بسته BGA مختلف (در صورت حفظ فاصله 0.2 میلی‌متر). با این حال، اگر الزامات متفاوت است، لطفاً برای تغییرات در جزئیات مورد نیاز با RAYPCB تماس بگیرید. فاصله اندازه بسته BGA در شکل زیر نشان داده شده است.
بسته‌بندی BGA آینده
غیرقابل انکار است که بسته‌بندی BGA در آینده بازار محصولات الکتریکی و الکترونیکی را هدایت خواهد کرد. آینده بسته‌بندی BGA روشن است و برای مدتی طولانی در بازار خواهد بود. با این حال، سرعت فعلی پیشرفت فناوری بسیار سریع است و انتظار می‌رود در آینده نزدیک نوع دیگری از برد مدار چاپی وجود داشته باشد که از بسته‌بندی BGA کارآمدتر باشد. با این حال، پیشرفت‌های فناوری، تورم و مسائل مربوط به هزینه را نیز به دنیای الکترونیک وارد کرده است. بنابراین، فرض بر این است که بسته‌بندی BGA به دلیل مقرون به صرفه بودن و دوام، در صنعت الکترونیک بسیار مورد توجه قرار خواهد گرفت. علاوه بر این، انواع مختلفی از بسته‌بندی‌های BGA وجود دارد و تفاوت در انواع آنها، اهمیت بسته‌بندی‌های BGA را افزایش می‌دهد. به عنوان مثال، اگر برخی از انواع بسته‌بندی‌های BGA برای محصولات الکترونیکی مناسب نباشند، از انواع دیگر بسته‌بندی‌های BGA استفاده خواهد شد.