מבוא ליתרונות ולחסרונות שלPCB BGAלוּחַ

לוח מעגלים מודפסים (PCB) מסוג Ball Grid Array (BGA) הוא לוח מעגל מודפס (PCB) המורכב משטחית, שתוכנן במיוחד עבור מעגלים משולבים. לוחות BGA משמשים ביישומים בהם ההרכבה המשטחית היא קבועה, למשל, במכשירים כמו מיקרו-מעבדים. אלו לוחות מעגלים מודפסים חד פעמיים ולא ניתן לעשות בהם שימוש חוזר. ללוחות BGA יש יותר פיני חיבור מאשר ללוחות מודפסים רגילים. כל נקודה בלוח BGA ניתנת להלחמה באופן עצמאי. כל החיבורים של לוחות המודפסים הללו מפוזרים בצורת מטריצה ​​אחידה או רשת פני שטח. לוחות מודפסים אלה מתוכננים כך שניתן להשתמש בקלות בכל החלק התחתון במקום להשתמש רק באזור ההיקפי.

הפינים של חבילת BGA קצרים בהרבה ממעגל מודפס רגיל מכיוון שיש לו צורה היקפית בלבד. מסיבה זו, הוא מספק ביצועים טובים יותר במהירויות גבוהות יותר. ריתוך BGA דורש בקרה מדויקת ולעתים קרובות מונחה על ידי מכונות אוטומטיות. זו הסיבה שמכשירי BGA אינם מתאימים להרכבה בשקעים.

טכנולוגיית הלחמה אריזת BGA

תנור הלחמה חוזר (reflow) משמש להלחמת מארז ה-BGA ללוח המעגלים המודפסים. כאשר מתחילה התכת כדורי ההלחמה בתוך התנור, המתח על פני הכדורים המותכים שומר על המארז מיושר במיקומו בפועל על גבי המעגל המודפס. תהליך זה נמשך עד שהמארז מוצא מהתנור, מתקרר ומתמצק. על מנת לקבל חיבורי הלחמה עמידים, תהליך הלחמה מבוקר עבור מארז ה-BGA הוא הכרחי ביותר וחייב להגיע לטמפרטורה הנדרשת. כאשר משתמשים בטכניקות הלחמה נכונות, זה גם מבטל כל אפשרות לקצר חשמלי.

יתרונות אריזת BGA

ישנם יתרונות רבים לאריזות BGA, אך רק היתרונות המובילים מפורטים להלן.

1. אריזות BGA משתמשות ביעילות בשטח המעגל המודפס: השימוש באריזות BGA מוביל את השימוש ברכיבים קטנים יותר ובשטח קטן יותר. אריזות אלו גם עוזרות לחסוך מספיק מקום להתאמה אישית במעגל המודפס, ובכך מגבירות את יעילותו.

2. ביצועים חשמליים ותרמיים משופרים: גודלם של חבילות BGA קטן מאוד, כך שמעגלים מודפסים אלה מפזרים פחות חום ותהליך הפיזור קל ליישום. כאשר פרוסת סיליקון מורכבת על גבי, רוב החום מועבר ישירות לרשת הכדורים. עם זאת, כאשר שבב הסיליקון מורכב בתחתית, שבב הסיליקון מתחבר לחלק העליון של המארז. זו הסיבה שהוא נחשב לבחירה הטובה ביותר לטכנולוגיית קירור. אין פינים ניתנים לכיפוף או שבירים במארז BGA, כך שעמידותם של מעגלים מודפסים אלה מוגברת תוך הבטחת ביצועים חשמליים טובים.

3. שיפור רווחי הייצור באמצעות הלחמה משופרת: פדי ה-BGA גדולים מספיק כדי להקל על ההלחמה והטיפול בהם. לכן, קלות הריתוך והטיפול הופכות את הייצור למהיר מאוד. ניתן גם לעבד בקלות את הפדי הגדולים יותר של מעגלים מודפסים אלה במידת הצורך.

4. הפחתת הסיכון לנזק: חבילת ה-BGA מולחמת במצב מוצק, ובכך מספקת עמידות חזקה ועמידות בכל מצב.

מתוך 5. הפחתת עלויות: היתרונות הנ"ל מסייעים בהפחתת עלות אריזת BGA. השימוש היעיל בלוחות מעגלים מודפסים מספק הזדמנויות נוספות לחיסכון בחומרים ולשיפור הביצועים התרמואלקטריים, ובכך מסייע להבטיח אלקטרוניקה באיכות גבוהה ולהפחית פגמים.

חסרונות של אריזת BGA

להלן מספר חסרונות של חבילות BGA, המתוארות בפירוט.

1. תהליך הבדיקה קשה מאוד: קשה מאוד לבדוק את המעגל במהלך תהליך הלחמת הרכיבים למארז ה-BGA. קשה מאוד לבדוק אם קיימות תקלות פוטנציאליות במארז ה-BGA. לאחר הלחמת כל רכיב, קשה לקרוא ולבדוק את המארז. גם אם תימצא שגיאה כלשהי במהלך תהליך הבדיקה, יהיה קשה לתקן אותה. לכן, כדי להקל על הבדיקה, נעשה שימוש בטכנולוגיות יקרות מאוד של סריקת CT ורנטגן.

2. בעיות אמינות: מארזי BGA רגישים למאמץ. שבירות זו נובעת ממאמץ כיפוף. מאמץ כיפוף זה גורם לבעיות אמינות במעגלים מודפסים אלה. למרות שבעיות אמינות הן נדירות במארזי BGA, האפשרות הזו תמיד קיימת.

טכנולוגיית RayPCB ארוזה של BGA

הטכנולוגיה הנפוצה ביותר עבור גודל חבילת BGA בה משתמשת RayPCB היא 0.3 מ"מ, והמרחק המינימלי שחייב להיות בין המעגלים נשמר על 0.2 מ"מ. מרווח מינימלי בין שני חבילות BGA שונות (אם נשמר על 0.2 מ"מ). עם זאת, אם הדרישות שונות, אנא צרו קשר עם RAYPCB לקבלת שינויים בפרטים הנדרשים. המרחק בין גודל חבילת ה-BGA מוצג באיור למטה.

אריזות BGA עתידיות

אין להכחיש שאריזות BGA יובילו את שוק המוצרים החשמליים והאלקטרוניים בעתיד. עתיד אריזות ה-BGA איתן והן יהיו בשוק עוד זמן רב. עם זאת, קצב ההתקדמות הטכנולוגית הנוכחי מהיר מאוד, וצפוי שבעתיד הקרוב יהיה סוג אחר של מעגל מודפס יעיל יותר מאריזות BGA. עם זאת, ההתקדמות הטכנולוגית הביאה גם אינפלציה ובעיות עלויות לעולם האלקטרוניקה. לכן, ההנחה היא שאריזות BGA יתפקדו רבות בתעשיית האלקטרוניקה מסיבות של עלות-תועלת ועמידות. בנוסף, ישנם סוגים רבים של חבילות BGA, וההבדלים בסוגים שלהם מגדילים את חשיבותן של חבילות BGA. לדוגמה, אם סוגים מסוימים של חבילות BGA אינם מתאימים למוצרים אלקטרוניים, ייעשה שימוש בסוגים אחרים של חבילות BGA.