Was ist eine BGA-Baugruppe?
Die BGA-Montage bezeichnet den Prozess der Aufbringung eines Ball Grid Array (BGA) auf eine Leiterplatte mittels Reflow-Löten. Ein BGA ist ein oberflächenmontiertes Bauelement, das eine Anordnung von Lötperlen zur elektrischen Verbindung nutzt. Beim Durchlaufen des Reflow-Ofens schmelzen diese Lötperlen und bilden so die elektrischen Verbindungen.
Definition von BGA
BGA: Ball Grid Array
Klassifizierung von BGA
PBGA: KunststoffBGA, kunststoffgekapseltes BGA
CBGA: BGA für keramische BGA-Gehäuse
CCGA: Keramiksäule BGA Keramiksäule
BGA-Gehäuse in Form
TBGA: BGA-Band mit Kugelgittersäule
Schritte der BGA-Montage
Der BGA-Montageprozess umfasst typischerweise die folgenden Schritte:
Leiterplattenvorbereitung: Die Leiterplatte wird vorbereitet, indem Lötpaste auf die Lötpads aufgetragen wird, auf denen die BGA-Bauteile montiert werden. Die Lötpaste ist eine Mischung aus Lötlegierungspartikeln und Flussmittel, die den Lötprozess unterstützt.
Platzierung von BGAs: Die BGAs, die aus dem integrierten Schaltkreischip mit Lötperlen auf der Unterseite bestehen, werden auf die vorbereitete Leiterplatte platziert. Dies geschieht üblicherweise mithilfe von automatisierten Bestückungsautomaten oder anderen Montageanlagen.
Reflow-Löten: Die bestückte Leiterplatte mit den platzierten BGAs wird anschließend durch einen Reflow-Ofen geführt. Der Ofen erhitzt die Leiterplatte auf eine bestimmte Temperatur, die die Lötpaste schmilzt. Dadurch verschmelzen die Lötperlen der BGAs und stellen elektrische Verbindungen mit den Lötpads der Leiterplatte her.
Abkühlung und Prüfung: Nach dem Reflow-Löten wird die Leiterplatte abgekühlt, um die Lötstellen zu verfestigen. Anschließend wird sie auf Fehler wie Fehlausrichtungen, Kurzschlüsse oder Unterbrechungen geprüft. Hierfür kann eine automatisierte optische Inspektion (AOI) oder eine Röntgenprüfung eingesetzt werden.
Sekundärprozesse: Je nach den spezifischen Anforderungen können nach der BGA-Montage zusätzliche Prozesse wie Reinigung, Prüfung und Schutzlackierung durchgeführt werden, um die Zuverlässigkeit und Qualität des Endprodukts zu gewährleisten.
Vorteile der BGA-Bestückung
BGA Ball Grid Array
EBGA 680L
LBGA 160L
PBGA 217L Kunststoff-Ball-Grid-Array
SBGA 192L
TSBGA 680L
CLCC
CNR
CPGA Keramik-Pin-Gitter
DIP Dual Inline Package
DIP-Lasche
FBGA
1. Geringer Platzbedarf
Das BGA-Gehäuse besteht aus dem Chip, den Verbindungsleitungen, einem dünnen Substrat und einer Verkapselungsabdeckung. Es gibt nur wenige freiliegende Bauteile und die Anzahl der Anschlüsse ist minimal. Die Gesamthöhe des Chips auf der Leiterplatte kann bis zu 1,2 Millimeter betragen.
2. Robustheit
BGA-Gehäuse sind äußerst robust. Im Gegensatz zu QFP-Gehäusen mit einem Rastermaß von 20 mil besitzt BGA keine Pins, die sich verbiegen oder brechen können. Die Entfernung von BGA-Gehäusen erfordert in der Regel den Einsatz einer BGA-Rework-Station bei hohen Temperaturen.
3. Geringere parasitäre Induktivität und Kapazität
Dank kurzer Pins und geringer Bauhöhe weist die BGA-Gehäusekonstruktion eine niedrige parasitäre Induktivität und Kapazität auf, was zu hervorragenden elektrischen Eigenschaften führt.
4. Vergrößerter Stauraum
Im Vergleich zu anderen Gehäusetypen benötigt das BGA-Gehäuse nur ein Drittel des Volumens und etwa die 1,2-fache Chipfläche. Speicher- und Betriebssysteme mit BGA-Gehäuse erreichen eine mehr als 2,1-fache Steigerung der Speicherkapazität und Betriebsgeschwindigkeit.
5. Hohe Stabilität
Durch die direkte Pin-Ausführung vom Chipzentrum im BGA-Gehäuse werden die Übertragungswege für verschiedene Signale effektiv verkürzt. Dies reduziert die Signaldämpfung und verbessert Reaktionsgeschwindigkeit und Störfestigkeit. Dadurch wird die Stabilität des Produkts erhöht.
6. Gute Wärmeableitung
BGA bietet eine ausgezeichnete Wärmeableitungsleistung, wobei sich die Chiptemperatur im Betrieb der Umgebungstemperatur annähert.
7. Praktisch für Nachbearbeitungen
Die Pins des BGA-Gehäuses sind übersichtlich an der Unterseite angeordnet, wodurch beschädigte Stellen leicht zu finden und zu entfernen sind. Dies erleichtert die Nachbearbeitung von BGA-Chips.
8. Vermeidung von Verkabelungschaos
Das BGA-Gehäuse ermöglicht die zentrale Anordnung vieler Strom- und Masseanschlüsse, während die I/O-Anschlüsse am Rand positioniert werden. Durch das Vorverdrahten auf dem BGA-Substrat lässt sich eine unübersichtliche Verdrahtung der I/O-Anschlüsse vermeiden.
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