La tecnología BGA se puede clasificar en diferentes familias dependiendo de los pines, la uticacion o bien la separación de las terminales conocidas como pitch.
En el encapsulado SOIC que se traduce del ingles Small Outline Integrated Circuit es como lo dice un circuito integrado con un contorno pequeño y terminales tipo ala de gaviota en dos lados.
Por otro lado los QFP traducido también del ingleés Quad Flat Pack, son cuadrados, tienen terminales en ala de gaviota pero en los 4 lados.
Mientras que los BGA que significa Ball Grid Array tienen pines de soldadura en forma de bolas de estaño, éstas se ubican en la parte inferior del componente. Cuentan con toda la superficie del integrado y elimina la complicación en pitch que sean demasiado finas, la soldadura no se aprecia a simple vista porque se encuentra abajo del dispositivo.
Principales ventajas de los BGA
- Tiene mejor capacidad de entradas y salidas
- Las bolas de estaño son más resistentes que los pines ó ala de gaviota de un QFP
- Son más pequeñas y el footprint lo es de igual manera
- Incrementa la funcionalidad
- Contribuye a la mejora de las características tanto térmicas como de señal
- Es compatible con sistemas de emplazamiento y ensamblaje
- Tiene mayor tolerancia al dealineamiento
- Es menos susceptible a los problemas de coplanariedad
- Al momento de la soldadura las bolas de estaño se autoalinean
Principales desventajas
- Tiene dificultad en el acceso de las cuntas de soldadura cuando hay que revisarlo
- No son visibles a la primera, solamente se ven las filas de bolas de estaño exteriores por lo que los componentes dificultan el resto de la vista.
- Para realizar una inspección completa posterior a una soldadura se necesitan rayos.
Configuraciones de las bolas de soldadura
**Especificaciones:
Ball Pitch
Fine-Pitch–0.5mm, 0.75mm, 0.8mm
Standard– 1.0mm, 1.27mm, 1.5mm
Ball Alignment
Full Grid, Perimeter Rows and Staggered
Ball Diameter
Pitch = 1.27mm&1.5mm Diameter = 0.75mm
Pitch = 1.0mm, Diameter = 0.6mm
Pitch = 0.8mm, Diameter = 0.5mm
Pitch = 0.5mm – 0.75mm Diameter = 0.4mm
Horneado previo al ensamblaje
Recomendado para hornear durante 24 horas a 125 ° C para evitar la delaminación y fenómenos de "palomitas de maíz" en plástico BGA
Opciones de empaque
Estándar: Bandejas
Opcional: Cinta y carrete
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Inspecciones de soldaduras
Para realizar una inspección de un BGA que ha sido previamente soldado, se realiza con una cámara de precisión capaz de observar bolas soldadas y determina la no presencia de puentes de soldadura.
Cuando se inspecciona por medio de rayos X, se puede valorar de manera visual los cortocircuitos, si se han perdido bolas, si existen vías rellenas e incluso abiertas si la soldadura no logra mojar todo el pad.
Proceso LLP (Leadless Leadframe Package) es el que consiste en el empaquetado de bajo perfil, en donde los contactos se sitúan en la periferia inferior del componente, tambien en simple y doble fila o en dos o cuatro lados.
Ventajas del LLP
- Tiene baja resistencia térmica
- Reduce notablemente los parásitos electrónicos
- A su vez reduce el área requerida para el montaje en la PCB
- Tiene menos altura y mayor masa
- Mejora de forma considerable la velocidad del chip
Circuitos integrados SMD
Son parte de la miniaturización ya que incorporan mayor número de funciones en el mismo chip. Se destaca que tienen mayor número de terminales, así como mayor tamaño en dimensiones pero tiene una menor ocupación de la placa, tiene menor distancia de separación entre una y otra termina y mayor variedad de encapsulados.
Algunas tecnologías que funcionan para cuando existe poco espacio sobre la PCB y que no quepan los encapsulados son las siguientes:
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-
BGA⇒ μBGA, Chip Scale Package (CSP), Flip chip BGA
- Chips desnudos:
- Wire Bonding
- Chip On Board (COB)
- Tape Automated Bonding (TAB)
- Flip chip bonding.
- Multi Chip Modules (MCM)
Las soldadura por refusión es un proceso considerado complejo que forma de cinco pasos:
- Evapora disolventes de la pasta de soldar
- Activa el flux permitiendo que haga su trabajo
- Precalienta de manera adecuada los componentes y la misma PCB
- Derrite la soldadura y permite el mojado de uniones
- Enfria la placa soldada controlando la velocidad
La temperatura
En si, la temperatura no es el problema, las complicaciones radican en como se controla el calor aplicado, ya que se desarrolla un ciclo térmico que como todo debe tener un preámbulo que es el precalentamiento, su estabilización, la refusión del estaño y el enfriamiento, proceso que se conoce como reflow.
Para que la soldadura sea lograda satisfactoriamente debe alcanzar una temperatura de mínimo 25 grados centígrados mayor que la de fusion de la pasta de soldar por entre 30 y 60 segundos, para que lobgre un mojado homogéneo.
El perfil de la temperatura se trata de una banda o zona para desarrollar el proceso, cuyo tamaño depende del tipo de pasta de soldar, los componentes y la PCB.
Cuando el perfil de la temperatura no logra los objetivos puede suceder que haya un choque térmico del componente en la zona de precalentamiento, puede suceder también que haya bolas y restos de soldante en la zona de secado, el quemado de la placa y que haya soldante en la zona de refusión y las soldaduras frías en la zona de enfriamiento son solo algunos inconvenientes.
Existen cuatro características de la aleación soldante que son muy importantes:
- Temperatura de fusión
- Temperatura de refusión
- Tiempos para alcanzar la fusión
- La tasa de enfriamiento
La temperatura de refusión debe ser igual a la temperatura de fusión más baja + (25÷ 40) ºC.
La importancia de alcanzar la temperatura mencionada es vital para que la soldadura pueda reducir la tensión superficial y mojar las superficies de metal.
El tiempo que la soldadura debe estar por encima de la temperatura de fusión deberás ser (20/60 s) suficiente para lograr un buen mojado.
Es importante tambien el régimen adecuado para el enfriamiento ya que garantiza una estructura de grano fino que logra una unión fuerte y confiable.
Referencia: bga.blog.tartanga.eus
