Tartalomjegyzék
Mi az a BGA elektronika a NYÁK-ban?
Rájöttél már, hogyan sikerül az okostelefonodnak ilyen kicsi és erősnek lennie? Ezt a Ball Grid Array (BGA) technológia segítségével érik el.
Ebben a cikkben, ELEPCB bemutatja a fontosság BGA elektronika, alkatrészek, alkalmazások és különböző kapcsolódó teljesítmény-összehasonlítások hogy átfogó képet kapjon.
A BGA meghatározása
Gömbrácsos tömbs vagy BGA olyan csomagok, amelyek tartósan mount IC-k, memóriachipek, és mikroprocesszor komponenss a felületre. Ellentétben a hagyományos pin grid tömbök (PGA) vagy kettős in-line csomagok, a BGA-t nyomtatott áramköri laphoz (PCB) kötik a kis forraszgömbök a csomagjuk hátulján.
Mi a BGA jelentése a NYÁK-ban?
Ez azért fontos, mert nagy teljesítményű eszközök BGA-t igényel. Megkönnyíti a gyártást kisebb készülékek teljesítmény és sebesség feláldozása nélkül.
Továbbá a BGA kiengedi a hőt, ami hozzájárul a a kütyük hűtése. BGA elektronika általában kiválóan alkalmas a mai gyors technológiához, mint például a számítógépek, okostelefonok, és játékkonzolok.
A BGA alkatrészek típusai a BGA elektronikában
1 műanyag BGA (PBGA)
- Használhatja játékkonzolokban, laptopokban és okostelefonokban stb.
2 Kerámia BGA (CBGA)
- Ezt használják az autóiparban, az ipari elektronikában és a repülőgépipar alkatrészek.
3 szalagos BGA (TBGA)
- Hordozható eszközökben, például laptopokban, okostelefonokban, hordozható eszközökben és táblagépekben használják.
4 Micro BGA (µBGA)
- A nagy sűrűségű alkalmazásokban, például a viselhető technológiákban, orvosi eszközökben, ahol a tervezők minden millimétert számolnak.
5 Termikusan erősített BGA (TEBGA)
- A TBGA-kat olyan eszközökben használják, amelyek nagy hőt termelnek, például nagy teljesítményű számítógépes eszközökben, távközlési infrastruktúrákban és szerverekben stb.
Ha többet szeretne megtudni a BGA-król, nézze meg ezt az oldalt az ELEPCB oldalon, amely nagyon részletes és speciális információkat tartalmaz a nyomtatott áramköri lapokban használt BGA-król.
BGA elektronikai alkatrészek
PCB alkalmazásokban
A oldalon. high-tech elektronikus eszközök amelyek megkövetelik megbízhatóság, tömörség, és optimális teljesítmény, általában BGA (Ball Grid Array) alkatrészeket használnak. A BGA alkatrészeknek számos jelentős példája és felhasználása van, többek között:
1. Mikroprocesszorok (CPU-k) Mikrokontrollerek (MCU-k)
A mikrokontroller egy kompakt számítógép, amely memóriával, operációs rendszerrel (processzorral) és egyéb alkatrészek meghatározott célokra. Mindazonáltal a mikroprocesszorok a számítógépek alapvető építőkövei.
- A modern processzorok egy magas tűszám, amit a BGA-k több száz vagy több ezer tűvel tudnak kezelni.
- A nagy teljesítményű CPU-k beépítése a vékony eszközök kompakt kialakítást igényel.
- A maximális hatékonyság elérése érdekében a gyors CPU-k kell kérni termikus hatékonyság mivel megkönnyíti a hőelvezetést az áramköri lapon keresztül.
2. Grafikus feldolgozóegységek (GPU-k)
A GPU-k olyan speciális komponensek, amelyek a számítógépek, amely speciális áramkörök segítségével javíthatja a képek és videók minőségét.
- Kis méretek és lehetővé teszi, hogy a nagy teljesítményű grafikus kártyák kis eszközökben is elférjenek.
- Gyors kép és grafika átvitel a nagy adatátviteli sebesség megkönnyíti.
- Amikor szigorú munkát végez, hőgazdálkodás a jó hűtés elősegíti.
3. Memória chipek
Kétféle memória létezik: kiterjesztett tárolás (pl. NAND, flashmemória) és rövid távú tárolás (2. generáció).
- Kompaktsága megkönnyíti az illeszkedést a thin eszközök, kiemelve annak Térhatékonyság.
- A memóriához való gyors hozzáférést a megbízható elektromos útvonalakat biztosítanak BGA kapcsolatok.
4. Programozható kaputáblák (FPGA-k)
Terepprogramozható kaputömbök, vagy FPGA-k ahogyan ezeket nevezik, olyan számítógépes chipek, amelyeket különböző célokra lehet gyártani és tervezni.
- Ez lehetővé teszi a több tű testreszabása a különböző programozható feladatokban való felhasználásra.
- Ez a gyors ütemű művelet a jelzavarok enyhítésére szolgál a magas frekvenciák.
5. Vezeték nélküli kommunikációs alkatrészek
Elektronikus eszközök, amelyek vezeték nélküli kommunikációs képességekkel rendelkeznek a következők révén GPS, Bluetooth vagy Wi-Fi.
- Kompakt jellegű, ideális a következőkhöz hordozó vagy viselő eszközök..
- A kommunikáció megbízhatóbb a kevesebb jelveszteség.
6. System-on-Chip (SoC)
A SoC-k chipek amelyek egy CPU, grafikus feldolgozó egység (GPU), memória és bemeneti/kimeneti vezérlők.
- Számos feladatot közvetít a egy csomag.
- A rövidebb kapcsolatok gyorsabb teljesítmény és alacsonyabb energiafogyasztás.
7. Alkalmazásspecifikus integrált áramkörök (ASIC)
A ASIC-k olyan számítógépes chipek, amelyeket speciális célokra, például mesterséges intelligencia bányászására és feldolgozására terveztek.
- Exkluzív beállításokat használ a specifikus nagy volumenű feladatok.
- A BGA-csatlakozások képesek kihívást jelentő körülmények kezelése és magas energiaigény.
8. Hálózati chipek
- Gyorsítsa fel a adatátvitel és válaszidők nagy sávszélességgel.
- Könnyen integrálható a korlátozott hálózati hellyel rendelkező eszközökbe.
9. BGA foglalatok a BGA elektronikában
- A BGA foglalat egy elektromechanikus eszköz amely levehető kapcsolat az IC-csomag és a rendszer áramköri lapja között miközben minimális jelintegritás romlás. Ezek a foglalatok biztonságos elektromos csatlakozást biztosítanak a BGA-gömbökhöz rugós csapokkal vagy más módon történő rögzítéssel.
- A BGA foglalatok pontos igazodásának képessége finom osztású BGA-csomagok kiemelkedő teljesítményt és hosszú élettartamot biztosít, csökkenti a a PCB-károsodás valószínűsége, és megkönnyíti a javítást.
- BGA foglalatok használata olcsó elasztomer érintkezési technológia a rendszerfejlesztéshez, szilícium validáláshoz és prototípus alkalmazások.
10. BGA golyók a BGA elektronikában
BGA forraszgolyó szabványok
A IPC konkrét iránymutatásokat határoz meg a következőkre vonatkozóan BGA betétméret tűrések. Ezek az iránymutatások azt állítják, hogy a névleges golyóméretet használják fel a megfelelő mennyiségű betétméret-csökkentés vagy -növelés kiszámításához.
Ezt követően a betétméretre vonatkozó tűréshatár kerül bevezetésre az eltérések figyelembevétele érdekében. IPC-7351 javasolja a Maximális anyagállapot (MMC) erre a változatra a pontosság érdekében.
BGA forraszgolyó
A BGA (gömbrácsos tömb csomagolás) forraszgolyó, néha úgy is nevezik, hogy ólommentes forraszgolyó, a csap helyett használják a csapot egy IC komponensek csomagszerkezete a mechanikus és elektromos csatlakozások igényeinek kielégítésére. A golyó átmérője általában a következő értékek közé esik 0,1 és 1,8 mm. Az ötvözet összetétele okozza az eutektikus hőmérséklet változásait. A a legalacsonyabb hőmérséklet 183°C, míg a a legmagasabb hőmérséklet 217°C.
Forrasztáskor gyakori, hogy a golyó összeesik.
- Nem-összeomló golyó: forrasztási maszkok vagy nagyobb pad kialakítások.
- A IPC-7351 specifikációk táblázatokat tartalmaznak a betétméret változásairól.
- A megfelelő igazítás és forrasztás biztosítása érdekében a pad mérete csökkentett az összeomló golyókhoz.
- A oldalon. nem összecsapódó golyók, a betét mérete megnövekszik, különösen a finomszemcsés BGA alkalmazások ahol via-in-pad technológia általában a következőkhöz szükséges effektív fanout.
11. BGA chip a BGA elektronikában
- A BGA PCB chip a integrált áramköri csomag amely számos forraszgolyó segítségével csatlakozik a NYÁK-hoz. Mivel ez az architektúra lehetővé teszi a kapcsolatok nagy sűrűségét miközben megtartja a kis helyigényt, ideális az olyan összetett elektromos alkalmazásokhoz, mint a számítógépek, okostelefonok, és A dolgok internete eszközök.
- A BGA chip hátoldalán lévő, megfelelő távolságban lévő forraszgömbök a NYÁK-on lévő, egymáshoz illeszkedő párnákkal összhangban vannak, így erős elektromos és termikus kapcsolat jön létre. Ez az elrendezés javítja a teljesítményt, csökkenti a jelinterferenciát és növeli a hőelvezetést a hagyományos ólmozott csomagokhoz képest.
- A BGA chipek azonban precíz összeszerelést igényelnek, beleértve az újraforrasztást is, és lehetnek kihívást jelent az ellenőrzés és az utómunka rejtett kapcsolataik miatt.
- BGA a chipeknek különböző típusai vannak.
- Kerámia BGA
- Műanyag laminált BGA
- Szalag BGA PCB chip
- PoP csomagtípusok
- QFN csomagtípus
- Flip-Chip
| Komponens | Alkalmazás |
| CPU-k ésMCU-k | Számítógépek, laptopok, telefonok, táblagépek, háztartási gépek, gépek |
| GPU-k | Játékkonzolok, gyors számítógépek, laptopok, AI - kapcsolódó eszközök az információkezeléshez és tanuláshoz, képkészítéshez |
| Memória chipek | Kamerák, táblagépek, mobiltelefonok, SSD-k adattárolásra, IoT-eszközök |
| FPGA-k | Gyártóüzemek (gépautomatizálás), 5G hálózatok, védelmi és repülőgépes rendszerek |
| Vezeték nélküli kommunikációs alkatrészek | Okostelefonok, viselhető eszközök, intelligens otthoni eszközök, autós navigációs rendszerek |
| SoC | Telefonok, táblagépek, játékkonzolok, okostévék, mesterséges intelligenciát alkalmazó kütyük |
| ASIC-k | ADAS technológia, gépi és mesterséges intelligencia tárolási területek |
| Hálózati chipek | Adatközpontok, otthoni számítógépes hardverek (kapcsolók, routerek), 5G mobiltornyok. |
| Autóipari vezérlőegységek | Motorvezérlő rendszerek, motorteljesítmény-ellenőrzés, ADAS, EV akkumulátor-kezelés |
| BGA golyók | Digitális fényképezőgépek, MP3/4, számítógépek, mobiltelefonok, LED-ek, házimozi rendszerek |
| BGA foglalatok | Különböző típusok (SBT, termikus hozzáférési nyílással stb.) |
| BGA chip | Fogyasztási elektronika (okostelefonok, táblagépek, laptopok), autóipari elektronika (infotainment, ADAS, akkumulátor-kezelés), ipari vezérlés, kommunikációs berendezések (5G bázisállomások, routerek, kapcsolók). |
Hogyan kell forrasztani a BGA alkatrészt
a BGA elektronika területén
A BGA alkatrészek forrasztása előtt vigyen fel némi fluxust, és tisztítsa meg a NYÁK tappancsait.
- Győződjön meg róla, hogy a BGA alkatrészt igazítja. a betétekkel egy nagyító eszköz.
- A hirtelen hőmérséklet-ingadozások elkerülése a nyomtatott áramköri lap melegítése során létfontosságú. Infravörös reflow-rendszer vagy forrólevegős szerszám segítségével lassan melegítse a forraszanyagot. amíg el nem éri a 210-250°C-ot a oldalon. ólommentes forraszanyags.
- Biztosítani kell, hogy ne legyen mozgás miközben a forraszgolyók elfolyósodnak.
- Miután befejezte a összeszerelés, biztosítja, hogy minden ízület megfelelően igazodjon egymáshoz, forrasztásmentes és nincsenek nyitott helyek. Használhat egy Röntgenfelvétel vagy mikroszkóp hogy segítsen ebben a feladatban.
- A ajánlott fűtési eljárás és bőséges fluxus optimálisak a kívánt eredmények eléréséhez.
A BGA elektronika kihívásai
Ellenőrzési kihívások
- Forrasztás rejtett ízületek problémákat okozhat a rutin vizuális ellenőrzések.
- A fejlett vizsgálati eszközökre a következőkhöz van szükség Röntgenfelvétel képalkotás és Automatizált optikai ellenőrzés (AOI).
- Idő és pénz mindkettő alapvető fontosságú a minőség.
Komplexitás az utómunkálatokban
- A javításhoz, speciális szerszámok szükségesek.
- Megfelelő hőmérséklet alkatrészek kárt okozhat.
- A szaktudás és a modern javítóberendezések iránti igényünknek köszönhetően több kiadással jár.
Környezeti érzékenység
- Sár levegő káros hatással van a következők felszívódására nedvesség a műanyag BGA-k.
- A sebezhetőség anyagok és forrasztási csatlakozások a hőmérséklet-változások.
- Az optimális tárolás és kezelés érdekében száraz tárolóedényben vagy vákuumzárral lezárva tárolja.
Magas gyártási költségek
- A többletköltségek abból adódnak, hogy speciális berendezésekre van szükség a gondos elhelyezés és ellenőrzés.
- BGA-k, amelyek a következőkből készülnek kerámia és van hőfoknövelés költségesebbek.
- A következőkből eredő megnövekedett költségek hibák elkövetése és speciális képességek szükségessége.
LGA Vs BGA Vs PGA
I. Pin-sűrűség összehasonlítás LGA
LGA
- Például az Intel LGA 1200-as foglalata a következő jellemzőkkel rendelkezik 1200 tű. A tűsűrűsége viszonylag magas, de összehasonlítva a néhány nagy sűrűségű BGA konfigurációk, az még mindig alacsonyabb.
BGA
- Néhány fejlett mikroprocesszorban vannak több mint 4000 forraszgolyó viszonylag kis területen csatlakoztatva, a rendkívül nagy tűsűrűség, például az AMD Ryzen Threadripper sorozatát BGA-csomagolásban.
PGA
- Amikor például a régebbi Intel Pentium processzorok megjelentek a PGA csomagok, a pin szám a következő régióban volt 370 - 478 tű, ami jóval alacsonyabb tűsűrűség a modern BGA chipek.
Összességében BGA > LGA > PGA (a legmagasabbtól a legalacsonyabbig).
II. Hőteljesítmény összehasonlítása
LGA
- A nagy teljesítményű számítástechnikai forgatókönyvekben a hőellenállás a LGA alkatrészek a következők lehetnek 0,5 - 1,0°C/W.
BGA
- A hasonló HPC alkalmazásokban a BGA alkatrészek hőellenállása körülbelül a következő tartományban van 0,3-0,6°C/W. A nagy teljesítményű szerver CPU-kon a BGA chipek van néhány 40-50% termikusan hatékonyabb szemben PGA chipek. Például, teljes terhelés mellett üzemeltetve a BGA-alapú szerver CPU-k kb. 10 -15°C-kal hűvösebb mint a megfelelő PGA-alapú CPU-k.
PGA
- Az általános célú számítástechnika során, PGA-összetevők a termikus ellenállásuk általában körülbelül a következő nagyságrendű 1,0-1,5 °C/W.
Összességében , BGA > LGA > PGA (teljesítmény a legjobbtól a legrosszabbig)
III. Hőmechanikai stabilitás összehasonlítása
LGA
- LGA alkatrészek hajlamosak lehetnek a mechanikai hiba körülbelül 10-15 százalékban kevesebb, mint a PGA alkatrészek a legtöbb rezgésintenzív iparágban.
BGA
- Magas mechanikai ütés környezet: BGA-szerelvényben egyenletesen elosztott forraszgolyók nagy ütéshatás esetén. jobb mechanikai integritással rendelkeznek. A BGA gyártási folyamata azonban megköveteli a forraszgolyók pontos elhelyezését.
PGA
- Mechanikai sérülésekre hajlamosabb: a hosszabb PGA csapok, mivel hosszúak, nagyobb mértékben vannak kitéve a sérüléseknek, és a legtöbb ejtési tesztben a következő esélyekkel rendelkeznek 20 -30 % több törött/elferdült tű, mint az LGA-szerelvényekben.
Összességében, BGA és az LGA viszonylag jó. A PGA gyenge.
IV. Összehasonlítsa a szerelési folyamatot
LGA
- Az összeszerelési kezelés nincs külön említés a jelentős különbségekről a másik két fő ponttal a síkpárna kapcsolaton keresztül.
BGA
- A forraszgolyók kis mérete pontosabb igazítást igényel a forrasztás során, így a forraszgolyó nehezebb összeszerelni, mint a PGA-t.
PGA
- A PGA összeszerelése viszonylag egyszerűbb, mivel a csapok könnyen behelyezhetők a foglalatokba. Kisebb gyártási környezetben kézi összeszereléssel, PGA a szerelvények 30 - 50% gyorsabb, mint BGA szerelvények.
Összességében PGA > LGA > BGA.
Mindent egybevetve, bár mindegyiket a felületszerelési technológiákban használják, kapcsolódási viszonyuk meglehetősen különbözik egymástól.
- LGA: Míg az LGA lapos párnákat használ a forraszgömbök helyett a NYÁK csatlakoztatásához. Ez kínál jó mechanikai stabilitás.
- BGA: A gömbrácsos tömb nagy tűsűrűséget és kiváló termikus tulajdonságokat kínál, mivel forrasztógolyókat használ a NYÁK-csatlakozáshoz. Tehát, ez kínál magas hőelvezetési tulajdonságok.
- PGA: A PGA tűket használ a korlátozott tűsűrűségű és mechanikai stabilitású NYÁK-csatlakozáshoz. PA GA könnyen kezelhető az összeszerelés során a BGA-hoz képest.
Következtetés
A modern technológia nagymértékben profitál a következőkből BGA elektronika mert kivételes hatékonyságot, teljesítményt és megbízhatóságot kínálnak kompakt kivitelben. A BGA technológia megértése alapvető fontosságú a következőkhöz új termékek létrehozása vagy a meglévők továbbfejlesztése az elektronikai ágazatban. Bár vannak bizonyos hátrányai, ezeket enyhíti a jobb gyártás és minőségellenőrzés gyakorlatok, ami a BGA-t az elektronikus eszközök tervezésének alapvető részévé teszi.
Ha érdekli a BGA elektronika, vagy segítségre van szüksége, Kérjük, kapcsolatfelvétel a ELEPCB csapat vagy egyszerűen küldjön árajánlatot.
KAPCSOLATFELVÉTEL
Hungarian 
English 
Italian