Services d'assemblage de circuits imprimés BGA, Assemblage de matrices à billes (BGA) haut de gamme

DuxPCB fournit des services d'assemblage de Ball Grid Array (BGA) haut de gamme, spécialisés dans les technologies d'empreintes les plus difficiles. Des FPGA standard aux Micro-BGAs (pas de 0,2 mm) et Package-on-Package (PoP) empilement, nous possédons l'équipement et la maturité des processus pour assurer des interconnexions fiables.

Le défi avec la technologie BGA est la visibilité. Puisque les joints de soudure sont cachés sous le boîtier, l'inspection visuelle est impossible. La fiabilité dépend entièrement du contrôle du processus. DuxPCB utilise Refusion à l'azote (N2), Inspection aux rayons X 3D, et un profilage thermique propriétaire pour atténuer les risques cachés comme les défauts de vide et de tête dans l'oreiller.

Dans l'assemblage BGA, ce que vous ne pouvez pas voir peut tuer votre produit. Nous traitons les trois défaillances BGA les plus courantes grâce à une ingénierie rigoureuse.

Les vides dans les billes BGA réduisent la conductivité thermique et la résistance mécanique.

• La norme de l'industrie : IPC-A-610 Classe 2 autorise jusqu'à 25 % de surface de vide.

• La norme DuxPCB : Nous optimisons nos profils de refusion pour cibler < 15 % de vides (exigence de classe 3). Nous utilisons des fours à refusion sous vide et une atmosphère d'azote pour minimiser l'oxydation et le dégazage, garantissant des joints solides et sans vide.

HiP se produit lorsque la bille de soudure repose sur la pâte mais ne parvient pas à se coalescer, créant un circuit ouvert qui réussit souvent les tests électriques mais échoue plus tard en cas de vibrations.

• Notre solution : Nous effectuons une inspection régulière de la pâte à souder (SPI) et utilisons des chimies de flux à haute activité. Plus important encore, nous vérifions la coplanarité des composants pour nous assurer que la bille repose parfaitement dans la pâte pendant la phase liquide.

Les grands boîtiers BGA se déforment pendant le chauffage, soulevant les coins et provoquant des circuits ouverts.

• Notre solution : Nous utilisons des dispositifs de support magnétiques personnalisés dans le four de refusion pour maintenir le circuit imprimé parfaitement plat. Pour les cartes extrêmement fines, nous concevons des palettes spécialisées pour éviter l'affaissement.

Nous sommes équipés pour gérer l'ensemble des boîtiers Area Array.

L'assemblage BGA nécessite une fenêtre de processus plus étroite que le SMT standard.

Étape 1 : DFM et révision de la conception des pastilles
Avant la fabrication, nous examinons les conceptions « Dog-bone » ou « Via-in-Pad » du BGA. Nous vérifions si le barrage de masque de soudure est suffisant pour empêcher le pontage de la soudure entre les pastilles.

Étape 2 : Impression de pochoir de précision
Pour les BGA à pas fin, les pochoirs standard échouent. Nous utilisons des pochoirs en acier inoxydable électro-poli ou nano-revêtu avec des rapports d'ouverture optimisés (généralement 0,9:1) pour assurer une libération parfaite de la pâte.

Étape 3 : Placement des composants
Nos machines Pick & Place utilisent des systèmes de vision haute résolution pour reconnaître les billes de soudure BGA (pas seulement le contour du corps) pour l'alignement, garantissant que le composant est centré exactement sur les pastilles.

Étape 4 : Soudure par refusion à l'azote
La carte entre dans un four de refusion à 10 zones. Nous injectons de l'azote (N2) pour abaisser le niveau de PPM d'oxygène. Cela améliore les performances de mouillage et réduit considérablement l'« effet raisin » (soudure non coalescée) sur les micro-BGAs.

Étape 5 : Vérification aux rayons X
Chaque carte BGA est soumise à une inspection aux rayons X. Nous analysons :

• Pont/Courts-circuits : Vérification de la soudure reliant deux pastilles.

• Pourcentage de vide : Calcul du pourcentage exact de vide.

• Alignement : Vérification que la bille est centrée sur la pastille.

La technologie PoP empile une puce mémoire directement sur un processeur pour gagner de la place et améliorer la vitesse (courant dans les smartphones). DuxPCB est l'un des rares fournisseurs EMS avec des capacités d'assemblage PoP matures.

• Processus : Nous utilisons une « unité de trempage » spécialisée pour tremper les billes du composant supérieur dans du flux ou de la pâte avant de le placer sur le composant inférieur.

• Contrôle : Cela nécessite une extrême précision dans le contrôle de la hauteur de l'axe Z et le profilage de la refusion pour garantir que les deux couches soudent simultanément sans s'effondrer.

Les erreurs arrivent (par exemple, mauvaise version du micrologiciel à l'intérieur d'un BGA ou erreur de conception). DuxPCB propose des services de reprise BGA professionnels.

• Dessoudage : Utilisation d'une buse à gaz chaud programmable pour faire fondre la soudure sans surchauffer les pièces adjacentes.

• Préparation du site : Nettoyage des pastilles de circuit imprimé à l'aide d'un outil de dessoudage sous vide, laissant une surface plane.

• Reballage : Application de nouvelles sphères de soudure au composant BGA retiré s'il doit être réutilisé.

• Remplacement : Placement d'un nouveau BGA à l'aide d'optiques à vision partagée pour aligner les billes avec les pastilles de circuit imprimé.

Q : Utilisez-vous de la pâte à souder de type 3 ou de type 4 pour les BGA ?
R : Pour les BGA standard (pas > 0,5 mm), le type 3 est suffisant. Cependant, pour les Micro-BGAs (pas < 0,5 mm), DuxPCB normalise la pâte Type 4 ou Type 5. La taille des particules de poudre plus petite assure une libération constante de la pâte à partir de minuscules ouvertures de pochoir.

Q : Comment gérez-vous les conceptions Via-in-Pad pour les BGA ?
R : Si votre conception utilise Via-in-Pad (courant pour un pas de 0,4 mm), nous exigeons que les vias soient recouverts et plaqués (VIPPO) ou remplis de résine. Les vias ouverts aspireront la soudure loin du joint, provoquant des vides ou des circuits ouverts.

Q : Pouvez-vous appliquer un remplissage aux BGA ?
R : Oui. Pour les appareils portables ou les cartes automobiles à fortes vibrations, nous recommandons le remplissage. Nous distribuons un époxy liquide capillaire sous le BGA après la refusion, qui durcit pour verrouiller le BGA en place, améliorant considérablement les taux de survie aux tests de chute.

Q : Quel est votre taux d'échantillonnage aux rayons X ?
R : Pour les prototypes, nous inspectons 100 % des BGA. Pour la production de masse, nous effectuons une inspection à 100 % sur le premier article, puis suivons un plan d'échantillonnage AQL (Niveau de qualité acceptable), ou maintenons une inspection à 100 % en fonction des exigences du client.

Ne laissez pas les empreintes complexes limiter votre potentiel de conception. Associez-vous à un fabricant qui comprend la physique de l'assemblage à pas fin.

Envoyez vos fichiers Gerber et les détails de l'empilage à DuxPCB. Nos ingénieurs CAM fourniront une revue DFM gratuite pour optimiser votre éventail BGA et la conception du pochoir.