Servizi di assemblaggio PCB BGA, Assemblaggio Ball Grid Array di fascia alta

DuxPCB offre servizi di assemblaggio Ball Grid Array (BGA) di fascia alta, specializzati nelle tecnologie di footprint più impegnative. Da FPGA standard a complessi Micro-BGA (passo 0,2 mm) e Package-on-Package (PoP) stacking, possediamo le attrezzature e la maturità del processo per garantire interconnessioni affidabili.

La sfida con la tecnologia BGA è la visibilità. Poiché i giunti di saldatura sono nascosti sotto il package, l'ispezione visiva è impossibile. L'affidabilità dipende interamente dal controllo del processo. DuxPCB utilizza Rifusione ad azoto (N2), Ispezione a raggi X 3D, e profilatura termica proprietaria per mitigare i rischi nascosti come i difetti di vuoto e testa-in-cuscino.

Nell'assemblaggio BGA, ciò che non puoi vedere può uccidere il tuo prodotto. Affrontiamo i tre guasti BGA più comuni attraverso un'ingegneria rigorosa.

I vuoti nelle sfere BGA riducono la conducibilità termica e la resistenza meccanica.

• Lo standard del settore: IPC-A-610 Classe 2 consente fino al 25% di area di vuoto.

• Lo standard DuxPCB: Ottimizziamo i nostri profili di rifusione per mirare a < 15% di vuoto (requisito di Classe 3). Utilizziamo forni a rifusione sottovuoto e atmosfera di azoto per ridurre al minimo l'ossidazione e il degassamento, garantendo giunti solidi e privi di vuoti.

HiP si verifica quando la sfera di saldatura si appoggia sulla pasta ma non riesce a coalescere, creando un circuito aperto che spesso supera i test elettrici ma fallisce in seguito sotto vibrazione.

• La nostra soluzione: Conduciamo regolari ispezioni della pasta saldante (SPI) e utilizziamo chimiche di flusso ad alta attività. Soprattutto, verifichiamo la coplanarità dei componenti per garantire che la sfera si trovi perfettamente nella pasta durante la fase liquida.

I package BGA di grandi dimensioni si deformano durante il riscaldamento, sollevando gli angoli e causando circuiti aperti.

• La nostra soluzione: Utilizziamo dispositivi di supporto magnetici personalizzati nel forno di rifusione per mantenere il PCB perfettamente piatto. Per schede estremamente sottili, progettiamo pallet specializzati per prevenire l'abbassamento.

Siamo attrezzati per gestire l'intero spettro dei package Area Array.

L'assemblaggio BGA richiede una finestra di processo più stretta rispetto allo SMT standard.

Passaggio 1: revisione DFM e progettazione pad
Prima della produzione, esaminiamo i progetti "Dog-bone" o "Via-in-Pad" BGA. Verifichiamo se la diga della maschera di saldatura è sufficiente per prevenire la formazione di ponti di saldatura tra i pad.

Passaggio 2: stampa stencil di precisione
Per i BGA a passo fine, gli stencil standard falliscono. Utilizziamo stencil in acciaio inossidabile elettro-lucidato o nano-rivestito con rapporti di apertura ottimizzati (in genere 0,9:1) per garantire un perfetto rilascio della pasta.

Passaggio 3: posizionamento dei componenti
Le nostre macchine Pick & Place utilizzano sistemi di visione ad alta risoluzione per riconoscere le sfere di saldatura BGA (non solo il contorno del corpo) per l'allineamento, assicurando che il componente sia centrato esattamente sui pad.

Passaggio 4: saldatura a rifusione ad azoto
La scheda entra in un forno a rifusione a 10 zone. Inseriamo azoto (N2) per abbassare il livello di PPM di ossigeno. Questo migliora le prestazioni di bagnatura e riduce significativamente l'"effetto uva" (saldatura non coalescente) sui micro-BGA.

Passaggio 5: verifica a raggi X
Ogni scheda BGA viene sottoposta a ispezione a raggi X. Analizziamo:

• Ponti/Cortocircuiti: Controllo della saldatura che collega due pad.

• Percentuale di vuoto: Calcolo dell'area esatta del vuoto.

• Allineamento: Verifica che la sfera sia centrata sul pad.

La tecnologia PoP impila un chip di memoria direttamente sopra un processore per risparmiare spazio e migliorare la velocità (comune negli smartphone). DuxPCB è uno dei pochi fornitori EMS con capacità di assemblaggio PoP mature.

• Processo: Utilizziamo un'"unità di immersione" specializzata per immergere le sfere del componente superiore nel flusso o nella pasta prima di posizionarlo sopra il componente inferiore.

• Controllo: Ciò richiede un'estrema precisione nel controllo dell'altezza dell'asse Z e nella profilazione della rifusione per garantire che entrambi gli strati si saldino simultaneamente senza collassare.

Gli errori accadono (ad esempio, versione firmware errata all'interno di un BGA o un errore di progettazione). DuxPCB offre servizi di rilavorazione BGA professionali.

• Dissaldatura: Utilizzo di un ugello a gas caldo programmabile per sciogliere la saldatura senza surriscaldare le parti adiacenti.

• Preparazione del sito: Pulizia dei pad PCB utilizzando uno strumento di dissaldatura sottovuoto, lasciando una superficie piana.

• Ri-sferatura: Applicazione di nuove sfere di saldatura al componente BGA rimosso se deve essere riutilizzato.

• Sostituzione: Posizionamento di un nuovo BGA utilizzando l'ottica a visione divisa per allineare le sfere con i pad PCB.

D: Utilizzate pasta saldante di tipo 3 o tipo 4 per i BGA?
R: Per i BGA standard (passo > 0,5 mm), il tipo 3 è sufficiente. Tuttavia, per i Micro-BGA (passo < 0,5 mm), DuxPCB standardizza su pasta Tipo 4 o Tipo 5. La dimensione delle particelle di polvere più piccola garantisce un rilascio coerente della pasta da minuscole aperture dello stencil.

D: Come gestite i progetti Via-in-Pad per i BGA?
R: Se il tuo progetto utilizza Via-in-Pad (comune per il passo da 0,4 mm), richiediamo che le vie siano coperte e placcate (VIPPO) o riempite con resina. Le vie aperte assorbiranno la saldatura dal giunto, causando vuoti o circuiti aperti.

D: È possibile applicare il sottoriempimento ai BGA?
R: Sì. Per i dispositivi portatili o le schede automobilistiche ad alte vibrazioni, consigliamo il sottoriempimento. Eroghiamo un capillare epossidico liquido sotto il BGA dopo la rifusione, che si indurisce per bloccare il BGA in posizione, migliorando notevolmente i tassi di sopravvivenza ai test di caduta.

D: Qual è il tuo tasso di campionamento a raggi X?
R: Per i prototipi, ispezioniamo il 100% dei BGA. Per la produzione di massa, eseguiamo un'ispezione al 100% sul primo articolo e quindi seguiamo un piano di campionamento AQL (Livello di qualità accettabile) o manteniamo un'ispezione al 100% a seconda delle esigenze del cliente.

Non lasciare che i footprint complessi limitino il tuo potenziale di progettazione. Collabora con un produttore che comprende la fisica dell'assemblaggio a passo fine.

Invia i tuoi file Gerber e i dettagli dello stack-up a DuxPCB. I nostri ingegneri CAM forniranno una revisione DFM gratuita per ottimizzare il tuo fan-out BGA e il design dello stencil.