Conseils de mise en page à ne pas manquer pour les puces BGA

Avec le développement de la technologie d'emballage des puces, le BGA (ball grid array) a été considéré comme une forme d'emballage standard. En ce qui concerne les puces avec des centaines de broches, l'application du package BGA présente d'énormes avantages.

Les puces BGA l'emportent sur les puces QFP (quad flat package) en termes de forme des packages BGA. Les boîtiers BGA réduisent considérablement la taille physique des puces avec un réseau de billes de soudure remplaçant les fils périphériques des puces QFP, ce qui est particulièrement évident lorsque plusieurs broches d'E/S sont disponibles. La surface du BGA augmente linéairement avec l'amélioration du nombre de broches d'E/S tandis que celle du QFP augmente avec l'amélioration du carré du nombre de broches d'E/S. En conséquence, le boîtier BGA offre une plus grande facilité de fabrication aux composants à plusieurs broches que le QFP. D'une manière générale, le nombre de broches d'E/S varie de 250 à 1089, ce qui est spécifiquement déterminé par le type et la taille de l'emballage. En ce qui concerne la fabricabilité, les puces BGA fonctionnent également mieux que les puces QFP. Les broches des puces de boîtier BGA sont en forme de boule et sont réparties en réseau 2D. De plus, les broches d'E/S ont un pas plus grand que le QFP et fonctionnent comme des billes dures qui ne se déforment pas en raison du contact. En ce qui concerne les fabricants de puces, un autre mérite des puces BGA réside dans leur rendement élevé. Le taux de défaut d'assemblage des puces BGA est normalement de 0,3 ppm à 5 ppm par broche, ce qui peut être considéré comme un défaut équivalent.

Grâce aux raisons évoquées ci-dessus, les puces en boîtier BGA sont largement utilisées par les assembleurs électroniques. Cependant, la forme particulière des boîtiers BGA entraîne un risque plus élevé de courts-circuits lors de la soudure, à moins que certains conseils de mise en page importants ne soient mis à profit lors de la phase de conception. Ainsi, cet article démontrera dans la partie restante quelques règles de disposition importantes pour les puces BGA afin qu'un effet de soudure optimal puisse être obtenu dans l'assemblage SMT (technologie de montage en surface).

• Pas et espacement

Le pas des billes de soudure pour les boîtiers BGA reste généralement à 50 mil. Pour répondre aux exigences de la technologie utilisée dans le processus de fabrication de PCB (carte de circuit imprimé), l'espacement entre le trou traversant et le bord du tampon doit être d'au moins 8 mil et l'espacement entre les pistes et le bord du tampon peut être réduit à 5 mil à 6 mil. Par conséquent, il est raisonnable de définir la taille du plot des puces BGA entre 18 mil et 25 mil et la largeur de traçage entre les billes de soudure BGA doit être comprise entre 6 mil et 8 mil.

• Paramètre de repère de positionnement

Étant donné que les boîtiers BGA sont à peine inspectés à l'œil nu et que les joints de soudure ne sont même pas visibles à l'œil nu, des repères précis doivent être définis pour être compatibles avec les exigences d'inspection de l'assemblage, d'assemblage manuel et de remplacement après reprise.

C'est une pratique habituelle de placer soit deux repères aux coins opposés d'un composant BGA, soit deux repères d'angle, comme illustré dans la figure suivante.

Les marques fiduciaires et les marques d'angle sont placées au niveau de la couche équivalente avec les packages BGA, c'est-à-dire la couche de composants. Les marques de repère présentent habituellement trois types de forme :carré, cercle et triangle dont la taille varie de 20 mil à 80 mil avec une zone sans masque de soudure couverte restée d'une taille de 60 mil. La largeur des marques d'angle est comprise entre 8 mil et 10 mil, ce qui permet d'obtenir l'alignement le plus précis pour les graphismes des blocs BGA.

• Trous traversants conducteurs entre les pastilles

D'une manière générale, les trous traversants ne doivent PAS être disposés entre les pastilles avec des vias borgnes et des vias enterrés remplacés. Néanmoins, cette méthode conduira à un coût plus élevé pour la fabrication de PCB. Si des trous traversants doivent être appliqués entre les pastilles, de l'huile pour masque de soudure doit être utilisée pour empêcher la soudure de s'écouler ou pour remplir ou couvrir les trous afin d'arrêter les courts-circuits lors de la soudure.

• Tampon

Parmi toutes les broches des puces BGA, il y en a beaucoup qui dérivent de l'alimentation ou de la masse. Si un tampon est conçu comme un trou traversant, beaucoup d'espace sera économisé pour le traçage. Cependant, ce type de conception ne fonctionne que pour la technologie de soudage par refusion. Comme la méthode d'assemblage par trou traversant est utilisée, le volume du trou traversant doit être compatible avec la quantité de pâte à souder. Tant que cette technologie est appliquée, la pâte à souder passera par le trou rempli. Si cet élément n'est pas pris en compte, les billes de soudure s'enfonceront dans les joints de soudure avec une conductivité en baisse.

La disposition des puces BGA n'est jamais limitée aux aspects ci-dessus et il est presque impossible qu'un seul article couvre tous les conseils de disposition des puces BGA. Outre les éléments ci-dessus, la disposition des composants BGA est également associée aux capacités et aux paramètres d'équipement des sous-traitants ou des assembleurs. Par exemple, la taille de carte maximale et minimale qu'un monteur de puces est capable de traiter peut différer l'une de l'autre, ce qui nécessite des modifications de conception correspondantes pour être compatibles avec différentes exigences de conception. Par conséquent, il est très important de faire des confirmations complètes sur tout ce qui concerne la disposition des puces BGA pour obtenir des performances optimales du PCB assemblé et d'autres produits finaux.

PCBCart propose des suggestions complètes de disposition des composants BGA pour votre réalisation d'un équilibre optimal entre le coût et les fonctions

Avant la fabrication ou l'assemblage réel, des délais de confirmation sont nécessaires par les ingénieurs de PCBCart. Cela vaut totalement la peine en fait. Toutes les confirmations vont pour une adéquation parfaite entre votre conception, nos capacités de fabrication et nos paramètres d'équipement et pour le plus grand gain de temps et d'argent sans que les fonctions attendues ne soient compromises. Vous voulez des suggestions de disposition de composants BGA dès maintenant ? Attention :ils sont GRATUITS. Essayez un devis en ligne en cliquant sur le bouton ci-dessous. Nous calculerons votre coût d'assemblage de PCB personnalisé.

Ressources utiles
• Une introduction à la technologie d'emballage BGA
• Facteurs affectant la qualité de l'assemblage BGA
• Application de la technologie de montage en surface (SMT) sur les boîtiers Ball Grid Array (BGA)
• Mesures efficaces pour le contrôle de la qualité sur les joints de soudure Ball Grid Array (BGA)
• Exigences relatives aux fichiers de conception pour garantir un assemblage BGA efficace
• Comment obtenir un devis précis pour vos demandes d'assemblage BGA