BGA и microBGA - особенности технологии, проблемы, оборудование

Для корпусирования сложных полупроводниковых микросхем, в особенности с большим количеством контактов ввода-вывода, широкую популярность в настоящее время приобрели BGA-компоненты. Основное конструктивное отличие их от традиционных электронных компонентов (ЭК) заключается в том, что выводы данных ЭК представляют собой матрицу шариков, размещенных непосредственно под корпусом компонента. Такая конструкция обуславливает ряд существенных достоинств, среди которых можно выделить [5]:

• Отсутствие подверженных изгибу выводов. Вызывает меньше проблем с копланарностью и необходимостью бережного обращения;
• Самоцентрирование. В процессе оплавления BGA-компоненты обладают эффектом самоцентрирования (до 50% смещения относительно диаметра КП); 
• Шаг выводов больше, чем у QFP-компонентов (справедливо для PBGA) – проще осуществлять качественный монтаж;
• Лучшие термические и электрические характеристики по сравнению со многими QFP-компонентами;
• Одно- или многочиповое исполнение;
• Малый размер. Размер многих микроBGA-компонентов приближается к размеру кристалла;
• Большое количество и высокая плотность контактов ввода/вывода. Требуют меньшего размера знакоместа на печатной плате (ПП) из-за использования всей нижней поверхности корпуса;
• Низкопрофильность (для многих типов BGA-компонентов);
• Меньшее термическое сопротивление между корпусом и ПП по сравнению с выводными корпусами;
• Малая индуктивность выводов.

Данные особенности определили область применения данных ЭК: микропроцессоры/микроконтроллеры, заказные ИС, микросхемы памяти, чипсеты ПК, широкий спектр мобильных устройств и пр.
Среди отдельных недостатков можно выделить бо́льшую механическую жесткость соединения корпуса BGA-компонента с платой из-за отсутствия выводов, а также наличие разницы в ТКЛР между корпусом и материалом ПП для некоторых BGA-компонентов, что, действуя совместно, может вызвать проблемы при повышенных тепловых и механических воздействиях на изделие. Также следует отметить необходимость использования специального оборудования для контроля качества монтажа – рентгеновские установки и специальные микроскопы.
В данной статье рассматриваются некоторые особенности технологии монтажа, специфичные для BGA-компонентов.