مونتاژ PCB با آرایه توپی میکرو BGA با دقت بالا

سرویس مونتاژ PCB با آرایه توپی Micro BGA Ball Precision توسط Fanway تجهیزات قرارگیری دقیق، پروفایل حرارتی کنترل شده و بازرسی اشعه ایکس 2D/3D را برای دستیابی به اتصالات لحیم کاری قابل اعتماد در زیر بدنه ترکیب می کند. دقت قرارگیری از BGAهای ریز تا 0.25 میلی‌متر پشتیبانی می‌کند، با پروفایل‌های جریان مجدد کالیبره‌شده برای جلوگیری از تخلیه، تاب برداشتن، و نقص سر در بالش. خدمات ساخت تابلوهای مدار چاپی BGA شامل بهینه‌سازی چیدمان PCB برای مسیریابی BGA، منبع‌یابی قطعات از طریق زنجیره‌های تامین مجاز و بازرسی پس از مونتاژ بر اساس معیارهای پذیرش IPC-A-610 است. برای بردهایی که نیاز به تعویض یا ارتقاء جزء دارند، این سرویس با استفاده از پروفیل های حرارتی کنترل شده، حذف BGA، تمیز کردن لنت، توپ گیری مجدد و اتصال مجدد را فراهم می کند.

مونتاژ PCB BGA چیست؟

مونتاژ PCB BGA (Ball Grid Array) فرآیند نصب اجزای آرایه Ball Grid Array بر روی برد مدار چاپی با استفاده از فناوری نصب سطحی است. برخلاف بسته‌های سنتی با سرب در اطراف، اجزای BGA دارای آرایه‌ای از توپ‌های لحیم هستند که در یک شبکه در قسمت زیرین دستگاه مرتب شده‌اند. در طول مونتاژ، BGA روی پدهای لحیم کاری قرار داده می شود و از یک کوره جریان مجدد عبور می کند، جایی که توپ های لحیم کاری ذوب می شوند و اتصالات الکتریکی و مکانیکی ایجاد می کنند. از آنجایی که اتصالات زیر بدنه قطعه پنهان هستند، بازرسی استاندارد بصری نمی تواند کیفیت لحیم کاری را تأیید کند. بررسی اشعه ایکس مورد نیاز است.

انواع بسته BGA و موارد استفاده

فرآیند مونتاژ BGA

فرآیند مونتاژ PCB با آرایه توپی Micro BGA با دقت بالا از یک توالی کنترل شده برای اطمینان از قابلیت اطمینان مشترک پیروی می کند:

1. تهیه PCB و کاربرد خمیر لحیم کاری

خمیر لحیم کاری با استفاده از شابلون بر روی پدهای PCB چاپ می شود. حجم چسب و تراز بسیار مهم است. خمیر ناکافی منجر به باز شدن می شود، در حالی که خمیر اضافی باعث ایجاد پل می شود.

2. قرار دادن BGA

مؤلفه BGA با استفاده از تجهیزات خودکار جمع‌آوری و جاسازی با هم‌ترازی بینایی روی پدهای چسبانده شده با لحیم کاری قرار می‌گیرد. دقت قرار دادن باید در حد میکرون باشد تا اطمینان حاصل شود که هر توپ لحیم کاری با پد مربوطه خود همراستا است.

3. لحیم کاری مجدد 

تخته مونتاژ شده از یک کوره جریان مجدد با مشخصات حرارتی کنترل شده عبور می کند. این پروفیل شامل مراحل پیش گرم کردن، خیساندن، جریان مجدد و خنک‌سازی است که هر کدام بر اساس بسته BGA و آلیاژ لحیم کاری خاص (SAC305 بدون سرب یا Sn63Pb37 eutectic) کالیبره شده‌اند. پروفیل مناسب از تخلیه، تاب برداشتن و نقص سر در بالش جلوگیری می کند.

4. خنک سازی و انجماد 

برد با سرعت کنترل شده ای خنک می شود تا اتصالات لحیم کاری جامد شود. خنک شدن سریع می تواند استرس ایجاد کند. سرد شدن آهسته می تواند باعث رشد دانه شود. میزان خنک‌سازی با برد و مواد سازنده مطابقت دارد.

5. بازرسی 

بازرسی اشعه ایکس برای مجموعه های BGA اجباری است زیرا اتصالات از نظر نوری پنهان هستند. اشعه ایکس دوبعدی تصویربرداری از بالا به پایین را برای شکل و تراز مفصل فراهم می کند. اشعه ایکس سه بعدی (CT) نماهای مقطعی را برای تجزیه و تحلیل فضای خالی و تشخیص عیب ارائه می دهد. درصد تخلیه بر اساس معیارهای پذیرش IPC-A-610 اندازه گیری می شود.

6. فرآیندهای ثانویه 

بسته به نیاز، تخته ها ممکن است پس از مونتاژ BGA تحت تمیز کردن، پوشش منسجم یا آزمایش عملکردی قرار گیرند.

چگونه کیفیت را کنترل و بازرسی می‌کنیم؟

مونتاژ PCB با آرایه توپی Micro BGA با دقت بالا چالش های بازرسی منحصر به فردی را ارائه می دهد زیرا اتصالات لحیم کاری پنهان هستند. Fanway از چندین روش بازرسی برای تأیید یکپارچگی مفصل استفاده می کند:

بازرسی اشعه ایکس (دو بعدی و سه بعدی) 

اشعه ایکس تصویربرداری غیر مخربی از تمام اتصالات لحیم کاری BGA ارائه می دهد. اتصالات خوب به طور مداوم دایره ای با اندازه یکنواخت در سراسر آرایه ظاهر می شوند. اشعه ایکس حفره ها، پل زدن، باز شدن، نقص سر در بالش و خیس شدن ناکافی را تشخیص می دهد. درصد تخلیه با محدودیت های پذیرش IPC-A-610 محاسبه و مقایسه می شود.

بازرسی نوری خودکار (AOI) 

در حالی که AOI نمی تواند از طریق بدنه BGA ببیند، تراز اجزا، همسطح بودن و اتصالات لحیم اطراف را بررسی می کند. همچنین وجود و جهت گیری صحیح BGA را تأیید می کند.

تست درون مدار (ICT) 

ICT اتصال الکتریکی BGA به PCB را تأیید می کند، شورت، باز شدن و مقادیر صحیح اجزا را بررسی می کند.

تست عملکردی 

برد مونتاژ شده تحت شرایط عملیاتی آزمایش می شود تا تایید شود که BGA مطابق با مشخصات عمل می کند.

BGA Rework و Reballing

هنگامی که یکی از اجزای مجموعه PCB با آرایه توپی با دقت بالا Micro BGA معیوب است یا نیاز به تعویض دارد، BGA دوباره با استفاده از تجهیزات تخصصی و پروفیل های حرارتی کنترل شده انجام می شود. فرآیند شامل:

1. حذف مولفه: برای جلوگیری از تاب برداشتن تخته از زیر از قبل گرم می شود. یک هیتر بالا یک پروفیل حرارتی موضعی را برای ذوب شدن توپ های لحیم اعمال می کند. یک لوله پیکاپ خلاء زمانی که لحیم کاری مذاب شد، قطعه را بلند می کند. برای جلوگیری از آسیب رساندن به پد، از فشار دادن یا فضولی کردن قطعه خودداری شود.

2. تمیز کردن پد- لحیم باقیمانده با استفاده از نوار لحیم کاری و فلاکس از لنت های PCB جدا می شود. لنت ها تمیز می شوند و از نظر آسیب بررسی می شوند.

3. دوباره توپ زدن- برای قطعاتی که مجددا مورد استفاده قرار می گیرند، توپ های لحیم قدیمی حذف می شوند و کره های لحیم کاری جدید با استفاده از یک شابلون و جریان مجدد وصل می شوند. این جزء شار می شود، با شابلون هم تراز می شود و برای چسباندن کره های جدید گرم می شود.

3. تعویض قطعه- قطعه مجدد یا جدید با پدهای PCB تراز شده و با استفاده از یک پروفیل حرارتی کنترل شده دوباره جریان می یابد.

4. بازرسی پس از کار مجدد- بازرسی اشعه ایکس تأیید می کند که کار مجدد با موفقیت انجام شده است و مفاصل جدید معیارهای پذیرش را دارند.

برنامه های کاربردی

مونتاژ PCB با آرایه شبکه توپی Micro BGA با دقت بالا برای کاربردهایی که به چگالی ورودی/خروجی بالا، یکپارچگی سیگنال و عملکرد حرارتی نیاز دارند، ضروری است:

هوش مصنوعی و محاسبات با عملکرد بالا: پردازنده‌های گرافیکی، شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی و پردازنده‌های سرور از بسته‌های بزرگ FCBGA با هزاران اتصال استفاده می‌کنند.

مخابرات: تراشه‌های باند پایه 5G، پردازنده‌های شبکه و ASIC‌های سوئیچینگ برای انتقال داده‌ها با سرعت بالا به BGA دقیق نیاز دارند.

وسایل پزشکی: تجهیزات تصویربرداری تشخیصی، مانیتورهای بیمار، و ابزار پزشکی قابل حمل از BGA برای وسایل الکترونیکی فشرده و قابل اعتماد استفاده می‌کنند.

کنترل صنعتی: PLC ها، درایوهای موتور و کنترل کننده های اتوماسیون از BGA برای عملکردهای پردازش و ارتباط استفاده می کنند.

لوازم الکترونیکی مصرفی: گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و پوشیدنی‌ها از میکرو BGA برای طراحی‌های محدود استفاده می‌کنند.

چرا Fanway برای مونتاژ PCB BGA؟

قابلیت قرارگیری دقیق

تجهیزات قرارگیری Fanway از BGA ریز تا 0.25 میلی‌متر پشتیبانی می‌کند، با هم‌ترازی بینایی که تضمین می‌کند که هر توپ لحیم کاری با پد خود هماهنگ می‌شود. دقت قرارگیری از طریق کالیبراسیون خودکار و بازخورد بلادرنگ حفظ می‌شود.

پروفایل مجدد جریان کنترل شده

کوره‌های جریان مجدد با کنترل دمای چند ناحیه‌ای، پروفیل‌های حرارتی دقیق را برای انواع بسته‌بندی BGA و آلیاژهای لحیم کاری فعال می‌کنند. پروفیل ها برای هر مونتاژ ایجاد و تایید می شوند تا از خالی شدن و تاب برداشتن جلوگیری شود.

بازرسی اشعه ایکس 

سیستم های بازرسی 2 بعدی و سه بعدی اشعه ایکس کیفیت مفصل را برای هر BGA روی هر برد تأیید می کند. درصد تخلیه اندازه گیری و ثبت می شود.

دوباره کاری و توپ گیری مجدد BGA 

Fanway خدمات حذف BGA، تمیز کردن پد، توپ‌گیری مجدد و جایگزینی را با استفاده از ایستگاه‌های بازسازی اختصاصی با اپتیک‌های دید تقسیم‌شده و پروفایل‌های حرارتی کنترل‌شده ارائه می‌کند. کار مجدد طبق استانداردهای IPC-7711/7721 انجام می شود.

سرویس پایان به انتها 

از بهینه‌سازی چیدمان PCB برای مسیریابی BGA از طریق منبع‌یابی اجزا، مونتاژ، بازرسی و کار مجدد، Fanway خدمات کامل مونتاژ PCB BGA را از طریق یک نقطه تماس ارائه می‌کند.

گواهینامه ها 

Fanway دارای گواهینامه های ISO9001، ISO13485، و IATF16949 با فرآیندهای مونتاژ مطابق با استانداردهای IPC-A-610 و IPC-7095 است.

سوالات متداول

س: حداقل گام BGA که Fanway می تواند جمع کند چقدر است؟
A: Fanway از مونتاژ BGA تا زیر 0.25 میلی متر پشتیبانی می کند. گام های استاندارد شامل 1.0 میلی متر، 0.8 میلی متر، 0.65 میلی متر، 0.5 میلی متر و 0.4 میلی متر است.

س: چه بازرسی روی مجموعه های BGA انجام می شود؟
A: بازرسی اشعه ایکس (2D و 3D) برای تمام مجموعه های BGA اجباری است. درصد تخلیه بر اساس معیارهای IPC-A-610 اندازه گیری می شود. تست های AOI، ICT و عملکردی نیز در صورت نیاز انجام می شود.

س: آیا Fanway می تواند یک BGA را که شکست خورده است دوباره کار کند؟
ج: بله. Fanway با استفاده از ایستگاه‌های اختصاصی دوباره کاری با پروفایل‌های حرارتی کنترل‌شده، حذف BGA، تمیز کردن پد، توپ‌گیری مجدد و جایگزینی را فراهم می‌کند. کار مجدد طبق استانداردهای IPC-7711/7721 انجام می شود.

س: زمان معمول برای مونتاژ PCB BGA چقدر است؟
A: نمونه اولیه مجموعه های BGA معمولا در عرض 5 تا 7 روز کاری ارسال می شود. سفارشات حجمی بر اساس در دسترس بودن اجزا و پیچیدگی برد برنامه ریزی می شوند.

س: Fanway از چه نوع بسته های BGA پشتیبانی می کند؟
پاسخ: Fanway از بسته های PBGA، CBGA، FCBGA و micro BGA پشتیبانی می کند. منبع یابی قطعات از طریق زنجیره های تامین مجاز انجام می شود تا از اصالت اطمینان حاصل شود.