Требования к автоматам для монтажа BGA

Нанесение паяльной пасты.

Монтаж BGA корпусов на печатную плату.

Рекомендации, которым нужно следовать при трассировке BGA.

Разработчику следует помнить и поэтапно выполнять следу-

ющие рекомендации:

1. Уточнить материал подложки, тип корпуса микросхемы и рекомендации производителя по трассировке.

2. Оценить необходимое число сигнальных слоев.

3. Проверить совместимость шага выводов с имеющейся технологией производства печатных плат. Проконсультироваться с производителем печатных плат.

4. Проверить рисунок металлизации на слоях питания и заземления.

5. Выяснить зазоры для монтажного оборудования и ремонтного оборудования.

6. Оценить необходимость отвода тепла.

7. Разместить BGA корпус подальше от других высокоплотных устройств.

8. Разместить BGA корпус подальше от края платы.

9. Использовать квадрантное разбиение для трассировки.

10. Не использовать области заливки под микросхемой на внешнем слое.

11. Покрывать защитной маской все переходные отверстия под микросхемой.

12. Соблюдать правило для ширины проводников, подводимых к контактной площадке.

При монтаже BGA компонентов с шариками из эвтектического сплава Sn63/Pb37 или бессвинцовых сплавов типа Sn/Ag/Cu (например, PBGA) рекомендуем использовать паяльную пасту, хотя существуют технологические процессы, предусматривающие нанесение только флюса. Тем не менее, есть ряд преимуществ, которые дает нанесение пасты:

 Смачивание. Паста работает как флюс, улучшая смачивание шарика припоя и

контактной площадки.

 Отсутствие смещения компонентов. Паста помогает удерживать BGA компонент на своем месте в процессе монтажа и оплавления.

 Меньше проблем с копланарностью. Паста помогает скомпенсировать в некоторых пределах различия в копланарности шариков и площадок.

 Регулировка количества припоя. Паста добавляется к общему объему припоя в паяном соединении, позволяя регулировать его количество для достижения лучших результатов.

 Больший зазор. Компонент без пасты будет иметь меньший (примерно на 0,050 мм) зазор с поверхностью ПП, что может понизить термическую надежность.

 Самоцентрирование. Способность BGA к самоцентрированию будет меньше при наличии только флюса.

Для оплавляемых шариков объем пасты не так важен для получения надежного паяного соединения, так как основной вклад в количество припоя вносит сам шарик. В то время как для неоплавляемых шариковых выводов из высокотемпературного сплава Sn10/Pb90, применяемых в керамических BGA корпусах, особенно критичным является нанесение достаточного количества паяльной пасты. Так согласно IPC-7095, для формирования надежного паяного соединения при монтаже CBGA, необходимо минимум 0,08 мм3 и номинально 0,12 мм3 паяльной пасты на вывод.

Так же рекомендуется использовать пасту с флюсом, не требующим отмывки, так как отмывка под корпусами BGA может быть затруднена. Хотя и допускается использование водосмываемых паст. Для большинства применений BGA с шагом 0,8 мм и более, адекватным выбором будет 3 тип пасты по классификации J-STD-005 c размерами частиц припоя 25-45 мкм. Для BGA с меньшим шагом лучше выбрать пасту 5 типа с размерами частиц припоя 10-20 мкм. На процесс нанесения пасты существенно влияют характеристики и качество изготовления трафаретов. Рекомендуется применять трафареты, выполненные из нержавеющей стали лазерной резкой с обязательной электрополировкой.

Никаких особенно жестких требований к автоматам для монтажа BGA корпуса не предъявляют. Если ваш автомат способен устанавливать корпуса QFP с шагом 0,5 мм, то он подойдет для установки любых производимых в настоящее время BGA корпусов. Точности установки 0,050 мм, обеспечиваемой любым современным автоматом, будет вполне достаточно. Для установки BGA с малым шагом очень желательно наличие нижней камеры распознавания, позволяющей оценивать координаты отдельных шариковых выводов, а не только смещение корпуса. Очень удобно, если автомат умеет распознавать BGA на лету, это значительно увеличит производительность. Необходимо, чтобы автомат имел возможность контроля усилия по оси z. Слишком большое усилие приведет к выдавливанию пасты из-под шариков припоя и образованию перемычек при последующей пайке. Для погружения шариков на 0,025-0,050 мм в паяльную пасту рекомендованное максимальное усилие прижима составляет 3 Н. С другой стороны, малое усилие может привести к неточному центрированию компонента и появлению непропаев.

Проверьте ограничение по максимальному размеру устанавливаемых корпусов и шагу выводов. Обычно имеются дополнительные опции в комплектации автоматов,

позволяющие монтировать корпуса большого размера с мелким шагом.