El encapsulado BGA (Ball Grid Array), también conocido como encapsulado de matriz de bolas, utiliza una matriz de bolas de soldadura dispuestas como patillas para dispositivos montados en superficie. Existen cuatro tipos básicos de BGA: PBGA, CBGA, CCGA y TBGA, con conjuntos de bolas de soldadura que sirven como puntos de conexión de E/S situados normalmente en la parte inferior del encapsulado. El paso típico de estos conjuntos de bolas de soldadura es de 1,0 mm, 1,27 mm o 1,5 mm, con composiciones de soldadura comunes que incluyen 63Sn/37Pb y 90Pb/10Sn.
Por supuesto, Embalaje BGA tiene muchas ventajas, como más pines, menor tamaño y mejores propiedades eléctricas y térmicas. Sin embargo, cabe señalar que los inconvenientes de los BGA residen en la complejidad de la inspección de las uniones soldadas y el retrabajo, con estrictos requisitos de fiabilidad para las uniones soldadas, lo que limita la aplicación de Dispositivos BGA en muchos campos.
Además, si una BGA soldada correctamente no funciona correctamente, es necesario retirarla de la placa de circuito impreso y sustituirla sin afectar a otros componentes ya soldados. Aquí es donde entra en juego la estrella de este debate: la estación de reparación de BGA.
Estaciones de reprocesado BGA se dividen en tipos de alineación óptica y no óptica. La alineación óptica utiliza un módulo óptico con imágenes prismáticas, mientras que la alineación no óptica se basa en la alineación manual del BGA con la ayuda de las líneas y puntos de la serigrafía de la PCB para lograr la alineación para el reprocesado. Para componentes BGA más grandes, la alineación no óptica es suficiente, ya que la tensión superficial de la pasta de soldadura garantiza que, incluso con una desalineación de hasta 50%, el componente BGA se soldará en su sitio durante la soldadura por reflujo. Sin embargo, en el caso de componentes BGA más finos y pequeños, confiar únicamente en el ojo humano resulta más complicado. A continuación, presentamos un principio típico de alineación óptica.
Tenga en cuenta que en el diagrama del principio de alineación óptica, el rojo y el azul representan dos trayectorias de imagen. Las líneas rojas continuas y discontinuas representan las trayectorias de imagen de las bolas de soldadura del chip BGA que se va a soldar, mientras que las líneas azules continuas y discontinuas representan las trayectorias de imagen de las almohadillas de soldadura de la PCB que se va a soldar. Ambas imágenes son reflejadas por el espejo prismático en la cámara CCD y mostradas en el monitor, ayudando así a los operarios a conseguir la alineación óptica.
El reprocesado de BGA implica el calentamiento localizado de la placa de circuito impreso. Para garantizar la soldadura sin dañar el dispositivo debido a un calentamiento desigual ni afectar a la soldadura de los componentes circundantes, esta operación requiere no sólo campanas calefactoras de diseño especial en la parte superior, sino también un dispositivo de precalentamiento de PCB en la parte inferior. Aun así, es esencial proteger los componentes circundantes durante el recalentamiento para evitar que se vuelvan a fundir y afecten a la calidad de las uniones soldadas previamente.
El diseño de la campana de calentamiento tiene como objetivo garantizar una extracción y soldadura eficientes y eficaces de los componentes BGA. Consta de capas interior y exterior; la capa exterior proporciona un excelente blindaje para garantizar que el aire caliente de trabajo no se vea afectado por las temperaturas externas, manteniendo un control estable de la temperatura. La capa interior de aire caliente fluye hacia fuera a través del hueco entre las capas interior y exterior y los orificios de escape, garantizando un flujo de aire relativamente estable durante el trabajo y minimizando los impactos mecánicos sobre los componentes.
En el caso de los distintos dispositivos BGA, las variaciones en el rendimiento térmico se deben a las diferencias en el número de patillas y en el material del sustrato del dispositivo, lo que da lugar a distintos parámetros de retrabajo. Por lo tanto, se recomienda reforzar la recopilación y organización de los parámetros de retrabajo de soldadura BGA en las operaciones diarias para formar una valiosa base de datos.