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Du PGA au BGA : qu'est-ce qui se cache derrière cette évolution de la technologie du packaging ?!
Avec le développement de la science et de la technologie, la technologie d'emballage des composants électroniques évolue également constamment. De nombreux appareils électroniques modernes utilisent un emballage BGA (Ball Grid Array), et cette nouvelle technologie d'emballage provient en fait du PGA (Pin Grid Array). Dans cet article, nous explorerons la naissance du BGA, ses avantages et ses inconvénients, ainsi que son rôle dans l'industrie électronique actuelle.
Présentation de BGA
BGA est un boîtier à montage en surface utilisé pour l'installation fixe de circuits intégrés, en particulier de microprocesseurs. Comparé au boîtier double en ligne (DIP) traditionnel ou au boîtier planaire, le BGA peut fournir un plus grand nombre de broches de connexion car toute la surface de son fond est disponible pour le placement des billes de soudure et la distance entre les billes de soudure est plus courte, ce qui améliore performances lors d’un fonctionnement à grande vitesse.
La technologie d'emballage BGA permet aux composants électroniques d'avoir une densité de connexion plus élevée, ce qui résout les difficultés causées par l'emballage traditionnel.
Le soudage du BGA nécessite généralement un contrôle précis. Ce processus est principalement réalisé via un four de refusion automatique contrôlé par ordinateur pour garantir la stabilité de la qualité du soudage. Le boîtier BGA se compose principalement d'un substrat en plastique ou en céramique avec une bille de soudure sur le fond, qui correspond à la pastille de cuivre du PCB. Après chauffage, la bille de soudure fondra et se connectera à la pastille de cuivre du PCB.
Évolution du PGA vers le BGA
Le PGA est un boîtier avec des broches en bas. Ces broches sont généralement réparties dans une grille et sont utilisées pour connecter le circuit intégré à la carte de circuit imprimé (PCB). Cependant, avec la miniaturisation des composants électroniques et l’augmentation du nombre de broches requises, la conception des PGA devient de plus en plus dépassée. La conception BGA ultérieure résout non seulement les difficultés de soudage causées par l'augmentation du nombre et de l'espacement des broches, mais améliore également les performances de transmission du signal pendant le processus de soudage.
La technologie BGA intègre avec succès les avantages des connexions haute densité, de la conductivité thermique élevée et de la faible inductance, devenant ainsi une étape importante dans l'industrie électronique.
Avantages du BGA
Haute densité
L'un des plus grands avantages du BGA est sa haute densité. Cette forme d'emballage peut concentrer jusqu'à des centaines de broches dans une petite zone, résolvant ainsi le problème de soudure difficile causé par l'espacement réduit des broches. La configuration du BGA rend la transmission des signaux plus efficace, notamment dans les circuits à grande vitesse.
Conduction thermique
Un autre avantage significatif est la conductivité thermique du BGA. Par rapport aux boîtiers dotés de broches individuelles, les BGA ont une résistance thermique plus faible, ce qui permet de dissiper plus efficacement la chaleur générée par le circuit intégré pendant le fonctionnement, réduisant ainsi le risque de surchauffe.
Câbles à faible inductance
Étant donné que la distance entre les billes de soudure du BGA et le PCB est très courte, cela évite une inductance inutile lors d'un fonctionnement à haute fréquence. Par conséquent, les performances électriques du BGA sont meilleures que celles des boîtiers à broches traditionnels, en particulier dans les applications électroniques à grande vitesse.
Les défis de BGA
Manque de flexibilité
L'un des inconvénients du BGA est que ses billes de soudure ne sont pas aussi flexibles que des broches plus longues, donc une inadéquation de dilatation thermique entre le PCB et le BGA peut provoquer la rupture du joint de soudure. Pour remédier à cet inconvénient, il est généralement nécessaire d'utiliser un procédé de « sous-remplissage » pour améliorer la résistance du soudage.
Vérifier la difficulté
Une fois le BGA soudé en place, il devient difficile de vérifier la qualité de la soudure. Afin de résoudre ce problème, l’industrie a développé des technologies d’inspection avancées telles que des appareils à rayons X et des tomodensitomètres industriels. Cependant, ces technologies ont tendance à être coûteuses, c'est pourquoi les méthodes de test électriques sont préférées.
Défis du processus de développement
Pendant la phase de développement du circuit, les fiches sont souvent utilisées pour des connexions temporaires en raison des difficultés liées au soudage BGA, mais ces fiches ont tendance à avoir une faible fiabilité.
Coût de l'équipement
Le soudage fiable des boîtiers BGA nécessite un équipement coûteux et la fiabilité du soudage manuel est relativement faible. Dans ce contexte, la technologie de réparation DIY a progressivement émergé et de nombreux passionnés ont commencé à essayer d'utiliser de simples sources de chaleur pour le ressoudage.
Variante de BGA
Le BGA a donné naissance à de nombreuses variantes, parmi lesquelles la technologie flip-chip, qui permet le soudage à un niveau microscopique. Avec chaque nouveau package, les capacités et la gamme d'applications des composants électroniques continuent de s'étendre.
Tendances de développement futures
La recherche et l'innovation technologique autour des BGA continuent de progresser, notamment pour faire face aux conditions de travail extrêmes et s'adapter aux caractéristiques des différents matériaux. Afin de s'adapter à un environnement d'utilisation de plus en plus difficile, les développeurs recherchent constamment des technologies et des matériaux de soudage plus fiables.
Pour les futurs produits électroniques, la question de savoir si BGA peut continuer à dominer et répondre à la demande du marché mérite réflexion.
