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Do PGA ao BGA: o que está por trás dessa evolução da tecnologia de embalagens?!
Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a tecnologia de embalagem de componentes eletrônicos também está em constante evolução. Muitos dispositivos eletrônicos modernos usam empacotamento BGA (ball grid array), e essa nova tecnologia de empacotamento, na verdade, originou-se do PGA (pin grid array). Neste artigo, exploraremos o nascimento do BGA, suas vantagens e desvantagens e seu papel na indústria eletrônica atual.
Visão geral do BGA
BGA é um pacote de montagem em superfície usado para instalação fixa de circuitos integrados, especialmente microprocessadores. Comparado com o tradicional pacote duplo em linha (DIP) ou pacote planar, o BGA pode fornecer uma contagem maior de pinos de conexão porque toda a superfície de sua parte inferior está disponível para colocação de esferas de solda e a distância entre as esferas de solda é mais curta, o que é Melhora desempenho durante operação em alta velocidade.
A tecnologia de embalagem BGA permite que os componentes eletrônicos tenham maior densidade de conexão, o que resolve as dificuldades causadas pelas embalagens tradicionais.
A soldagem de BGA geralmente requer controle preciso. Este processo é concluído principalmente por meio de um forno de refusão automático controlado por computador para garantir a estabilidade da qualidade da soldagem. O pacote BGA consiste principalmente em um substrato de plástico ou cerâmica com uma bola de solda na parte inferior, que corresponde à almofada de cobre do PCB. Após o aquecimento, a bola de solda derreterá e se conectará à almofada de cobre do PCB.
Evolução de PGA para BGA
PGA é um pacote com pinos na parte inferior. Esses pinos geralmente são distribuídos em uma grade e são usados para conectar o circuito integrado à placa de circuito impresso (PCB). Porém, com a miniaturização dos componentes eletrônicos e o aumento no número de pinos necessários, o design do PGA torna-se cada vez mais sobrecarregado. O design BGA resultante não apenas resolve as dificuldades de soldagem causadas pelo aumento do número e espaçamento dos pinos, mas também melhora o desempenho da transmissão do sinal durante o processo de soldagem.
A tecnologia BGA integra com sucesso as vantagens de conexões de alta densidade, alta condutividade térmica e baixa indutância, tornando-se um marco importante na indústria eletrônica.
Vantagens do BGA
Alta densidade
Uma das maiores vantagens do BGA é a sua alta densidade. Esta forma de embalagem pode concentrar até centenas de pinos em uma pequena área, resolvendo o problema de soldagem difícil causada pelo encolhimento do espaçamento entre pinos. A configuração do BGA torna a transmissão de sinais mais eficiente, principalmente em circuitos de alta velocidade.
Condução de calor
Outra vantagem significativa é a condutividade térmica do BGA. Comparados aos pacotes com pinos individuais, os BGAs possuem menor resistência térmica, o que permite que o calor gerado pelo circuito integrado durante a operação seja dissipado de forma mais eficiente, reduzindo assim o risco de superaquecimento.
Condutores de baixa indutância
Como a distância entre as esferas de solda do BGA e a PCB é muito curta, isso evita indutância desnecessária em operação de alta frequência. Portanto, o desempenho elétrico do BGA é melhor do que o da embalagem tradicional de pinos, especialmente em aplicações eletrônicas de alta velocidade.
Desafios da BGA
Falta de flexibilidade
Uma desvantagem do BGA é que suas esferas de solda não são tão flexíveis quanto os pinos mais longos, portanto, uma incompatibilidade de expansão térmica entre o PCB e o BGA pode causar a quebra da junta de solda. Para melhorar esta deficiência, é normalmente necessário utilizar um processo de “underfill” para aumentar a resistência da soldadura.
Verifique a dificuldade
Uma vez que o BGA é soldado no lugar, fica difícil verificar a qualidade da soldagem. Para resolver este problema, a indústria desenvolveu tecnologias avançadas de inspeção, como máquinas de raios X e tomógrafos industriais. No entanto, tal tecnologia é muitas vezes dispendiosa, pelo que são preferidos métodos de teste eléctrico.
Desafios no processo de desenvolvimento
Durante o estágio de desenvolvimento do circuito, os plugues são frequentemente usados para conexões temporárias devido aos desafios da soldagem BGA, mas esses plugues tendem a ter baixa confiabilidade.
Custo do equipamento
A soldagem confiável de pacotes BGA requer equipamentos caros e a confiabilidade da soldagem manual é relativamente baixa. Neste contexto, a tecnologia de reparo DIY surgiu gradualmente e muitos entusiastas começaram a tentar usar fontes simples de calor para resoldar.
Variante de BGA
O BGA gerou muitas variações, exemplos das quais incluem a tecnologia flip-chip, que permite a soldagem em nível microscópico. A cada novo pacote, as capacidades e a gama de aplicações dos componentes eletrônicos continuam a se expandir.
Tendências futuras de desenvolvimento
A pesquisa e a inovação tecnológica em torno dos BGAs continuam avançando, especialmente no que diz respeito a lidar com condições extremas de trabalho e na adaptação às características dos diferentes materiais. Para se adaptarem ao ambiente de uso cada vez mais severo, os desenvolvedores estão constantemente buscando tecnologias e materiais de soldagem mais confiáveis.
Para futuros produtos eletrônicos, se o BGA poderá continuar a liderar e atender à demanda do mercado é uma questão que vale a pena ponderar.
