Language
Country/Area
No result found
Từ PGA đến BGA: Điều gì đằng sau sự phát triển của công nghệ đóng gói này?!
Với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ đóng gói linh kiện điện tử cũng không ngừng phát triển. Nhiều thiết bị điện tử hiện đại sử dụng bao bì BGA (mảng lưới bóng) và công nghệ đóng gói mới này thực sự có nguồn gốc từ PGA (mảng lưới pin). Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sự ra đời của BGA, những ưu điểm, nhược điểm cũng như vai trò của nó trong ngành công nghiệp điện tử ngày nay.
Tổng quan về BGA
BGA là gói gắn trên bề mặt được sử dụng để lắp đặt cố định các mạch tích hợp, đặc biệt là bộ vi xử lý. So với gói nội tuyến kép (DIP) hoặc gói phẳng truyền thống, BGA có thể cung cấp số lượng chân kết nối lớn hơn vì toàn bộ bề mặt đáy của nó có sẵn để đặt các bi hàn và khoảng cách giữa các bi hàn ngắn hơn, điều này được cải thiện hiệu suất cao khi hoạt động ở tốc độ cao.
Công nghệ đóng gói BGA cho phép các linh kiện điện tử có mật độ kết nối cao hơn, giải quyết những khó khăn mà việc đóng gói truyền thống gây ra.
Quá trình hàn BGA thường yêu cầu điều khiển chính xác. Quá trình này hầu hết được hoàn thành thông qua lò nung lại tự động được điều khiển bằng máy tính để đảm bảo chất lượng hàn ổn định. Gói BGA chủ yếu bao gồm một đế nhựa hoặc gốm với một quả bóng hàn ở phía dưới, tương ứng với miếng đồng của PCB. Sau khi nung nóng, quả bóng hàn sẽ tan chảy và kết nối với miếng đồng của PCB.
Sự phát triển từ PGA sang BGA
PGA là một gói có các chân ở phía dưới. Các chân này thường được phân bố thành dạng lưới và được sử dụng để kết nối mạch tích hợp với bảng mạch in (PCB). Tuy nhiên, với việc thu nhỏ các linh kiện điện tử và sự gia tăng số lượng chân cần thiết, thiết kế của PGA ngày càng trở nên quá tải. Thiết kế BGA tiếp theo không chỉ giải quyết những khó khăn khi hàn do sự gia tăng số lượng và khoảng cách giữa các chân mà còn cải thiện hiệu suất truyền tín hiệu trong quá trình hàn.
Công nghệ BGA tích hợp thành công các ưu điểm của kết nối mật độ cao, độ dẫn nhiệt cao và độ tự cảm thấp, trở thành cột mốc quan trọng trong ngành điện tử.
Ưu điểm của BGA
Mật độ cao
Một trong những ưu điểm lớn nhất của BGA là mật độ cao. Hình thức đóng gói này có thể tập trung tới hàng trăm chân trong một khu vực nhỏ, giải quyết vấn đề khó hàn do khoảng cách giữa các chân giảm. Cấu hình của BGA giúp việc truyền tín hiệu hiệu quả hơn, đặc biệt là trong các mạch tốc độ cao.
Dẫn nhiệt
Một ưu điểm đáng kể khác là tính dẫn nhiệt của BGA. So với các gói có chân cắm riêng lẻ, BGA có khả năng chịu nhiệt thấp hơn, giúp tản nhiệt do mạch tích hợp tạo ra trong quá trình hoạt động hiệu quả hơn, từ đó giảm nguy cơ quá nhiệt.
Dây dẫn có độ tự cảm thấp
Vì khoảng cách giữa các bi hàn của BGA và PCB rất ngắn nên điều này tránh được hiện tượng tự cảm không cần thiết khi hoạt động ở tần số cao. Do đó, hiệu suất điện của BGA tốt hơn so với các gói pin truyền thống, đặc biệt là trong các ứng dụng điện tử tốc độ cao.
Thách thức của BGA
Thiếu linh hoạt
Một nhược điểm của BGA là các bi hàn của nó không linh hoạt như các chân dài hơn, do đó sự giãn nở nhiệt không khớp giữa PCB và BGA có thể khiến mối hàn bị đứt. Để cải thiện khuyết điểm này, người ta thường phải sử dụng quy trình “lấp đầy” để tăng cường khả năng chống hàn.
Kiểm tra độ khó
Sau khi BGA được hàn tại chỗ, việc kiểm tra chất lượng mối hàn sẽ trở nên khó khăn. Để giải quyết vấn đề này, ngành đã phát triển các công nghệ kiểm tra tiên tiến như máy X-quang và máy quét CT công nghiệp. Tuy nhiên, những công nghệ như vậy có xu hướng đắt tiền nên các phương pháp thử nghiệm điện được ưa chuộng hơn.
Những thách thức trong quá trình phát triển
Trong giai đoạn phát triển mạch, phích cắm thường được sử dụng để kết nối tạm thời do những thách thức của việc hàn BGA, nhưng những phích cắm này thường có độ tin cậy kém.
Chi phí thiết bị
Các gói BGA hàn đáng tin cậy đòi hỏi thiết bị đắt tiền và độ tin cậy của hàn thủ công tương đối thấp. Trong bối cảnh đó, công nghệ sửa chữa DIY dần dần xuất hiện và nhiều người đam mê bắt đầu thử sử dụng các nguồn nhiệt đơn giản để hàn lại.
Biến thể của BGA
BGA đã tạo ra nhiều biến thể, ví dụ trong số đó bao gồm công nghệ chip lật, cho phép hàn ở cấp độ vi mô. Với mỗi gói mới, khả năng và phạm vi ứng dụng của các linh kiện điện tử tiếp tục mở rộng.
Xu hướng phát triển trong tương lai
Nghiên cứu và đổi mới công nghệ xung quanh BGA tiếp tục phát triển, đặc biệt là trong việc xử lý các điều kiện làm việc khắc nghiệt và thích ứng với đặc tính của các vật liệu khác nhau. Để thích ứng với môi trường sử dụng ngày càng khắc nghiệt, các nhà phát triển không ngừng tìm kiếm các công nghệ và vật liệu hàn đáng tin cậy hơn.
Đối với các sản phẩm điện tử trong tương lai, liệu BGA có thể tiếp tục dẫn đầu và đáp ứng nhu cầu thị trường hay không là một câu hỏi đáng suy ngẫm.
