Zapewnienie długoterminowego wsparcia dla komponentów dzięki montażowi BGA na miejscu
W pierwszej części naszej analizy zagadnień produkcji przeanalizowaliśmy historię odchodzenia w podzespołach półprzewodnikowych od obudów z klasycznymi wyprowadzeniami pinowymi. Podsumowując, znaczące nakłady w oprzyrządowanie na potrzeby obudów z klasycznymi wyprowadzeniami pinowymi, takich jak PDIP, PLCC, PQUAD lub PGA, prowadzą do wyższych kosztów, co stoi za powszechnym na rynku odejściem od tego typu rozwiązań na rzecz obudów Ball Grid Array (BGA), Quad Flat No-lead Package (QFN) i Dual Flat No-lead Package (DFN).
W części drugiej omówiliśmy popularyzację technologii QFN i DFN oraz korzyści, jakie zapewniają one dla produktów o mniejszej liczbie pinów. Głównym czynnikiem branżowym odpowiedzialnym za ten kierunek są wysokie nakłady związane z obudowami z klasycznymi wyprowadzeniami pinowymi i złożoność procesów obróbki.
W trzeciej części serii omówiliśmy substraty krzemowe, procesy produkcyjne i przechowywanie wafli krzemowych oraz ich rolę rolę w całościowym ujęciu procesów produkcyjnych na rzecz ograniczania skutków wycofania komponentów z rynku.
Częścią 4 zakończymy naszą serię, omawiając migrację układów o dużej liczbie pinów do obudów typu BGA.
Dlaczego warto stosować obudowy typu BGA?
Obudowy z wielorzędowym układem pinów, zapoczątkowane wprowadzeniem PGA, a obecnie powszechne jako BGA, są kluczowym elementem, który umożliwił implementację układów wymagających dużej liczby wejść i wyjść. Połączenia układu z płytą obwodów drukowanych (PCB) za pomocą złączy pod korpusem opakowania zamiast rzędów wyprowadzeń po obu stronach układu pozwalają na znaczne zmniejszenie powierzchni połączeń. Obudowy z wielorzędowym układem pinów pozwalają na przesył setek sygnałów z układu scalonego do płyty obwodów drukowanych.
Znając zalety obudów z wielorzędowym układem pinów w stosunku do układów z 2- lub 4-rzędowym układem wyprowadzeń typu, odpowiednio, DIP i QFP, przejdźmy do omówienia migracji z PGA do BGA. Podstawową różnicą w budowie jest rodzaj łączenia z płytą obwodów drukowanych – obudowa BGA jest łączona z płytą w procesie montażu powierzchniowego, podczas gdy obudowa PGA jest łączona za pomocą lutowania w otworów przelotowych. Ze względu na możliwości automatyzacji i stopień złożoności technologia montażu powierzchniowego odznacza się niższymi kosztami. Ponadto proces montażu komponentu BGA jest prostszy, a tym samym tańszy. Podstawa BGA stanowi podstawę, na której zamontowana jest kostka układu scalonego, zaprojektowana w taki sposób, by łączyć mikroprzewody wewnętrzne układu z kulkami lutowniczymi wyprowadzeń. Obudowa BGA może zawierać matrycę połączoną przewodowo lub typu flip-chip, w zależności od potrzeb danego produktu. W przypadku układów typu flip-chip znaczna część prowadzeń realizowana jest na samej kostce krzemowej, z warstwą redystrybucyjną zawierającą połączenia do wyprowadzeń, z nielicznymi przewodami w podstawie BGA. Eliminuje to połączenia drutowe w obudowie, umożliwiając wyższą wydajność. Podstawy te są produkowane w formie panelu zawierającego pakiet wielu podstaw. Pozwala to na równoległe przetwarzanie wielu jednostek w ramach operacji montażu. Po zakończeniu tych operacji panel jest cięty na końcowe komponenty. W dolnej części obudowy znajduje się szereg kulek lutowniczych łączących układ scalony z płytą obwodów drukowanych. Połączenie ustanawiane jest za pomocą technologii montażu powierzchniowego. Kulki lutownicze zastępują piny wyprowadzeń PGA.
W odpowiedzi na zapotrzebowanie branży firma Rochester Electronics zainwestowała w możliwości własne montażu BGA w zakładzie produkcyjnym w Newburyport w stanie Massachusetts. Jesteśmy przygotowani do realizacji zamówień na montaż szerokiej gamy rozmiarów obudów BGA i liczby kulek lutowniczych. Możemy zapewnić wsparcie klientom, którzy chcą przenieść swój produkt z jednego ze starszych typów obudów, PGA lub QFP, do BGA. Odbywa się to poprzez montaż kostki układu klienta w obudowie BGA, a następnie testowanie tych komponentów. Migracja z PGA lub QFP może być przeprowadzona przez Rochester Electronics z wykorzystaniem niestandardowej obudowy BGA, pozwalając klientowi na zachowanie większych możliwości analizy poprawności sygnałów na poziomie kostki krzemowej, poprzez zachowanie biegu połączeń sygnałowych. Jest to kolejny element, dzięki któremu dostarczamy naszym klientom systemy wymagające minimalnych lub nie wymagające żadnych zmian w sprzęcie i oprogramowaniu.
Replikacja obudowy, podstawy i ramki wyprowadzeń
Branża odeszła od stosowania ramek wyprowadzeń przede wszystkim dlatego, że wymagania wydajnościowe nowych technologii nie dopuszczają stosowania mikropołączeń drutowych, a koszty kontynuacji montażu ramek wyprowadzeń w mniejszych partiach produktów były bardzo wysokie.
Firma Rochester Electronics była świadoma tych trendów i, przewidując je, inwestowała zarówno w środki związane z ramkami wyprowadzeń, jak i QFN i BGA. Biorąc pod uwagę miliardy przechowywanych matryc i wafli krzemowych, z których większość wymaga montażu ramek wyprowadzeniowych, z pewnością była to słuszna decyzja. Rochester nie tylko inwestuje w drogie opcje przycinania i formowania pakietów PLCC, które nie są już dostępne w największych wytwórniach na świecie i szybko wycofywane są z kolejnych. Ustanowiliśmy również wytwórnię na miejscu w USA, w której może montować układy w prawie wszystkich istniejących typach obudów.
Możliwości Rochester w zakresie replikacji obudów, podstaw i ramek wyprowadzeń obejmują:
- Możliwość ponownego wprowadzenia większości technologii obudów
- Możliwość powlekania wyprowadzeń zgodnie z normą ROHS lub SnPb
- Obudowy zgodne z JEDEC i obudowy niestandardowe
- Dostępne są usługi projektowania podstaw i ramek wyprowadzeń
- Dostępne usługi w zakresie certyfikacji
Chcesz dowiedzieć się więcej? Skontaktuj się z nami już dziś.
Zapoznaj się z ofertą usług Rochester Electronics w zakresie montażu układów w obudowach
Przeczytaj część 1: Ograniczanie skutków wycofania komponentów z rynku: Analiza zagadnień produkcji półprzewodników
Przeczytaj część 2: Ograniczanie skutków wycofania komponentów z rynku: Produkcja półprzewodników zmierza w kierunku zespołów QFN i DFN
Przeczytaj część 3: Ograniczanie skutków wycofania komponentów z rynku: Substraty krzemowe, procesy produkcyjne i wafle krzemowe
