BGA  (Ball Grid Array)

La complejidad y densidad de las placas de circuitos impresos continúan incrementándose sin parar. Simultáneamente, se utilizan cada vez más, circuitos integrados más complejos en estas placas. Los métodos de encapsulado utilizando interconexiones con periféricos como Quad Flat Packs (QFP), Small Outline Integrated Cicuits (SOICSs), Thin Small Outline Packages (TSOPs), Shrink Small Outline Packages (SSOPs) y Plastic Leaded Chip Carriers (PLCCs), han llegado a sus límites prácticos en la producción a partir de más de 200 pines. Pasando de un encapsulado de periferia lineal para la interconexión a un array bi-dimensional, “es posible realizar más interconexiones en el mismo espacio y con un espaciado mayor comparado con aquellos utilizados en tecnologías de montajes superficiales antiguas”. El Ball Gris Array (BGA) es la implementación más común de este concepto (figura1). Sin embargo, todos los encapsulados tienen un problema común: las soldaduras que no están en los bordes del encapsulado están fuera de vista y no pueden ser inspeccionados visualmente para verificar su calidad o confirmar sus defectos.

FIGURA  1

Hoy en día, los BGAs y Chip Scale Packages (CSPs) con menos de 100 pines son comunes por su bajo coste y su capacidad de disipar calor. Los BGAs con más de 100 pines son típicos también. El BGA está llegando a ser tan común como el QFP. La mayoría de las placas tienen al menos uno, siendo típico entre 10 a 20 por placa. Hoy un PCB complejo puede tener entre un 25 y 50 por ciento de sus soldaduras en BGAs. Incluso con un proceso de ensamblaje bien caracterizado y controlado, seguro que se producirán defectos de soldadura en los BGAs sin que haya un método de inspección visual disponible.

Este encapsulado posee unos pines que son con forma de bolas ubicadas por la superficie del dispositivo. Al distribuir de esta manera los pads, aunque se reduce el tamaño final del dispositivo, la soldadura deja de ser visible, dificultando el testeo del conjunto. Una gran ventaja que tiene este tipo de encapsulado es la distribución aleatoria que pueden tener los pines de GND y VCC, con lo cual se minimizan problemas de integridad de señal y de suministro de energía.

El BGA es normalmente un componente caro y a menudo tiene que ser limpiado después de quitarlo de la placa. Existe un riesgo significativo de desechar el montaje entero, por un daño inevitable en la placa PCB.

Las soldaduras BGA

En todos los encapsulados BGA una bola de soldadura está unida al encapsulado en cada posición de la rejilla de soldadura (grid). Esta unión se efectúa antes de que se incorpore el IC al encapsulado. Durante el ensamblaje se utilizan pastas para soldar las bolas a la placa. Las bolas de soldadura fundibles (eutécticas) se funden y se fusionan durante el proceso de soldadura con las pastas. Estos encapsulados están normalmente hechos del mismo material que las placas impresas y son los más baratos y populares. Las bolas de soldadura no fundibles (no-eutécticas) están hechas de una aleación que no se funde durante el ensamblaje. La pasta de soldadura suelda estas bolas a la placa. Esta técnica se utiliza muy a menudo en encapsulados cerámicos más caros que requieren un espacio vertical en placa más grande para disponer de un mayor alivio de carga.



Efectos de un precalentamiento inadecuado con daños en el encapsulado y en el circuito impreso.




Video que muestra el montaje y desmontaje de un BGA con aire caliente