Bga Full Seminario Sase2012 Fiuba

8/12/2019 Bga Full Seminario Sase2012 Fiuba

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Sergio Guberman, 2000 / 2012

BGA BALL GRID ARRAY

SASE 2012 FIUBA Bs.As.


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Desarrollo*Tipos, consideraciones y clasificacin* CSP y Flip Chip* Mtodos de remocin de BGAs* Mtodos de alineacin de BGAs* Fijacin de perfiles trmicos

* Boquillas, formatos y clasificacin* Equipo de remocin std.-TF-700 o sim.-* Equipo de rem. e Inst. Prof. -TF-2000 o sim-* Ejemplos de Radiografias y fotografias

*Infra-Rojo e Inspeccion por fibra optica*Video de Soldadura y Desoldadura.*Video de Inspeccin* Conclusiones Finales


4/55Sergio Guberman, 2000 / 2012

BGA

-Bolitas o Columnas de Estao Eutctico-

-de 16 a 2400contactos-

BALL GRID ARRAY



Variantes de BGAPlastic BGA -388- Super BGA -596- Tab BGA -736-

BGA Cermico- BGA Cermico- BGA -Metlico-



Tipos de Array

Ball Grid Array (BGA) Cpsula Plstica (PBGA)

Cpsula Cermica (CBGA)

Cpsula Cermica con Columnas (CCGA)

Cpsula Metlica (MBGA/SBGA)

Chip Scale Package o Micro BGA (CSP)

Micro Lead Frame (MLF)

Flip Chip (FP)



BGA Tpico



Caractersticas de un BGA

Plastic Over-MoldedEpoxy Under-filled

(Glob Top)

*Paso entre bolitas (Pitch ): 0.3mm1.5mm

*Dimetro de la bolita: 0.25mm1.05mm



CSP (Chip Scale Package)

Tamao Global: ninguno mas largo que 1.2 X el tamao del die

dentro del componente // Variante deluBGA

Caractersticas de un CSP

Un nuevo desafo al momento de remover o instalar un componente

HTML
http://hojas%20de%20datos/Chip%20Scale%20Package.pdf



Micro conductor, es una familia de circuitos

integrados QFN.

Est disponible en 3 versiones que son MLPQ,

MLPM y MLPD

Tambien considerados en algunos casos como

familia de los CSP.

Caractersticas de un MLF

MLF (Micro Lead Frame) o MLP o QFN

Un nuevo desafo al momento de remover o instalar un componente
http://hojas%20de%20datos/MLF.pdfhttp://hojas%20de%20datos/MLF.pdf



-Die, Cristal de silicio desnudo con hilos de soldadura a sus costados.-

-Conexin directa al sustrato

Caractersticas de un FLIPCHIP

Se pueden lograr chips tan pequeos que su reparacin en algunos casos puede

resultar imposible

Varan su tamao desde

0.8 a 20 mm cuadrados

El dimetro de las bolitasvaranentre.1 y .4 mm

El pitch entre bolitas varan

entre .25 y .8 mm
http://hojas%20de%20datos/Flip%20chip.pdf



Comparacin Rpida

BGA CSP-FC

Tamao del chip: superior a 4cm2 entre 0,8 y 4cm2

Paso entre bolitas: 0.3mm a 1,5mmentre 0,25 y

0,8mm

Dimetro de las bolitas: 0,5mm a 1,05mmentre 0,1 y

0,4mm


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Indice del proceso para remover o instalar un

BGA

Remover el

componenteLimpiar el

lugar

Colocar el

componente

Reflow/Aplic.

de calorInspeccin


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Remover un BGA mediante mtodo

Conductivoej: equipo PACE-MBT 250-

Virtualmente todos los BGA/CSP pueden ser

retrabajados usando sistemas de mtodos

conductivos para transferir la temperatura.-

Algunos dispositivos para este tipo de remocin

estan disponibles ayudado por una bomba de

Vaco que a travs de una goma (sopapa) una vez

alcanzada la temperatura necesaria, hara de -

vacuum pick-up- y levantar el componente.-

Este mtodo de ninguna manera es apto para

instalar un BGA.


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Remover un BGA mediante mtodos

Convectivo y Radiacin

----Equipos Profesionales----

IR3000Infra Rojo

*******************TF-1700/2700 -Aire Caliente-

================

-Equipo de bajo costo pero alta prestacion-

JOVY RE-7500-Infra Rojo-
http://hojas%20de%20datos/RE-7500-Manual_rev_r_-Spanish.pdfhttp://hojas%20de%20datos/IR3000.pdfhttp://hojas%20de%20datos/TF%201700-TF%202700%20Manual_SP.pdf


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Pasos Bsicos paraRemoverun BGA

mtodo convectivo, aire caliente

1

Area de Preparacin y limpieza

Precalentamiento superior

Posicionamiento

2

Alineacin de la boquilla

por encima del

componente

3

Reflujo con proceso de Salida

Administre calor hasta que toda la

soldadura se haya fundido

4

Levante el componente

Permita su enfriamiento


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No Hay reflujode soldadura

encomponentes

adyacentes

Aire

Caliente


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Remocin BGA-Equipos PACE ST 325 y ST 350

Equipos convectivos de bajo costo
http://hojas%20de%20datos/ST%20325%20Manual_SP.pdfhttp://hojas%20de%20datos/ST%20350%20Manual_SP.pdf


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Remocin BGA-Equipo PACE IR3000 Infra Rojo Alta Gama
http://hojas%20de%20datos/IR3000.pdf


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Remocin BGA-Equipos PACE TF1700/2700 Aire Caliente-Alta Gama

PACE TF 1700

PACE TF 2700
http://hojas%20de%20datos/TF%201700-TF%202700%20Manual_SP.pdfhttp://hojas%20de%20datos/TF%201700-TF%202700%20Manual_SP.pdf


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Remocin BGA-Equipo JOVY RE-7500Infra Rojo, simple y econmico !!!
http://hojas%20de%20datos/RE-7500-Manual_rev_r_-Spanish.pdf


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Mtodos paraAlinear

componentes

BGAs


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Mtodos de Alineacin 1Alineacin con Plantilla(para equipos Termo Flow)

Factor de xito nro. 1: Habilidad del Operador.-

Para trabajos con pasos superiores a .8 mm .-

Bolillas con dimetros inferiores a .8 baja posibilidad de xito.-

Bolillas con dimetros inferiores a .6 , casi imposible.-
http://videos%20de%20bga/Ibga50a.avi


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Mtodos de Alineacin 2usado con equipo prof.TF1700 o 2700

Alineacin a travs del

muestreo realizado por

potente cmara (aprox. 72x)

mas prisma, traducidos en la

pantalla de una PC o un Monitor

de Video acompaados de un

importante paquete de

Software.-CSP MisalignedCSP Aligned


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Consideraciones para la Alineacin

Que nivel de precisin se requiere ?

Superior al 50 % del dimetro

de la bol il la.-

Para tener una precisin casi exacta

sobre la colocacin y por ende

considerarla exitosa, la precisin

debera ser de .025mm (.001 )


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Consideraciones para la Alineacin

> a un paso de .8 mm, Zoom no inferior a 35x

< a un paso de .8 mm, Zoom 80x mnimo (CSP)

La computadora basada en sistemas pticos es el

mtodo ms fiable y mas econmico que el mtodo

de utilizacin de equipos de RX.-

El software reduce costos, tiempos, mejora

perfomance, permite el guardado de perfiles

predeterminados, etc..-


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Camara

Prisma

PCB

BGA

Monitor

Rojo= BGA

Azul= PCB

Dispositivo de Alineacin por Camara, profesional

mas prisma, superposicin de imagenes BGA/PCB

Visual Overlay System (VOS)

sistema visual de superposicion

Ver Video

Vid
http://videos%20de%20bga/Alinea.mpg.mpghttp://videos%20de%20bga/Alinea.mpg.mpghttp://videos%20de%20bga/alineacion%20con%20nuestras%20manos.MPGhttp://videos%20de%20bga/alineacion%20con%20nuestras%20manos.MPG


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Video -- Alineacin con nuestras manos
http://videos%20de%20bga/alineacion%20con%20nuestras%20manos.MPGhttp://videos%20de%20bga/alineacion%20con%20nuestras%20manos.MPG


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Reflow deBGA 313
http://videos%20de%20bga/313reflow.mpg


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Perfiles Trmicos

Establecimiento de un perfil

Zonas

Pautas

Precalentadores, mtodos y sistemas

Boquillas para Aire Caliente

Establecimiento de un


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Perfl Trmico

Se realizan tres agujeros en la placa a instalar el componentes y secolocan tres terminales de termocuplas -observar fotografa-

Peroooo

es aun muyutilizado para

realizar las

calibraciones

pre instalacion

y controlar las

temperaturas

en cada sector



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Perfl Trmico

P fil d Z T i


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Perfiles de Zonas Trmicas

Estableceremos 4 zonas crticas y en virtud del solftware y las

termocuplas instaladas veremos en pantalla las curvas pertinentes

durante un proceso completo.-

1. Preheat

2. Soak

3. Reflow

4. Cool-Down

P t d l fil T i


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Pautas de los perfiles Trmicos

Preheat: Rampa de temperatura en la tarjeta, el BGA & sus

junturas ( 2-3C/sec) hasta alcanzar los 100C

Soak:Precalentamiento durante 1-2 minutos, hasta que la rampa

alcance los 120 - 135 C

Reflow:Chorro de aire a travs de la boquilla sobre los cuatro

lados hasta alcanzar los 200- 210 C, sin excederse de la

temperartura maxima prevista para el componente que se

esta trabajando (usualmente 235-240C)

Cool-Down:Aire fro proporcionado por el Ventilador a la boquilla

y fin del proceso.-

Zonas Trmicas


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Zonas Trmicas

Mtodo de Precalentamiento: Conductivo


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-Bandeja o plato caliente

-Ineficaz y dif icultoso de controlar

-Buenos trabajos con pequeas tarjetas

-Confiable en proximidad y ms efectivo en tarjetas hbridas

Hybrid Conductive & Convective Preheating System

Mtodo de Precalentamiento:Conductivo

Mtodo de Precalentamiento: Radiacin


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Mtodo de Precalentamiento:Radiacinusando en sistemas profesionales con equipo tipoTF-1700 a

travs de I.R. (400 w)

-las potencias dependen del modelo de equipo-

Mtodo de Precalentamiento: Conveccin


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Mtodo de Precalentamiento:Conveccin

Solamente precalentador de bajo costo

PACE ST 450

Mtodo de Precalentamiento: Radiacin
http://hojas%20de%20datos/ST%20450%20Manual_SP.pdf


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Mtodo de Precalentamiento:Radiacin

Solamente precalentador de bajo costo

PACE ST 400

C l i d l P l t i t
http://hojas%20de%20datos/ST%20400%20Manual.pdf


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Conclusiones del Precalentamiento

Evitar aplicar calor de un solo lado.

Evita daos en los pads.

Evita la delamicacin del PCB.

Sistema Profesional de alta gama para Remocin

I t l i AIRE CALIENTE PACE


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e Instalacin porAIRE CALIENTEPACE

Motorized Heater

Head w/ Heat

Focusing Nozzles

Retractable Hi-Res

Vision OverlaySystem w/Dichroic

Prism

Medium Wave IR

Bottom Side

Pre-Heater

Thermocouple inputs

for accurate profile

development

Single Axis

Operation

Adjustable Nest

for Component

Pick Up

24 X 24 PCB

Holder w/Micrometer

Adjustments

Intuit ive PC-Based

Profile Development

Software

JOVY = Infra Rojo


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JOVY Infra RojoSoldadura y Desoldadura de PTH, SMT y

BGA a bajo costo y alta prestacin

Retrabajando BGA
http://hojas%20de%20datos/RE-7500-Manual_rev_r_-Spanish.pdf


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et abaja do G

conequipo JOVY

Suelda un BGA

Instala un procesador de Wii

BGA Reballing(rearmador de bolitas)
http://videos%20de%20bga/GPU_XboxLive%20=%20Instalacion%20de%20un%20BGA%20tradicional.mpeghttp://videos%20de%20bga/GPU_XboxLive%20=%20Instalacion%20de%20un%20BGA%20tradicional.mpeg


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g ( )

con JOVY

Metodo 1: Con bolitas simples Reballer

Metodo 2:Con pasta de estao STENCIL

Estado de los pad despues de la
http://../JOVY/videos%20jovy%202009/Reballing_GPU%20=%20Reballing%20usando%20una%20preforma%20individual.mpeghttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/RE7500_RB%20=%20Reballing%20usando%20stencil%20individual.wmvhttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/RE7500_RB%20=%20Reballing%20usando%20stencil%20individual.wmvhttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/Reballing_GPU%20=%20Reballing%20usando%20una%20preforma%20individual.mpeghttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/RE7500_RB%20=%20Reballing%20usando%20stencil%20individual.wmvhttp://../JOVY/videos%20jovy%202009/RE7500_RB%20=%20Reballing%20usando%20stencil%20individual.wmvhttp://../videos%20de%20BGA/Reballer.mpg


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p p

limpieza

Plano

Concavo

Convexo

Desigual

Aceptable

Deseado

No deseado

Inaceptable

Estado de las bolitas posterior al


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Estado de las bolitas posterior al

Reflow

Un-reflowed Partial Complete

Equipo de Inspeccin por


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q p p pRayos XPACE XR 3000

El Sistema de Inspeccinen Tiempo Real XR 3000es una potente herramientapara control de calidad yverificacin durante elproceso de todos losaspectos de la fabricacinmicroelectrnica. El XR3000 facilita una rpidainspeccin por rayos X en

tiempo real en entornos deproduccin y retrabajo

Equipo de Inspeccin porRayos X
http://hojas%20de%20datos/XR3000_Sp.pdf


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PACE XR 3000


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Insufficient Reflow -Soldadura Fria-


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Bolita perdida

Error de Alineacin

Mirando bajo microscopio


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Pad levantado

Mirando bajo microscopio


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Cracked Solder Joint

Estamos Terminando !!!


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05/05/10

Estamos Terminando !!!

Preguntas ???

Sencillamente


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Sencillamente

Muchas Gracias !!!

por confiar en nuestra compaa

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