Con il termine BGA (Ball Grid Array) si intende uno specifico formato di contenitore di un dispositivo elettronico impiegato per i circuiti integrati, come microcontrollori o microprocessori. A differenza dai package più tradizionali non presenta piedini sul perimetro: sono sostituiti da una griglia di pad posizionati sotto al componente e saldati direttamente sulla scheda elettronica.
Questo innovativo package richiede una specifica tipologia di saldatura: Eurek, in questo articolo, ti spiega come funziona e quali sono le tecniche per la saldatura BGA.
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Cos’è il Ball Grid Array?
Un BGA è un tipo di pacchetto unico a montaggio superficiale, capace di fornire molti più pin interconnessione da inserire in package piatti o doppi. Proprio a causa di questa caratteristica, viene principalmente utilizzato per circuiti integrati nei quali i componenti elettronici devono essere fissati direttamente sulla superficie del circuito stampato.
Il Ball Grid Array è caratterizzato da una griglia di pad che vengono saltati direttamente sulla scheda elettronica attraverso delle sfere di stagno. Questi perni a pallina vengono distribuiti nella parte inferiore del pacchetto secondo uno schema, generalmente seguendo un modello a griglia, definito array. Il nome Ball Grid Array, infatti, rimanda proprio al sistema a griglia (Grid Array) in cui sono di sistemate le sfere di stagno (Ball).
Il vantaggio principale di questa tipologia di distribuzione dei perni è che consente di aumentare l’area disponibile: è possibile, infatti, utilizzare tutta la superficie inferiore del dispositivo per le connessioni anziché impiegarne solo la periferia.
Come funziona la saldatura BGA?
La saldatura BGA, conosciuta anche come Ball Grid Array Soldering, sta diventando una delle alternative più innovative per la saldatura di componenti su schede elettroniche di dimensioni veramente ridotte. Questa tecnica viene utilizzata già in diversi prodotti elettronici come dispositivi RAM, Chip per PC o microcontrollori.
Il processo di saldatura più efficace per fissare componenti BGA è il metodo vapour-phase. In questo caso il package viene inserito in un forno vapour-phase che viene scaldato fino a raggiungere una temperatura specifica. A questo punto le sfere in stagno si ammorbidiranno, fissando i pad alla superficie inferiore del circuito.
Indubbiamente, è fondamentale prestare molta attenzione alla temperatura del forno. La lega di saldatura, infatti, non deve sciogliersi completamente ma rimanere in stato semisolido. Fondendosi totalmente due sfere vicine potrebbero fare contatto, creando un collegamento non necessario.
Per verificare la corretta saldatura dei BGA è fondamentale disporre di una apposita macchina a raggi X, capace di identificare il corretto riempimento delle Ball e individuare eventuali corti.
In conclusione
Il Ball Grid Array è una delle soluzioni più efficaci ideate per rispondere alla richiesta di pacchetti dalle dimensioni estremamente ridotte, destinati a circuiti integrati contenenti moltissimi pin. La scelta di saldare i componenti attraverso pad montati direttamente sulla superficie del circuito permette di aumentare notevolmente lo spazio per i collegamenti.
Il processo di saldatura dei perni in stagno presenti tra gli strati, però, richiede particolari attenzioni: la temperatura del forno non deve essere né troppo calda, né troppo fredda: per fissare i componenti è importante che le sfere si ammorbidiscano, ma senza sciogliersi.
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