La saldatura BGA, anche conosciuta come Ball Grid Array Soldering, sta diventando una delle alternative più interessanti per la realizzazione di dispositivi di input e output elevati nel campo dell’elettronica. Siccome la necessità di livelli di integrazione sta aumentando senza sosta, anche l’esigenza di circuiti integrati con un numero importante di pin e gate aumenta. (Considerato l’aumento costante della necessità di “nuovi?” livelli di integrazione, anche l’esigenza di circuiti integrati con un numero importante di pin e gate è inevitabilmente aumentata).
Questo fenomeno ha dato vita ad una nuova esigenza: costruire un pacchetto compatto, solido e affidabile, che assicurasse un elevato numero di pin seppur all’interno di una struttura dalle dimensioni davvero ridotte.
È proprio da queste necessità che nasce la Ball Grid Arrays: ma, nello specifico, cos’è e come si applica su PCB? Lo spiega Eurek in questo articolo.
Cos’è la BGA?
La BGA è un tipo di contenitore a montaggio superficiale impiegato per circuiti integrati nei quali i componenti elettronici sono montati e fissati direttamente sulla superficie del circuito stampato.
A differenza di altri sistemi di connessione, questo innovativo pacchetto non dispone di alcun cavo: contiene, infatti, unicamente un assemblaggio di sfere di stagno denominate sfere di saldatura (da qui il termine Ball, parte del nome di questo metodo). Questi perni sferici vengono poi disposti nella parte inferiore del pacchetto seguendo uno schema a griglia, definito array (termine che costituisce la seconda parte del nome, Grid Array): ora il pacchetto è pronto per la saldatura.
Il metodo più efficace per fissare componenti BGA è il vapour-phase. Il pacchetto viene inserito in un forno vapour-phase, scaldato ad una temperatura precisa: in questo modo le sfere di stagno si ammorbidiranno, saldando così i pad alla superficie inferiore del circuito.
Se confrontato con altri package, il BGA è molto richiesto nelle industrie che impiegano dispositivi ad elevato I/O: questa tecnica viene già utilizzata per diversi prodotti elettronici come dispositivi RAM, Chip per PC o microcontrollori.
Perché scegliere il pacchetto BGA per i PCB?
Garantire un alto numero di connessioni in poco spazio non è l’unico beneficio apportato dall’impiego della Ball Grid Array. Il pacchetto BGA, infatti, assicura diversi vantaggi.
Eccone alcuni:
- Consente di utilizzare in modo efficiente lo spazio sui PCB. L’impiego delle sfere di stagno per la saldatura aumenta la superficie disponibile sul circuito elettronico;
- Permette una resistenza termica inferiore tra i componenti BGA e il circuito stampato. Ciò consente al calore di fluire più liberamente con conseguente migliore dissipazione dello stesso, impedendo il surriscaldamento del dispositivo;
- Riduce lo spessore dei PCB e dei suoi componenti. Questo assicura maggiore precisione e flessibilità;
- Grazie al percorso più breve tra lo stampo e il circuito stampato, migliora la conduttività e le prestazioni elettriche dei PCB e dei loro componenti;
- L’assemblaggio sui circuiti stampati è più efficiente e gestibile rispetto alle controparti con piombo perché la saldatura necessaria per fissare il package sul circuito stampato proviene dalle sfere stesse. Le Ball di saldatura si allineano in modo automatico durante la fase di assemblaggio.
In conclusione
Il pacchetto Ball Grid Array è una delle soluzioni innovative più efficaci realizzate per rispondere all’esigenza di componenti dalle dimensioni sempre più ridotte, ma che possano ospitare un numero davvero elevato di interconnessioni. Inoltre, la scelta di saldare i componenti attraverso pad montati sulla superficie del circuito stampato attraverso sfere di stagno consente di ampliare l’area su cui montare i collegamenti.
La BGA assicura infatti diversi vantaggi, come un ridotto spessore del componente e una resistenza termica inferiore. Per ottenere una scheda elettronica perfettamente funzionante, però, è fondamentale eseguire una saldatura meticolosa: l’impostazione errata della temperatura del forno vapour-phase potrebbe far sciogliere completamente le sfere anziché ammorbidirle, creando così dei contatti non desiderati.
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