बॉल ग्रिड सरणी

एक बॉल ग्रिड सरणी (बीजीए) एक प्रकार का सतह-माउंट पैकेजिंग (एक चिप वाहक) है जिसका उपयोग एकीकृत सर्किट के लिए किया जाता है।BGA पैकेज का उपयोग माइक्रोप्रोसेसर्स जैसे उपकरणों को स्थायी रूप से माउंट करने के लिए किया जाता है।एक बीजीए एक दोहरी इन-लाइन पैकेज पर डालने की तुलना में अधिक इंटरकनेक्शन पिन प्रदान कर सकता है। दोहरी इन-लाइन या फ्लैट पैकेज।डिवाइस की पूरी निचली सतह का उपयोग केवल परिधि के बजाय किया जा सकता है।पैकेज को जोड़ने वाले निशान तारों या गेंदों को जोड़ते हैं जो डाई को पैकेज से जोड़ते हैं, वे भी परिधि-केवल प्रकार की तुलना में औसतन कम होते हैं, जिससे उच्च गति पर बेहतर प्रदर्शन होता है। बीजीए उपकरणों के सोल्डरिंग के लिए सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है और आमतौर पर स्वचालित प्रक्रियाओं जैसे कि कंप्यूटर-नियंत्रित स्वचालित रिफ्लो ओवन में किया जाता है।

विवरण
बीजीए को पिन ग्रिड सरणी (पीजीए) से उतारा गया है, जो एक ग्रिड पैटर्न में पिन के साथ एक चेहरे को कवर (या आंशिक रूप से कवर) के साथ एक पैकेज है, जो संचालन में, एकीकृत सर्किट और मुद्रित सर्किट बोर्ड के बीच विद्युत संकेतों का संचालन करता है ((पीसीबी) जिस पर इसे रखा गया है।एक बीजीए में पिन को पैकेज के तल पर पैड द्वारा बदल दिया जाता है, प्रत्येक शुरू में एक छोटे से मिलाप गेंद के साथ उस पर अटक जाता है।इन मिलाप क्षेत्रों को मैन्युअल रूप से या स्वचालित उपकरणों द्वारा रखा जा सकता है, और एक टैकी फ्लक्स के साथ जगह में आयोजित किया जाता है। डिवाइस को एक पैटर्न में कॉपर पैड के साथ एक पीसीबी पर रखा जाता है जो मिलाप गेंदों से मेल खाता है।विधानसभा को तब गर्म किया जाता है, या तो एक रिफ्लो ओवन में या एक अवरक्त हीटर द्वारा, गेंदों को पिघलाते हुए।भूतल तनाव पिघला हुआ सोल्डर सर्किट बोर्ड के साथ संरेखण में पैकेज को सही पृथक्करण दूरी पर रखने का कारण बनता है, जबकि मिलाप ठंडा हो जाता है और ठंडा हो जाता है, डिवाइस और पीसीबी के बीच मिलान कनेक्शन बनाता है।

अधिक उन्नत प्रौद्योगिकियों में, पीसीबी और पैकेज दोनों पर मिलाप गेंदों का उपयोग किया जा सकता है।इसके अलावा, स्टैक्ड मल्टी-चिप मॉड्यूल में, (पैकेज पर पैकेज) मिलाप गेंदों का उपयोग दो पैकेजों को कनेक्ट करने के लिए किया जाता है।

उच्च घनत्व
BGA कई सैकड़ों पिन के साथ एक एकीकृत सर्किट के लिए एक लघु पैकेज के उत्पादन की समस्या का समाधान है।पिन ग्रिड सरणियों और दोहरी-इन-लाइन सतह माउंट (स्मॉल-आउटलाइन इंटीग्रेटेड सर्किट | SOIC) पैकेज अधिक से अधिक पिन के साथ उत्पादित किए जा रहे थे, और पिन के बीच रिक्ति को कम करने के साथ, लेकिन यह टांका लगाने की प्रक्रिया के लिए कठिनाइयों का कारण बन रहा था।जैसे -जैसे पैकेज पिन एक साथ करीब आ गया, गलती से सोल्डर के साथ आसन्न पिन को पाटने का खतरा बढ़ गया।

गर्मी चालन
असतत लीड के साथ पैकेज पर बीजीए पैकेज का एक और लाभ (यानी पैकेज के साथ पैकेज) पैकेज और पीसीबी के बीच कम थर्मल प्रतिरोध है।यह पैकेज के अंदर एकीकृत सर्किट द्वारा उत्पन्न गर्मी को पीसीबी में अधिक आसानी से प्रवाह करने की अनुमति देता है, जिससे चिप को ओवरहीटिंग से रोकता है।

कम-इंडक्शन लीड
एक विद्युत कंडक्टर जितना छोटा होता है, वह अपने अवांछित इंडक्शन को कम करता है, एक संपत्ति जो उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में संकेतों के अवांछित विकृति का कारण बनती है।बीजीएएस, पैकेज और पीसीबी के बीच उनकी बहुत कम दूरी के साथ, कम लीड इंडक्शन हैं, जिससे उन्हें पिन किए गए उपकरणों को बेहतर विद्युत प्रदर्शन मिलता है।

अनुपालन की कमी
बीजीएएस का एक नुकसान यह है कि मिलाप गेंदों को उस तरह से फ्लेक्स नहीं कर सकता है जो लंबे समय तक कर सकता है, इसलिए वे यंत्रवत् अनुपालन नहीं करते हैं।सभी सतह माउंट उपकरणों के साथ, पीसीबी सब्सट्रेट और बीजीए (थर्मल तनाव) या फ्लेक्सिंग और कंपन (यांत्रिक तनाव) के बीच थर्मल विस्तार के गुणांक में अंतर के कारण झुकने से मिलाप जोड़ों को फ्रैक्चर हो सकता है।

थर्मल विस्तार के मुद्दों को पैकेज के लिए पीसीबी के यांत्रिक और थर्मल विशेषताओं से मेल करके दूर किया जा सकता है।आमतौर पर, प्लास्टिक बीजीए डिवाइस सिरेमिक उपकरणों की तुलना में पीसीबी थर्मल विशेषताओं से अधिक निकटता से मेल खाते हैं।

ROHS के प्रमुख उपयोग-मुक्त मिलाप मिश्र धातु विधानसभाओं के प्रमुख उपयोग ने BGAs को तकिया में सिर सहित कुछ और चुनौतियां प्रस्तुत की हैं टांका लगाने की घटना, पैड क्रेटरिंग की समस्याओं के साथ-साथ उनकी कम विश्वसनीयता बनाम लीड-आधारित मिलाप बीजीए जैसे चरम परिचालन स्थितियों में उच्च तापमान, उच्च थर्मल शॉक और उच्च गुरुत्वाकर्षण बल वातावरण, आरओएचएस-अनुपालन सैनिकों की कम लचीलापन के कारण भाग में। यांत्रिक तनाव के मुद्दों को एक प्रक्रिया के माध्यम से बोर्ड को उपकरणों को बांधकर दूर किया जा सकता है, जिसे अंडरफिलिंग कहा जाता है, जो कि पीसीबी को मिलाने के बाद डिवाइस के नीचे एक एपॉक्सी मिश्रण को इंजेक्ट करता है, प्रभावी रूप से बीजीए डिवाइस को पीसीबी में ग्लूइंग करता है।काम की क्षमता और थर्मल हस्तांतरण के सापेक्ष अलग -अलग गुणों के साथ उपयोग में कई प्रकार की अंडरफिल सामग्री हैं।अंडरफिल का एक अतिरिक्त लाभ यह है कि यह टिन व्हिस्कर विकास को सीमित करता है।

गैर-अनुपालन कनेक्शन का एक और समाधान पैकेज में एक आज्ञाकारी परत रखना है जो गेंदों को पैकेज के संबंध में शारीरिक रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है।यह तकनीक BGA पैकेज में पैकेजिंग DRAMS के लिए मानक बन गई है।

पैकेजों के बोर्ड-स्तरीय विश्वसनीयता को बढ़ाने के लिए अन्य तकनीकों में सिरेमिक BGA (CBGA) पैकेजों के लिए कम-विस्तार पीसीबी का उपयोग, पैकेज और पीसीबी के बीच इंटरपोजर और एक डिवाइस को फिर से पैकेज करना शामिल है।

निरीक्षण की कठिनाई
एक बार पैकेज को टांका लगाने के बाद, टांका लगाने वाले दोषों को खोजना मुश्किल है।एक्स-रे मशीनें, औद्योगिक सीटी स्कैनिंग मशीन, इस समस्या को दूर करने के लिए सोल्डर पैकेज के नीचे देखने के लिए विशेष माइक्रोस्कोप, और एंडोस्कोप विकसित किए गए हैं। यदि एक BGA को बुरी तरह से मिलाया जाता है, तो इसे एक रिववर्क स्टेशन में हटाया जा सकता है, जो पैकेज को उठाने के लिए इन्फ्रारेड लैंप (या गर्म हवा), एक थर्मोकपल और एक वैक्यूम डिवाइस से सुसज्जित एक जिग है। बीजीए को एक नए के साथ बदला जा सकता है, या इसे पुनर्निर्मित (या फिर से खोल दिया) और सर्किट बोर्ड पर फिर से स्थापित किया जा सकता है। सरणी पैटर्न से मेल खाने वाले पूर्व-कॉन्फ़िगर किए गए मिलाप गेंदों का उपयोग बीजीए को फिर से खोलने के लिए किया जा सकता है जब केवल एक या कुछ को फिर से काम करने की आवश्यकता होती है। उच्च मात्रा और बार-बार प्रयोगशाला के काम के लिए, एक स्टैंसिल-कॉन्फ़िगर किया गया वैक्यूम-हेड पिक-अप और ढीले क्षेत्रों के प्लेसमेंट का उपयोग किया जा सकता है।

दृश्य एक्स-रे बीजीए निरीक्षण की लागत के कारण, विद्युत परीक्षण के बजाय बहुत बार उपयोग किया जाता है। बहुत आम एक IEEE 1149.1 JTAG पोर्ट का उपयोग करके सीमा स्कैन परीक्षण है।

एक सस्ता और आसान निरीक्षण विधि, यद्यपि विनाशकारी, तेजी से लोकप्रिय हो रही है क्योंकि इसके लिए विशेष उपकरणों की आवश्यकता नहीं है। आमतौर पर डाई-एंड-प्राइ के रूप में संदर्भित किया जाता है। डाई और प्राइ, इस प्रक्रिया में पूरे पीसीबी को डुबोना या बस बीजीए संलग्न मॉड्यूल को डाई में डुबोना शामिल है, और सूखने के बाद, मॉड्यूल को बंद कर दिया जाता है और टूटे हुए जुड़ाव का निरीक्षण किया जाता है। यदि एक मिलाप स्थान में डाई होता है, तो यह इंगित करता है कि कनेक्शन अपूर्ण था।

सर्किट विकास के दौरान कठिनाइयाँ
विकास के दौरान यह बीजीए को मिलाप करने के लिए व्यावहारिक नहीं है, और इसके बजाय सॉकेट्स का उपयोग किया जाता है, लेकिन अविश्वसनीय होता है।सॉकेट के दो सामान्य प्रकार हैं: अधिक विश्वसनीय प्रकार में वसंत पिन होते हैं जो गेंदों के नीचे पुश अप करते हैं, हालांकि यह बीजीए का उपयोग करने की अनुमति नहीं देता है, जो गेंदों को हटा दिया जाता है क्योंकि स्प्रिंग पिन बहुत कम हो सकते हैं।

कम विश्वसनीय प्रकार एक ZIF सॉकेट है, जिसमें स्प्रिंग पिंचर्स हैं जो गेंदों को पकड़ते हैं।यह अच्छी तरह से काम नहीं करता है, खासकर अगर गेंदें छोटी हैं।

उपकरण की लागत
बीजीए पैकेजों को मज़बूती से मिलाप करने के लिए महंगे उपकरण की आवश्यकता होती है;हैंड-सोल्डिंग बीजीए पैकेज बहुत मुश्किल और अविश्वसनीय है, केवल सबसे छोटी मात्रा में सबसे छोटे पैकेजों के लिए प्रयोग करने योग्य है। हालांकि, चूंकि अधिक आईसी केवल लीडलेस (जैसे क्वाड-फ्लैट नो-लीड्स पैकेज) या बीजीए पैकेजों में उपलब्ध हो गए हैं, विभिन्न DIY रिफ्लो विधियों को गर्मी बंदूकें, और घरेलू टोस्टर ओवन और इलेक्ट्रिक स्किलेट जैसे सस्ती गर्मी स्रोतों का उपयोग करके विकसित किया गया है।

वेरिएंट



 * काबा: चिप सरणी बॉल ग्रिड सरणी
 * CBGA और PBGA सिरेमिक या प्लास्टिक सब्सट्रेट सामग्री को दर्शाते हैं जिससे सरणी संलग्न है।
 * CTBGA: पतली चिप सरणी बॉल ग्रिड सरणी
 * CVBGA: बहुत पतली चिप सरणी बॉल ग्रिड सरणी
 * DSBGA: डाई-साइज़ बॉल ग्रिड एरे
 * FBGA: बॉल ग्रिड सरणी तकनीक पर आधारित फाइन बॉल ग्रिड सरणी।इसमें पतले संपर्क होते हैं और मुख्य रूप से सिस्टम-ऑन-ए-चिप डिजाइनों में उपयोग किया जाता है; फाइन पिच बॉल ग्रिड एरे (जेडेक-मानक) के रूप में भी जाना जाता है ) या फाइन लाइन बीजीए द्वारा अल्टा।गढ़वाले बीजीए के साथ भ्रमित नहीं होना।
 * FCMBGA: फ्लिप चिप मोल्डेड बॉल ग्रिड सरणी
 * LBGA: लो-प्रोफाइल बॉल ग्रिड सरणी
 * LFBGA: लो-प्रोफाइल फाइन-पिच बॉल ग्रिड एरे
 * MBGA: माइक्रो बॉल ग्रिड सरणी
 * MCM-PBGA: मल्टी-चिप मॉड्यूल प्लास्टिक बॉल ग्रिड सरणी
 * NFBGA: नई फाइन बॉल ग्रिड सरणी
 * PBGA: प्लास्टिक बॉल ग्रिड सरणी
 * सुपरबगा (SBGA): सुपर बॉल ग्रिड सरणी
 * तबगा: टेप सरणी बीजीए
 * TBGA: पतली BGA
 * TEPBGA: थर्मल रूप से बढ़ाया प्लास्टिक बॉल ग्रिड सरणी
 * TFBGA या पतली और ठीक बॉल ग्रिड सरणी
 * UFBGA और UBGA और अल्ट्रा फाइन बॉल ग्रिड सरणी पिच बॉल ग्रिड सरणी पर आधारित है।
 * VFBGA: बहुत बढ़िया पिच बॉल ग्रिड सरणी
 * WFBGA: बहुत पतली प्रोफ़ाइल फाइन पिच बॉल ग्रिड सरणी

प्रभावी रूप से एक वाहक के लिए बढ़ते चिप के लिए फ्लिप चिप विधियाँ भी एक बीजीए डिजाइन की तरह होती हैं, जो गेंदों के कार्यात्मक समकक्ष के साथ व्युत्पन्न होती है, जिसे धक्कों या माइक्रो धक्कों कहा जाता है।यह पहले से ही सूक्ष्म आकार के स्तर पर महसूस किया जाता है।

बॉल ग्रिड सरणी उपकरणों का उपयोग करना आसान बनाने के लिए, अधिकांश बीजीए पैकेज में केवल पैकेज के बाहरी छल्ले में गेंदें होती हैं, अंतरतम वर्ग को खाली करना खाली।

इंटेल ने अपने पेंटियम II और अर्ली सेलेरन मोबाइल प्रोसेसर के लिए एक पैकेज नामित BGA1 का उपयोग किया।BGA2 उनके पेंटियम III और कुछ बाद के सेलेरन मोबाइल प्रोसेसर के लिए इंटेल का पैकेज है।BGA2 को FCBGA-479 के रूप में भी जाना जाता है।इसने अपने पूर्ववर्ती, BGA1 को बदल दिया।

उदाहरण के लिए, माइक्रो-एफसीबीजीए (फ्लिप चिप बॉल ग्रिड सरणी) इंटेल का करंट है मोबाइल प्रोसेसर के लिए BGA बढ़ते विधि जो एक फ्लिप चिप बाइंडिंग तकनीक का उपयोग करती है।इसे कॉपरमाइन मोबाइल सेलेरॉन के साथ पेश किया गया था। माइक्रो-एफसीबीजीए में 479 गेंदें हैं जो व्यास में 0.78 & nbsp; मिमी हैं।प्रोसेसर को मदरबोर्ड को मदरबोर्ड को टांका लगाकर मदरबोर्ड पर चिपका दिया जाता है।यह एक पिन ग्रिड सरणी सॉकेट व्यवस्था की तुलना में पतला है, लेकिन हटाने योग्य नहीं है।

माइक्रो-एफसीबीजीए पैकेज की 479 गेंदें (478-पिन सॉकेटेबल माइक्रो-एफसीपीजीए पैकेज के समान एक पैकेज) को 1.27 और एनबीएसपी के 6 बाहरी रिंगों के रूप में व्यवस्थित किया जाता है; मिमी पिच (20 गेंदें प्रति इंच पिच) 26x26 वर्ग ग्रिड, 26x26 वर्ग ग्रिड,आंतरिक 14x14 क्षेत्र के साथ खाली।

खरीद
BGAs के प्राथमिक अंत-उपयोगकर्ता मूल उपकरण निर्माता (OEM) हैं।इलेक्ट्रॉनिक हॉबीस्ट के बीच एक बाजार भी है जो इसे स्वयं (DIY) करते हैं जैसे कि तेजी से लोकप्रिय निर्माता आंदोलन। जबकि OEM आम तौर पर निर्माता, या निर्माता के वितरक से उनके घटकों को स्रोत करते हैं, हॉबीस्ट आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक घटक दलालों के माध्यम से aftermarket पर BGAs प्राप्त करेगा या: श्रेणी: इलेक्ट्रॉनिक घटक वितरक | वितरक।

यह भी देखें

 * दोहरी इन-लाइन पैकेज (डीआईपी)
 * पिन ग्रिड सरणी (पीजीए)
 * लैंड ग्रिड एरे (एलजीए)
 * पतला क्वाड फ्लैट पैक (TQFP)
 * स्मॉल-आउटलाइन इंटीग्रेटेड सर्किट (SOIC)
 * चिप वाहक: चिप पैकेजिंग और पैकेज प्रकार सूची
 * एम्बेडेड वेफर लेवल बॉल ग्रिड एरे

बाहरी संबंध

 * PBGA Package Information from Amkor Technology
 * PBGA Package Information from J-Devices Corporation