Dicas exclusivas de layout para chips BGA

Para criar o layout de um chip BGA, é necessário conhecer a sua pegada. Existem vários tipos diferentes de layouts. Pode escolher entre Vias, Fanouts e marcas Fiducial. A folha de dados do chip NCP161 fornece o tamanho e a forma recomendados para o pad.

Fanouts

Se estiver a conceber uma PCB com chips BGA, é importante considerar o melhor padrão de encaminhamento para a sua peça. Um chip BGA de elevada contagem de pinos, por exemplo, requer um planeamento meticuloso para obter os padrões de encaminhamento de fuga correctos. Terá de ter em conta factores como o passo do componente e o espaçamento desejado entre as suas esferas.

A melhor rota para um chip BGA consiste em dois passos básicos. Primeiro, deve calcular o número de camadas necessárias para encaminhar os pinos de sinal. Existem duas rotas básicas que pode utilizar para o seu BGA: um fanout tradicional ou um fanout em forma de osso de cão. Normalmente, o método de fanout "dog-bone" é utilizado para BGAs de passo maior. Permite-lhe encaminhar as duas filas exteriores de pinos na camada de superfície, deixando as restantes almofadas interiores livres de vias.

Marcas fiduciais

As pastilhas BGA são muito utilizadas na montagem eletrónica. No entanto, devido à sua forma peculiar, apresentam um maior risco de curto-circuitos durante a soldadura. As dicas e práticas de layout correctas podem ajudá-lo a evitar estes problemas. Neste artigo, aprenderá a colocar corretamente os chips BGA na sua placa de circuito impresso, de modo a maximizar o efeito de soldadura.

O primeiro passo para uma disposição correcta dos chips BGA é garantir o espaçamento adequado dos componentes. Normalmente, os blocos não são numerados sequencialmente, mas sim num formato coluna-linha. As colunas são numeradas da esquerda para a direita, começando com A1. O pino A1 é normalmente indicado por uma marca na parte superior do chip.

Marcas de canto

Quando se trata de layout de PCB, aplicam-se as mesmas regras, quer esteja a trabalhar com chips BGA ou outros tipos de componentes electrónicos. A melhor forma de obter um desempenho ótimo é certificar-se de que os seus BGAs são montados com um potente sistema de raios X. Deve também utilizar um sistema de colocação de visão para garantir que os seus BGAs são posicionados corretamente.

Quando se trabalha com chips BGA de elevada contagem de pinos, o planeamento é fundamental. Pode ser necessário adicionar várias camadas de placa para acomodar todo o roteamento de fuga. Também é necessário considerar cuidadosamente a colocação dos componentes antes de começar a rotear os traços.

Integridade da energia

Os chips BGA com elevado número de pinos requerem um planeamento cuidadoso antes de encaminhar os traços. Também deve ter em conta os canais de encaminhamento necessários para as vias que saem dos pinos. Em alguns casos, pode ser necessário adicionar duas camadas adicionais de placa para acomodar os pinos extras. Além disso, os BGAs têm várias linhas e colunas, o que exige uma colocação cuidadosa dos componentes.

O primeiro passo é decidir onde colocar os BGAs. Alguns projectistas utilizam BGAs flip-chip, nos quais alguns pinos são removidos das filas interiores. Outros utilizam microvias, que são perfuradas por laser. As vias cegas também são uma opção, mas são mais caras. As vias cegas são normalmente incluídas nos planos de esquematização mais dispendiosos.

Qual é a diferença entre Hasl sem chumbo e Hasl com chumbo?

A HASL é uma liga de estanho e chumbo. Forma juntas facilmente e é frequentemente utilizada em soldadura manual. As suas juntas fortes são possíveis graças à estreita ligação molecular dos dois metais. Isto torna-o um acabamento preferido para aplicações de alta fiabilidade.

HASL é uma liga de estanho-chumbo

A HASL é uma liga de estanho e chumbo que é frequentemente utilizada em placas de circuitos electrónicos. Forma facilmente juntas fortes e é normalmente utilizada para soldadura manual. Os dois tipos de HASL são semelhantes e interagem a nível molecular. Estas semelhanças fazem da HASL uma excelente escolha para aplicações de elevada fiabilidade.

A solda de estanho-chumbo tem várias características únicas. As propriedades químicas e físicas da solda de estanho-chumbo têm sido objeto de extensa investigação nos últimos 50 anos.

É mais fino

Existem várias vantagens dos PCB sem chumbo em comparação com o HASL. Entre estas vantagens, o HASL tem o melhor prazo de validade. Além disso, os PCB sem chumbo são mais fáceis de espalhar. Isto torna-as melhores para soldar cobre. No entanto, existem várias desvantagens dos PCBs sem chumbo.

O HASL sem chumbo é mais fino e tem melhor coplanaridade do que o HASL com chumbo. A diferença na espessura do revestimento de solda é aproximadamente metade do acabamento chumbo-chumbo. O HASL sem chumbo tem um ponto de fusão mais elevado e requer um ligeiro ajuste no processo de soldadura. O processo é semelhante ao HASL padrão, mas utiliza um fluxo especial. Este fluxo ajuda a ativar a superfície de cobre da placa de circuito impresso. Quando a solda é aplicada à placa, é importante que tenha uma espessura uniforme. A faca de ar é uma ferramenta importante neste processo.

É mais uniforme

Desde que o movimento sem chumbo começou na indústria eletrónica em 2006, a soldadura sem chumbo tornou-se um método popular para a montagem de placas de circuito impresso. Antes da mudança para o fabrico sem chumbo, este método era considerado uma tecnologia ultrapassada. Era, no entanto, o método de acabamento predominante na América do Norte, Europa e Ásia fora do Japão. Este método é atualmente considerado o método preferido para a produção sem chumbo. Várias fábricas chinesas de fabrico de placas de circuitos impressos instalaram linhas HASL sem chumbo para satisfazer a procura crescente na Europa. O método HASL sem chumbo está também a ganhar popularidade na Índia e no Sudeste Asiático.

A liga sem chumbo é muito menos tóxica para o ser humano do que a versão HASL. A sua temperatura eutéctica é de cerca de duzentos e setenta graus, o que é significativamente inferior à da liga HASL sem chumbo. Além disso, tem um grau mais elevado de resistência mecânica e de brilho do que a sua homóloga de chumbo-estanho. No entanto, existem algumas desvantagens associadas à liga sem chumbo, como o seu custo mais elevado.

Tem um prazo de validade mais longo

A solda sem chumbo Hasl tem um prazo de validade mais longo do que a solda com chumbo. É também mais barata e pode ser retrabalhada. No entanto, não proporciona um acabamento suave e não é fiável em aplicações de passo fino. Também cria pontes de solda ao longo da placa, resultando numa superfície de almofada de montagem menos uniforme. A solda de estanho por imersão é outra opção. Trata-se de uma substância metálica branca que é aplicada diretamente ao cobre. Os dois metais são muito atraídos um pelo outro.

A solda sem chumbo tem uma vida útil mais longa do que o chumbo de estanho, mas tem algumas desvantagens. O chumbo de estanho é tóxico e pode afetar o ambiente. A solda sem chumbo é mais amiga do ambiente. É também mais fácil de limpar. Ao contrário da solda à base de chumbo, a solda sem chumbo Hasl é compatível com a maioria dos acabamentos alternativos.

Está em conformidade com a diretiva RoHS

A versão sem chumbo do HASL é semelhante ao PCB HASL convencional, mas não utiliza chumbo-estanho no processo de produção. É uma alternativa compatível com a RoHS, mas pode não ser adequada para peças ultra-pequenas, como pequenos LEDs.

O HASL sem chumbo tem um intervalo de temperatura mais elevado de 260 a 270°C, um regime de temperatura que pode causar resultados distorcidos e falhas na placa. O HASL sem chumbo é também menos eficaz para componentes SMD/BGA com passos de elementos inferiores a 20 mm. Além disso, o HASL LF é menos uniforme do que o HASL Pb/Sn. Pode também causar curto-circuito devido aos vapores sem chumbo exsudados durante o processo de aplicação.