BGA-kapsel

BGA-kretsen består av själva chipet (die), ett substrat och en mellananslutningsmatris (eng. interconnection matrix). Chipet monteras på BGA-substratet med den aktiva sidan nedåt eller uppåt. Det förbinds med substratet genom trådbondning, TAB (tape-automated-bonding) eller genom en flip-chip-liknande teknik.

Substratet är egentligen ett flerlagerskort med ett mycket fint ledningsmönster och mikroskopiska viahål. Dess uppgift är att fördela signalerna från mellananslutningsmatrisen till det underliggande kretskortet via små kulor (solder balls) på BGA-substratets undersida. Sedan täcker man chipet och mellananslutningsmatrisen med en kapsel av metall eller med plast.


Uppbyggnaden hos en BGA

Det finns flera olika sorters BGA-kapslar, några skall vara extremt tåliga mot miljöpåkänningar och andra kostnadseffektiva. En BGA-kapsel kan vara av plast eller av ett keramiskt material. Dessutom kan lodet vara av olika sammansättningar och kulorna ha olika dimensioner.

Det mest utmärkande fördelen med BGA-kapseln är dess möjlighet till ett stort antal in- och ut-gångar per areaenhet. På en 44*44 mm stor BGA kapsel får det plats 1225 (år 2000) in- och ut-gångar med ett avstånd mellan lödkulorna på 1,27 mm (50 mil). En QFP-kapsel på 40*40 mm har plats för 376 anslutningar trots att avståndet mellan benen endast är 0,4 mm (15,7 mil).

Benavståndet hos BGA-kapseln underlättar monteringen betydligt eftersom det inte krävs lika hög placeringsprecision som för QFP-kapslar. Man får dessutom en viss självcentrering (korrigering av felplacering) om lodkulorna missar lödöarna med upp till 50 procent av lödöarnas bredd. Man kan därför montera BGA.kapslar utan större problem även i utrustning som inte kan detektera bumparna (lödanslutningarna) i antal och storlek.

Anslutningsbenen är små lodkulor så BGA-komponenten blir betydligt okänsligare mot ovarsam behandling eftersom det inte finns några ben som kan böjas eller gå av. Fördelen med lodkulorna är också att signalbanorna från chipet till kretskortet blir kortare. Vilket reducerar risken för emission och mottagning av elektromagnetisk strålning Jämför med QFP-kapseln blir fördröjningar mindre (ger högre överföringshastighet) och anslutningsinduktans blir mindre.

Eftersom in- och ut-gångar finns under kapseln är det mycket svårt att komma åt lodkulorna t.ex. för att kontrollera att lödningarna är korrekta. För att kunna upptäcka lödfel behövs någon form av inspektionsutrustning, t.ex. röntgen,. Röntgenutrustning ger goda möjligheter att upptäcka fel i lödprocessen. Även med röntgen är det svårt att upptäcka vissa fel, t.ex kallödning.