O que é BGA: saiba como utilizar e quais os principais cuidados

O Ball Grid Array ou BGA é um dos métodos de encapsulamento utilizados para a conexão de componentes em circuitos integrados. Com uma grande quantidade de pinos, o BGA realiza a conexão por meio da soldagem de pequenas esferas com a fixação direta entre componente e placa. É um dos encapsulamentos mais críticos do processo e exige um cuidado extra durante a montagem, pois sem auxílio de equipamento radiológico, é possível inspecionar apenas os balls externos do componente.

Esse tipo de técnica é fundamental em placas de tamanho reduzido, como as de microchips para celulares ou dispositivos acoplados a equipamentos de IoT, como roupas inteligentes, por exemplo. Para esse tamanho de estrutura, a tecnologia Quad Flat Pack (QFP) não é tão eficiente. O BGA permite um maior número de ligações com extrema precisão. Como as conexões ficam no componente e não em terminais, esse tipo de tecnologia tem se destacado como a melhor alternativa para agregar múltiplas funções em placas minúsculas.

Desta forma, com os terminais por baixo do componente, nenhuma área lateral, além daquela que corresponde ao próprio componente, é ocupada na placa de circuito impresso.

BGA: cuidados essenciais para o sucesso da montagem

Boas práticas para o uso de técnicas e equipamentos são fundamentais para o sucesso da montagem. Já falamos aqui no blog, por exemplo, sobre a escolha dos equipamentos corretos, que podem interferir na velocidade e precisão da montagem. Abordamos também a importância de ter processos bem alinhados e uma comunicação clara por meio da folha de processos, entre outras boas práticas. Sendo assim, com o BGA não poderia ser diferente. Porém, para que o encapsulamento em BGA seja realizado com sucesso, é necessário ainda alguns cuidados extras. Confira:

Cuidados no armazenamento e manuseio do componente

Todo e qualquer componente para a montagem de placas eletrônicas exige cuidados. No entanto, alguns deles possuem necessidades especiais, que devem ser observadas na embalagem do componente no momento da compra e rigorosamente respeitadas até o momento da saída do produto da fábrica. A maioria dos componentes são frágeis e sensíveis à umidade e quando se trata de montagem BGA ainda mais. Quando o tamanho da placa em questão é reduzido, há cuidados extras também em relação ao manuseio, para não haver perdas, e à gestão do material.

É recomendável que a indústria ou a montadora especializada que lidará com esses componentes, tenha a expertise necessária e use os equipamentos e procedimentos certos para o manuseio e gestão de insumos. Caso contrário, algumas perdas podem resultar em prejuízo para a continuidade da linha de montagem, ocasionais atrasos ou perdas desnecessárias.

Cuidados na aplicação de pasta de solda

A aplicação da pasta de solda é um momento crucial. Nessa hora, a PCI é colocada no equipamento para receber a pasta através dos espaços do estêncil. O procedimento é simples, mas uma aplicação bem feita faz toda diferença no funcionamento, já que essa é uma das etapas que é a fonte da maioria dos erros. Tome alguns cuidados como:

Escolha do equipamento — A montagem BGA, por ser mais sensível, precisa ter um equipamento extremamente preciso para aplicação de pasta. Caso contrário, não atingirá todos os pontos necessários.

Estêncil — Um estêncil em más condições ou com um material ruim pode arruinar todo o planejamento de aplicação de pasta de solda da BGA. A norma IPC7525 define parâmetros que asseguram qualidade na aplicação, fique atento a ela.

Apoio — alguns erros de aplicação de pasta de solda ocorrem simplesmente por um erro de apoio da placa no equipamento. Certifique-se de que a base garanta a aplicação em todos os pontos da placa. Para grandes lotes é recomendado, inclusive, confeccionar um apoio dedicado à placa específica.

Qualidade da pasta — A boa aplicação de pasta de solda exige que o produto esteja em perfeitas condições de uso, dentro da validade e com condições normais de textura. É necessário homogeneizar o produto de tempos em tempos para que o fundo não fique mais concentrado e prejudique a aplicação.

Limpeza de estêncil — além do cuidado com a pasta em si, cuide também da limpeza do estêncil. Grandes lotes precisam de manutenção de tempos em tempos no equipamento utilizado. Caso contrário, a qualidade da aplicação da primeira placa não será igual à última.

Cuidados na inspeção de pasta de solda:

Por ser tão importante para o funcionamento da placa, a aplicação da pasta de solda exige uma posterior inspeção. Por isso, é fundamental um equipamento SPI que permita uma completa verificação de deslocamento, altura, volume, insuficiência, etc. Só assim a placa poderá seguir o curso da linha de produção sem problemas. Caso essa etapa seja pulada, é possível que alguns erros passem despercebidos e a placa só seja identificada como inconsistente no final do processo. Pior: pode ser que o problema não tenha ocorrido em apenas uma, mas em várias placas. Nesse caso, o erro pode ser irreversível e os prejuízos muito maiores.

Cuidados na etapa de inserção

A inserção de componentes utilizando a técnica BGA precisa ser feita por equipamentos específicos. O insersor escolhido deve ser extremamente preciso, devido a pequena distância entre balls que exigem uma perfeita centralização do componente. A tecnologia da montagem de placas chegou a um ponto que mãos e olhos humanos não são capazes de atingir a precisão exigida em tamanhos tão pequenos. Isso sem falar que, em um espaço tão reduzido para múltiplas funções, um deslocamento micrométrico pode comprometer a disposição final dos demais componentes na placa.

Cuidados na etapa de refusão

Toda montagem eletroeletrônica que passa pelo forno de refusão exige o “sacrifício” de uma placa. Dessa forma, será possível realizar um perfil térmico do forno de refusão que leve em consideração as características da placa e dos componentes, garantindo uma solda de qualidade. Caso isso não seja feito, ao passar pelo forno, as demais placas podem receber aquecimento demais, ou de menos, e não apresentarem tanta qualidade quanto necessário, ou mesmo precisarem ser descartadas.

Estação de retrabalho BGA

Outro ponto importante é que se houver a necessidade de troca ou montagem com os demais componentes já soldados de um componente BGA, é necessário um equipamento específico, chamado de estação de retrabalho BGA. É um equipamento que também necessita de um perfil térmico específico que garanta uma solda de qualidade.

Como escolher uma montadora apta para a técnica BGA?

Observadas as vantagens e o número elevado de itens que devem ser levados em conta na montagem BGA você deve estar se perguntando se vale realmente à pena. Nossa resposta é sim. Porém, se sua empresa pretende fazer isso sozinha, é necessária a compra de equipamentos específicos e treinamento especializado dos funcionários. Dessa forma, torna-se muito mais vantajosa a contratação de uma montadora terceirizada, especialmente se for na modalidade de terceirização total. Dessa forma, cada uma das etapas, cuidados e testes fica sob responsabilidade da contratada e sua empresa recebe a placa pronta, bem acabada e perfeita para ser inserida no equipamento em questão.

Ficou com alguma dúvida em relação ao método BGA? Deixe um comentário e aproveite para conversar com os nossos especialistas.

Post publicado originalmente em 18-11-2015. Atualizado em 10-10-2018.