BGA

Hvad er BGA?

BGA står for Ball Grid Array, det er en type af elektronisk komponentopbygning, hvor komponenterne er monteret og loddet via mindre pad’s, som er placeret på undersiden af komponenten. Dette er til forskel fra andre komponentopbygninger en skjult lodning.   

BGA er ofte brugt i kompakte elektroniske enheder, da det giver mulighed for en højere tæthed af komponenterne, samt mulighed for flere elektriske forbindelser end traditionelle metoder. 

Hvordan virker BGA-lodning?

BGA-lodning er processen med at forbinde elektroniske komponenter til et PCB ved hjælp af BGA-teknologi. Processen involverer følgende trin: 

Placering af komponenten: Komponenterne er monteret og loddet via mindre pad’s, som er placeret på undersiden af komponenten.  

Opvarmning: PCB’et og komponenten opvarmes til en høj temperatur, typisk mellem 150 og 260 grader Celsius, for at forberede materialerne til lodningen.  

Lodning: Loddepastaen som er påført PCB’ets pads og ligger mellem komponenten og PCB’et smelter mellem PCB’et og komponenten og laver derved en forbindelse derimellem.  

Afkøling: PCB og komponenter afkøles ned til rumtemperatur, hvilket gør loddepastaen hård igen og fastgør komponenterne til PCB’et og sikre den elektriske forbindelse. 

Visuel inspektion: Det er vigtigt at kontrollere lodningerne, da BGA har skjulte lodninger gøres dette oftest ved X-ray inspektion efter loddeprocessen.    

Test: Efter lodningen, tester man for at sikre, at der ikke er nogen manglende forbindelser. 

Det er vigtigt at bemærke, at BGA-lodning kræver specielle værktøjer og teknikker, og derfor skal man have erfaring og kompetence i processen, for at sikre en god kvalitet og pålidelighed af lodningen. 

Fordele ved Ball Grid Array

BGA giver mulighed for en højere tæthed af komponenter, da forbindelserne ikke er på siden af komponenten, men under. Det giver mulighed for at placere komponenter helt op ad hinanden. Derudover gør BGA designet det muligt, for komponenten at indeholde flere elektriske forbindelser da der er mere plads til pads på komponentens underside areal end det begrænset areal på siden af komponenten.

Ulemper ved Ball Grid Array

BGA kan være svært at reparere eller ændre, da komponenterne er fastgjort til PCB’et via de gemte pads under komponenten. Det kræver specielle værktøjer og teknikker for at udskifte en defekt komponent. Denne metode er dyrere end traditionelle metoder.  

Derudover er det ikke muligt at tilgå forbindelserne under kredsen under designfasen og kræver dermed man designer testpunkter ind for at kunne tilgå disse i stedet. Disse testpunkter skal også bruges under elektrisk test.

Hvilken type elektronik anvender BGA-teknologien?

BGA-teknologien egner sig til en række forskellige typer elektronik, især i data tunge eller kompakte elektroniske enheder, hvor høj tæthed af komponenter eller meget regnekraft er vigtigt. Følgende typer elektronik er typisk egnet til BGA: 

Netværksudstyr, mobiltelefon og computer 

BGA er ofte brugt i overnævnte elektronik, da det giver mulighed for øget regnekraft og at pakke flere komponenter i en lille enhed, hvilket også gør det muligt at designe tyndere og mindre enheder. 

Automotive elektronik 

Brugen af BGA-teknologien er meget udbredt i Automotive elektronik som i styringen, sensorer, infotainment, navigationssystemer, ADAS, osv. 

Medicinsk udstyr 

Begrundet muligheden i øget ydeevne og at pakke flere komponenter i en lille enhed, er BGA også oftest brugt i medicinsk udstyr, da det også kræver høj ydelse og pålidelighed. 

Militær og rumfart 

BGA-teknologien bruges ofte i militær og rumfartteknologi, da det giver mulighed for at pakke flere komponenter i en lille enhed samt giver øget regnekraft. Dette er essentielt da der kræves højeste ydelse og pålidelighed under ekstreme betingelser. 

Embedded systemer 

IoT-enheder, Wearables, Industrial Automation er blot nogle af elektroniske udstyr, hvor BGA-teknologien anvendes. 

Det er vigtigt at bemærke, at BGA ikke er den eneste mulighed for at montere komponenter på printkort, og at andre metoder som Pin Grid Array (PGA) og Through Hole Technology (THT) også kan være velegnede i nogle tilfælde. 

Hvad skal man være opmærksom på med BGA-teknologien?

Der er flere andre interessante punkter om BGA-teknologien, som man bør være opmærksom på: 

Designbegrænsninger – BGA kan have begrænsninger i forhold til designet af PCB, da det kræver et særligt layout for at sikre korrekt montage og elektrisk kontakt. 

Termisk management – BGA-komponenter kan kræve særligt termisk management for at sikre, at de ikke overophedes og skader PCB’et eller komponenterne. 

Automatisering – BGA-lodning er ofte automatiseret, da det kræver specielle værktøjer og teknikker, og automatisering kan sikre en højere præcision og konsistens i lodningen. 

Solder Joint Inspection – Da BGA ikke er nemt at reparere eller ændre, er det vigtigt at have en god kvalitet og pålidelighed af lodningen i første omgang, og dette kan gøres ved hjælp af solders joint inspection teknologier, som X-ray og AOI, som hjælper med at kontrollere kvaliteten af lodningen.