Hallo zusammen Viele Controller gibt es auch in platzsparenden (U)BGA-Gehäusen. Haben BGA-Bauteile gegenüber (L)QFP-Bauteile im Einsatz z.B., bei Vibrationen, hohen Temperaturänderungen (-30°C - 80°C), Salznebel, mechanischer Stress oder anderen ungünstigen Umgebungsbedingungen wesentliche Nachteile? Ich könnte mir vorstellen, dass Temperaturänderungen auf Grund der kleinen Lötstellen eher ungünstiger sind. Andererseits wegen der geringeren Masse bei Vibrationen punkten. Danke für eure Tipps Geri
BGA ist in der Serie nur durch Röngtgen zu inspizieren. LQFP lässt sich optisch automatisch kontrollieren. Die Geräte, die wir in meiner Firma entwickeln, müssen rausten Umgebungsbedingungen standhalten (z.B. 0...185°C Umgebungstemperatur, starke Vibrationen,...) und wir nutzen kein BGA, eben weil es schwerer zu verarbeiten und zu kontrollieren. Mechanisch sicher auch anfälliger. LQFP mit Exposed Pad hält wunderbar.
Im Normalfall wird ma LQFP immer vorziehen. Außer es gibt gute Gründe für die BGAs, wie Kosten oder Platzbedarf. Ansonsten haben sie schon auch Nachteile, speziell die feineren: - Fallweise höhere Ansprüche an die Leiterplattentechnik (Escapage), Dinge wie Stacked Microvias kosten Geld - Schlecht zu inspizieren und zu testen (wurde ja schon genannt) - Lötprofil und dergleichen muss auch erst mal beherrscht werden - Reparatur schwieriger Bei uns kommen BGAs nur dann zum Einsatz, wenn es nötig ist. Wie beispielsweise bei CPUs, eine richtige CPU mit Speicherinterface bekommt man nur im BGA. Ich kann mich nicht erinnern, dass wir bei LQFP jemals Probleme mit Vibraionen bekommen hätten. Da sind eher große passive Baueile die Problemkinder. Große Elkos waren oft solche. Ich denke, BGAs könnten sogar eher problematisch sein. Wenn sich die Platine leicht biegt, dürfte der Stress auf die Lötstellen höher sein, als bei LQFP.
Wenn es wirklich darauf ankommt, dass ein Produkt extremsen Anforderungen widersteht, gibt es noch das MCM (Multi-Chip-Modul). Ein Keramik-Substrat mit Wolframleiterbahnen, geklebte passive Bauteile und ICs direkt als Die aufgeklebt und gebondet. Das ganze in einer Titan-Schachtel. Elektroniken bis 250°C sind damit wohl kein Problem. Aber der Spaß kostet natürlich amtlich. Ansonsten wäre der China-Standard CoB (Chip on Board) mit Die und dem schwarzen Globtop-Klecks vielleicht auch eine Methode, robustere Platinen zu schaffen. Bonden muss man trotzdem können.
Aber auch Bonding hat seine Nachteile, die Qualität des Bondings lässt sich nur durch Zerstörung ermitteln. In der Regel wird dafür die erste Leiterplatte nach dem Bonding aus dem Produktionslos genommen und die Kräfte gemessen welche benötigt werden um das Bonding zu zerreißen. Bei den folgenden Leiterplatten geht man wenn alles passt einfach davon aus das die Bondings in Ordnung sind wenn optisch unauffällig.
Hallo zusammen Vielen Dank für die Tipps! Röntgen kostet angeblich etwa 8-10 Euro pro Bauteil. Das wäre ja in manchen Fällen noch i.O. doch was nutzt es, wenn man danach auf rohen Eiern sitzt. Leider gibt es halt die sehr leistungsfähigen CPUs mit FPU etc. meist nur in großen Packages >=100 Pins und wenn man dann nur ein paar Pins benötigt... Beste Grüße Geri
In meinem Master Studium hatten wir eine Vorlesung zum Thema Packaging. Der Dozent war direkt von Infineon und im Packaging tätig. Wenn sehr große Temperaturbereiche abgedeckt werden sollen, ist ein QFP vorzuziehen, da das mould compound einfach etwas mehr Spiel zulässt, als die direkte Anbindung beim BGA. Sein Lieblingswort in dem Zusammenhang war der Wärmeausdehnungskoeffizent. Silizum und Kupfer unterscheiden sich hier massiv.
Ach genau, noch was. Ein Vorteil von BGA ist aber die HF Eigenschaft. Jeder Bond und jedes Beinchen wirken wie Antennen bei QFP. Das Problem gibt es bei BGA hingegen nicht.
Geri schrieb: > Röntgen kostet angeblich etwa 8-10 Euro pro Bauteil. Das wäre ja in > manchen Fällen noch i.O. doch was nutzt es, wenn man danach auf rohen > Eiern sitzt. Im Automotive Bereich findest Du problemlos leistungsfähige 32-Bit Microcontroller mit 200 und mehr MHz und zulässigen Chiptemperaturen von -40°C bis +150°C in BGA-Packages. Beispiel: https://www.st.com/en/automotive-microcontrollers/spc58-g-line-mcus.html Wenn BGA dort ein ernsthaftes Problem wäre, gäbe es diese Teile nicht, und man würde da erst recht nichts von "safety" (also funktionaler Sicherheit) draufschreiben. Produktionskontrolle ist ein offensichtliches Problem. Für die Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse solltest Du mit Deinem Fertiger diskutieren, ob für BGA- und CSP-Bauteile Underfill eingesetzt wird, z.B. https://www.panacol.de/kleber-anwendungen/pcb/flip-chip-underfill Zusammen mit einem anschließenden Conformal Coating ist das in den einschlägigen Branchen ein Standardprozess. Solche Boards überstehen dann problemlos 20 Jahre im Motorraum eines Autos. fchk
BGA ist im Automobilbereich ein echtes Problem. Die Kunden wollen 100% AOI. Geht mit BGA nicht. Also Röntgen. Röntgen dauert länger, die Kosten will keiner zahlen. Also nur Stichproben. Zudem kann man nicht alle Fehler beim Röntgen sehen. Bei den runden Pads der BGA erkennt man einen Aufflieger noch gut, da sich der Ball bei Kontakt in der Form ändert. Bei eckigen Pads wie bei LGA Gehäuse kann man mit Röntgen einen Auflieger nicht erkennen. Mechanischer Stress ist bei BGAs ein viel größeres Thema. Daher muss da oft mit Underfiller gearbeitet werden. Will auch keiner in der Fertigung machen. Immer die Sauerei mit dem Filler und dann noch die zusätzlichen Kosten. Ich hatte mal ein Projekt wo die Definition war, dass der BGA 1 Sekunde 1000G Beschleunigung standhalten muss. Am Ende wurde der geklebt und mit Spangen auf die Leiterplatte gepresst. Gut, dass die Schaltung nach den 1000G nur ein eniziges mal funktionieren muss, danach unter Garantie nie wieder. Auch der Pitch ist bei BGA im automobil Bereich ein Problem. Für kleine Abstände braucht es anderes Lot und das Risiko für Lötbrücken steigt. Ergo potentielle Ausfälle, die man nicht unbedingt erkennt, weil man ja nur Stichproben macht, weil sonst zu teuer. Vorteil ist wirklich bei HF Anwendungen oder im Bereich Security by Obscurity. Beim BGA kann man zum Beispiel einen Datenbuss direkt unterm Chip in die Innenlage der PCB verpacken. So müsste man zum mitschneiden des Busses erstmal die Leiterplatte runterfräsen. Ergo, ja es gibt BGA im Automobilbereich. Aber LGA oder QFN mit wetable Flanks wird immer bevorzugt.
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