مشخصات اصطلاح

BGA چیست؟

BGA یک روش پکیج‌کردن IC است که در آن به جای پایه‌های بلند و قابل مشاهده در اطراف تراشه، اتصالات الکتریکی در قسمت زیر IC قرار گرفته‌اند.

این اتصالات معمولاً به شکل مجموعه‌ای از توپ‌های لحیم مرتب‌شده در یک آرایه قرار دارند و هر توپ می‌تواند یک اتصال الکتریکی بین تراشه و برد ایجاد کند.

به دلیل قرار گرفتن اتصالات در زیر تراشه، پایه‌های BGA برخلاف ICهای معمولی از اطراف قطعه قابل مشاهده نیستند.

چرا از BGA استفاده می‌شود؟

یکی از دلایل استفاده از BGA، امکان ایجاد تعداد زیادی اتصال الکتریکی در فضای نسبتاً محدود است.

این ویژگی برای تراشه‌های پیشرفته‌ای که تعداد پایه‌های زیادی دارند اهمیت زیادی دارد.

از طرف دیگر، کوتاه بودن مسیر اتصال بین تراشه و PCB می‌تواند برای برخی طراحی‌های با سرعت بالا مزیت داشته باشد.

BGA در دستگاه کپی کجا دیده می‌شود؟

در دستگاه‌های کپی، ممکن است تراشه‌های BGA را روی بردهای مختلف مشاهده کنیم، از جمله:

• Main Board
• Controller Board
• Engine Control Board
• Image Processing Board
• Printer Controller Board
• Network Board

البته نوع و محل استفاده از BGA در هر مدل دستگاه متفاوت است.

تفاوت BGA با IC پایه‌دار

در ICهای پایه‌دار معمولی، پایه‌ها در اطراف بدنه قطعه قرار دارند و از بیرون قابل مشاهده هستند.

اما در BGA، اتصالات در قسمت زیرین تراشه قرار گرفته‌اند و به همین دلیل تعداد زیادی اتصال را می‌توان در یک سطح نسبتاً کوچک ایجاد کرد.

آیا هر IC بزرگ یک BGA است؟

خیر.

اندازه بزرگ یک IC به‌تنهایی نشان‌دهنده BGA بودن آن نیست. برای تشخیص نوع پکیج باید ساختار قطعه، Part Number و اطلاعات فنی آن بررسی شود.

همچنین برخی پکیج‌های دیگر مانند QFP، QFN و انواع مختلف پکیج‌های SMD نیز ممکن است ظاهری متفاوت داشته باشند.

خرابی BGA در دستگاه کپی

در بسیاری از موارد، وقتی تعمیرکاران از «خرابی BGA» صحبت می‌کنند، منظور مشکل در اتصال بین توپ‌های لحیم زیر IC و PCB است؛ نه اینکه الزاماً خود تراشه از نظر داخلی خراب شده باشد.

مشکلات اتصال می‌توانند در اثر عواملی مانند تنش مکانیکی، چرخه‌های حرارتی، کیفیت نامناسب لحیم‌کاری یا عوامل دیگر ایجاد شوند.

علائم احتمالی مشکل در BGA

علائم به تراشه و وظیفه آن در مدار بستگی دارند. برخی نشانه‌های احتمالی عبارت‌اند از:

• راه‌اندازی نشدن برد
• ریست شدن دستگاه
• قطع و وصل شدن عملکرد یک بخش
• خطاهای ارتباطی
• عدم شناسایی یک ماژول
• خطاهای پردازش تصویر
• هنگ کردن دستگاه
• نمایش خطاهای نامشخص یا متناوب

این علائم به هیچ عنوان به‌تنهایی اثبات‌کننده خرابی BGA نیستند و باید مدار به‌صورت کامل بررسی شود.

تفاوت خرابی خود IC با خرابی اتصال BGA

این دو مورد از نظر تعمیراتی کاملاً متفاوت هستند.

ممکن است خود تراشه سالم باشد اما یکی یا چند اتصال زیر آن دچار مشکل شده باشند.

از طرف دیگر، ممکن است اتصالات کاملاً سالم باشند اما خود IC دچار خرابی داخلی شده باشد.

تشخیص این دو حالت نیازمند بررسی تخصصی برد و اندازه‌گیری‌های مناسب است.

Reballing یا ریبال BGA چیست؟

Reballing یا ریبال به فرآیندی گفته می‌شود که در آن IC BGA از روی برد جدا شده، توپ‌های لحیم قدیمی آن حذف و توپ‌های لحیم جدید ایجاد یا نصب می‌شوند و سپس تراشه دوباره روی برد نصب می‌شود.

ریبال کردن با تعویض خود IC تفاوت دارد. در Reballing، در صورتی که تراشه سالم باشد، هدف اصلاح یا بازسازی اتصالات لحیمی آن است.

آیا گرم کردن BGA باعث تعمیر آن می‌شود؟

گاهی در تعمیرات غیرتخصصی، برای برطرف کردن موقت مشکلات اتصال از گرم کردن IC استفاده می‌شود.

اما گرم کردن تصادفی یا بدون کنترل BGA روش قابل اتکایی برای تعمیر دائمی محسوب نمی‌شود و حتی می‌تواند به PCB، IC یا سایر قطعات آسیب وارد کند.

برای تعمیر اصولی باید علت خرابی مشخص شود و در صورت نیاز، فرآیند Rework یا Reballing با تجهیزات مناسب انجام شود.

BGA و Rework

Rework اصطلاحی عمومی‌تر برای تعمیر یا تعویض یک قطعه روی برد است.

در مورد BGA، Rework می‌تواند شامل برداشتن IC، آماده‌سازی محل، قرار دادن قطعه و انجام فرآیند لحیم‌کاری مجدد باشد.

این کار به تجهیزات و مهارت مناسب نیاز دارد؛ زیرا اتصالات زیر IC مستقیماً قابل مشاهده نیستند.

چرا تعمیر BGA دشوار است؟

مهم‌ترین مشکل در تعمیر BGA این است که محل اتصال توپ‌های لحیم در زیر تراشه قرار دارد و پس از نصب، مشاهده مستقیم تمام اتصالات امکان‌پذیر نیست.

به همین دلیل فرآیند نصب و عیب‌یابی به کنترل دقیق دما، زمان، موقعیت قطعه و وضعیت برد نیاز دارد.

نکته مهم برای تعمیرکار

اگر یک برد دستگاه کپی با مشکل مواجه شده است، نباید بلافاصله خرابی را به BGA نسبت داد.

ابتدا باید مواردی مانند تغذیه، ولتاژهای اصلی، کلاک، Reset، ارتباطات و سایر شرایط لازم برای عملکرد IC بررسی شوند.

در صورت وجود شواهد کافی، می‌توان احتمال مشکل در خود IC یا اتصالات BGA را بررسی کرد.

اصطلاحات مرتبط

• IC
• SMD
• QFP
• QFN
• ASIC
• CPU
• DSP
• PCB
• Reballing
• Rework
• Ball
• Solder

خلاصه

BGA مخفف Ball Grid Array و نام یکی از روش‌های پکیج‌کردن مدارهای مجتمع است که در آن اتصالات الکتریکی IC به‌صورت آرایه‌ای از توپ‌های لحیم در زیر تراشه قرار می‌گیرند.

این نوع پکیج در بردهای مختلف دستگاه‌های کپی و پرینتر، به‌ویژه برای تراشه‌های پرپایه و پیچیده، کاربرد دارد.

در صورت بروز مشکل، باید بین خرابی خود IC و خرابی اتصالات لحیمی زیر آن تفاوت قائل شد. Reballing و Rework نیز فرآیندهای تخصصی مرتبط با تعمیر و نصب مجدد این نوع قطعات هستند.