Ball Grid Array. Boîtier pour grand nombre de broches dont la face inférieure porte des billes de soudure disposées en grille.
Nom japonais: BGA
« BGA » apparaît dans 16 questions d'entraînement réparties sur 6 thèmes, dont Boîtiers et assemblage, Packaging avancé (3D et chiplets), Test et inspection.
Domaine: Boîtiers et assemblage
Un boîtier BGA (ball grid array) place la puce sur un substrat, généralement un stratifié organique multicouche, reliée par des fils de câblage ou des bosses flip-chip, puis la recouvre d'une résine de moulage ou d'un couvercle. Le routage du substrat répartit les signaux vers une matrice de billes de soudure couvrant toute la face inférieure, typiquement au pas d'environ 0,4 à 1 mm. Utiliser toute la surface plutôt que le seul pourtour donne bien plus de terminaisons qu'un QFP de même taille, avec des chemins plus courts et de plus faible inductance. Pendant la refusion, la tension superficielle des billes fondues aide à aligner le boîtier sur les pastilles de la carte.
Dans les BGA à grand nombre de broches, de nombreuses billes transportent l'alimentation et la masse plutôt que des signaux, et plus de la moitié n'est pas inhabituel. Les puces hautes performances peuvent consommer plus de 100 A, et répartir ce courant sur de nombreuses billes en parallèle réduit la résistance et l'inductance, ce qui limite la chute ohmique (IR drop) et le bruit d'alimentation. Les billes situées sous la puce peuvent aussi conduire la chaleur vers la carte. La matrice dense a un coût côté carte : extraire les signaux des rangées intérieures exige des circuits imprimés multicouches avec des vias entre les pastilles, et les matrices à pas fin peuvent nécessiter des motifs de carte plus fins.
Comme les joints sont cachés sous le boîtier, on ne peut pas les inspecter visuellement. L'imagerie par rayons X révèle les ponts, les billes manquantes et les cavités (voids), et la tomographie X (CT) reconstruit une vue en trois dimensions qui sépare les structures superposées. Les enjeux de fiabilité diffèrent selon l'usage. Les cycles thermiques fatiguent les joints, car le boîtier et la carte se dilatent à des vitesses différentes. Dans les téléphones, les chocs dus aux chutes peuvent fissurer les joints ou la couche intermétallique fragile au niveau des pastilles : on met donc l'accent sur les tests de chute au niveau carte, et l'on ajoute souvent un underfill pour renforcer les joints.
Un LGA utilise des plages plates disposées selon la même grille au lieu de billes : il peut donc se loger dans un support à broches à ressort, comme beaucoup de processeurs de PC, ou être soudé avec de la pâte sérigraphiée sur la carte. Les QFP et SOP utilisent des broches en aile de mouette sur les bords, faciles à inspecter mais limitées en nombre, et le QFN possède des plots exposés sous ses bords avec un plot thermique central. Un CSP réduit le boîtier à au plus environ 1,2 fois la surface de la puce, souvent avec des billes de type BGA. À l'intérieur des boîtiers avancés, les microbosses de quelques dizaines de micromètres et le collage hybride vont bien plus fin que les billes de BGA.
Réponse : C. Des billes de brasure sont disposées en matrice sur la face inférieure du boîtier
Le BGA dispose des billes de brasure en matrice sur toute la face inférieure du boîtier comme bornes externes. Les bornes étant réparties sur une surface, on en place davantage, à taille égale, que dans un QFP, qui ne peut sortir des broches qu’en périphérie, et les connexions sont plus courtes. En revanche, les joints étant cachés sous le boîtier, ils ne sont pas inspectables visuellement et l’on utilise les rayons X. Les broches sur deux côtés caractérisent le SOP, et les broches en aile de mouette sur quatre côtés le QFP.
Réponse : C. Substrat à couches séquentielles (build-up)
Le substrat build-up est fabriqué en empilant une à une, sur les deux faces d’un noyau en verre-époxy, des couches de film de résine isolante et d’interconnexions fines en cuivre. Les couches sont reliées par de petits vias percés au laser, et les connexions issues de milliers de bossages sont routées et élargies jusqu’au pas plus grossier du circuit imprimé. Il sert de substrat aux BGA flip chip des processeurs, etc. Une grille de connexion ou une plaque céramique monocouche ne permettent pas cette densité d’interconnexion.
Un BGA porte des billes de soudure sur sa face inférieure, tandis qu'un LGA possède des plages plates selon la même grille. Les LGA sont souvent utilisés avec des supports qui pressent des contacts à ressort sur les plages, ce qui permet le remplacement, et offrent une hauteur montée plus faible.
Comme les joints sont cachés sous le boîtier, on les inspecte par imagerie aux rayons X, et par tomographie X lorsqu'une vue 3D est nécessaire pour trouver cavités, ponts ou fissures.
Les BGA reliant le boîtier à la carte utilisent typiquement des pas d'environ 0,4 à 1 mm. Les connexions plus fines à l'intérieur des boîtiers utilisent des microbosses au pas de quelques dizaines de micromètres.
Le BGA dispose des billes de brasure en matrice sur toute la face inférieure du boîtier comme bornes externes.
Quelle est la caractéristique du boîtier BGA (Ball Grid Arr…Il sert de substrat aux BGA flip chip des processeurs, etc.
Quel substrat de boîtier organique, utilisé notamment pour …Les bornes sont souvent disposées en matrice sur la face inférieure, à la manière d’un BGA, et ces boîtiers sont très utilisés dans les produits qui doivent réduire la surface de montage, comme les smartphones et les wearables.
Quelle description du CSP (Chip Size Package) est correcte ?Les longues broches sur quatre côtés caractérisent le QFP, les billes en matrice le BGA.
Quelle est la caractéristique du boîtier QFN (Quad Flat No-…BGA et CSP sont des boîtiers pour montage en surface.
Quel boîtier ancien dispose les broches en deux rangées sur…RIE (gravure ionique réactive) CSP (boîtier à l'échelle de la puce) Grille de connexion (lead frame) Chute IR (IR drop) WLP (boîtier au niveau de la plaquette) Contact JTAG Underfill CPO (optique co-packagée) TSV (via traversant le silicium)