Matriz de rejilla de bolas (BGA)

Medición óptica para la producción y el control de calidad de matrices de rejilla de bolas (BGA). Detección precisa de la altura de los bultos, detección del alabeo de las BGA y comprobación de la planicidad de los chips y de las puntas de las bolas.

Inspección óptica de placas de circuito impreso (PCB) y BGA

La fiabilidad de las placas de circuito impreso (PCB) y de sus respectivos componentes, como los circuitos integrados (IC) o las matrices de rejilla de bolas (BGA), puede variar en función del diseño y de la selección de los componentes semiconductores instalados. Para cada tipo y serie de diseño de PCB, es necesario, idealmente de forma automatizada, llevar a cabo un Control de calidad y pruebas durante el proceso de fabricación.

Además, a nivel del cliente, para detectar problemas de «productos defectuosos a la llegada», causados, por ejemplo, por roturas en puntos débiles durante el transporte, los métodos de Control de calidad forman parte del proceso. La tecnología de medición de superficies óptica 3D de TopMap permite escanear rápidamente superficies completas de muestras con una resolución nanométrica, proporcionando datos topográficos de la superficie de las PCB, los circuitos integrados y los BGA en una sola toma.

Tipos de embalaje de matriz de rejilla de bolas

Si echamos la vista atrás a la historia del embalaje de semiconductores, al principio existían los DIP (encapsulado de doble fila), los QFP (encapsulado plano cuádruple) o los QFN (encapsulado plano cuádruple sin terminales), y los BGA (matrices de rejilla de bolas) como una de las técnicas de embalaje más populares, lo que condujo a un número de pines cada vez mayor. Los BGA están muy extendidos en la electrónica de consumo, como los smartphones, las tabletas, las placas base y las cámaras digitales. En comparación con los DIP y los QFP, los BGA ofrecen más conexiones de E/S y conectores más cortos, lo que se traduce en un mejor rendimiento y una mayor velocidad. Los materiales de los bumps suelen ser SnPb, SnAgCu, SnIn o SnBi, con diámetros que suelen oscilar entre 90 y 400 µm y una distancia entre bumps de entre 0,1 y 2 mm aproximadamente.

Perfil 3D del paso de una matriz de rejilla de bolas (BGA) medido mediante Tecnología de medición de superficies
Medición con amplio campo de visión y unión de imágenes de la topografía de un BGA
Medición de área de los bultos de una matriz de rejilla de bolas (BGA) con un amplio campo de visión
Medición en 3D de los bultos de la matriz de rejilla de bolas (BGA)

Fallos y defectos habituales en la fabricación de BGA

En la fabricación de BGA, por ejemplo mediante el método «flip chip» —que consiste en realizar la conexión aplicando calor y presión sobre el sustrato—, pueden producirse errores o defectos típicos de fabricación cuando el paso es demasiado alto o cuando el bump es demasiado pequeño o demasiado grande. Polytec TopMap Los perfilómetros de superficies son soluciones de metrología ideales para la medición de área y la inspección de elementos tales como la altura de las bolas o protuberancias, la coplanaridad, la planicidad y el alabeo del chip, así como la planicidad de las bolas del BGA, para la inspección óptica de todo el paso del BGA o centrándose en la forma de la punta de la bola propiamente dicha, de forma óptica y sin contacto.

Problemas típicos en la fabricación relacionados con la medición de la altura de los BGA y los bumps
Problemas habituales en la fabricación de BGA y soluciones de pruebas ópticas
Medición de la altura máxima de los chips de matriz de rejilla de bolas (BGA) como análisis de «aprobado/rechazado»

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Alabeo de los BGA y Control de calidad

En la fabricación de BGA, por ejemplo mediante el método «flip chip» —que consiste en realizar la conexión aplicando calor y presión sobre el sustrato—, pueden producirse errores o defectos típicos de fabricación cuando el paso es demasiado alto o cuando el bump es demasiado pequeño o demasiado grande. Polytec TopMap Los perfilómetros de superficies son soluciones de metrología ideales para la medición de área y la inspección de elementos tales como la altura de las bolas o protuberancias, la coplanaridad, la planicidad y el alabeo del chip, así como la planicidad de las bolas del BGA, para la inspección óptica de todo el paso del BGA o centrándose en la forma de la punta de la bola propiamente dicha, de forma óptica y sin contacto.

Soluciones típicas de control de calidad de superficies en la fabricación de pines de matrices de rejilla de bolas (BGA)
Medición del alabeo de los circuitos impresos de matriz de rejilla de bolas (BGA) tras restar los pines del BGA
Matriz de rejilla de bolas (BGA) y medición de pines BGA extraídos con el alabeo sustraído

El perfilado 3D como método de control de calidad de las matrices de rejilla de bolas

El perfilado óptico 3D de área es una potente herramienta para el control de calidad de los conjuntos electrónicos. Permite, entre otras cosas:

  • la inspección de placas de circuito impreso (PCB) y BGA
  • el análisis de la planicidad, la coplanaridad y las distribuciones de altura
  • Evaluación bueno/malo en la producción
  • análisis de fallos en caso de defectos y desviaciones del proceso

Especialmente en estructuras de PCB multicapa, la medición precisa del grosor de las capas está cobrando cada vez más importancia. Las soluciones de inspección óptica de Polytec proporcionan datos de medición reproducibles para este fin y permiten una retroalimentación específica del proceso.

Aplicaciones y tareas de medición relacionadas

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