Garantía de soporte de componentes a largo plazo con el ensamblaje de la BGA en el interior
En la primera parte de nuestra exploración del rompecabezas de la fabricación, repasamos la historia de por qué se alejaron los montajes de semiconductores del montaje de marcos de plomo clásicos. En resumen, la importante inversión en herramientas para los paquetes con marco de plomo, como PDIP, PLCC, PQUAD o PGA, genera costos más elevados y lleva al mercado a orientarse hacia los ensamblajes tipo matriz de rejilla de bolas (BGA), paquete cuadrado plano sin conductores (QFN) y paquete doble plano sin conductores (DFN) de sustrato.
En la segunda parte, profundizamos en la evolución hacia las tecnologías de QFN y DFN y las ventajas que aportan a los productos con bajo número de pines. El motor de la industria que impulsa la inversión en costos para los paquetes con marco de plomo y la complejidad del procesamiento son los principales factores que conducen al sector hacia las tecnologías de QFN y DFN.
En la tercera parte de la serie, tratamos el silicio, los procesos de fabricación y el almacenamiento de obleas y su papel en el rompecabezas de la fabricación para mitigar la obsolescencia.
En la cuarta parte, concluiremos nuestra serie con un análisis de la migración a los paquetes de BGA de sustrato para productos con un elevado número de pines.
¿Por qué los paquetes de BGA de sustrato?
Los paquetes de matrices, inicialmente introducidos con la PGA y ahora efectuados a través de la BGA, son el elemento clave para los productos que necesitan un elevado número de señales que entran y salen del paquete. Cuando se conecta a la placa de circuito impreso (PCB) con una matriz de conexiones debajo del cuerpo del paquete en lugar de una fila de conexiones a lo largo de cada lado del paquete, el área del paquete por señal se reduce significativamente. Los paquetes de matrices conectan con éxito cientos de señales del circuito integrado a la placa de circuito impreso.
Una vez establecida la ventaja de la densidad de señal de los paquetes de matrices frente a los paquetes dobles integrados (DIP) o los paquetes cuadrados planos (QFP), abordaremos la migración de la PGA a la BGA. La principal diferencia mecánica es que la BGA se conecta a la PCB con tecnología de montaje en superficie, mientras que la PGA se conecta a la PCB con tecnología de orificio pasante. Los costos de fabricación, debidos a la automatización y la complejidad, favorecen a la tecnología de montaje en superficie. Además, el proceso de montaje del componente de la BGA es más sencillo y, por lo tanto, menos costoso. La BGA se basa en un sustrato sobre el que se monta la matriz del circuito integrado, que está diseñada para dirigir las señales de la almohadilla de unión del CI a las conexiones de las bolas de soldadura de la matriz. El paquete de BGA puede alojar matrices de microcables de conexión o circuitos invertidos de archivos según sea necesario para cada producto específico. En el caso de los circuitos invertidos de archivos, gran parte del enrutamiento se realiza en la matriz con la capa de redistribución a las protuberancias, lo que requiere un enrutamiento mínimo dentro del sustrato de la BGA para llegar a las bolas de soldadura del paquete. De este modo, se eliminan los microcables de conexión en el paquete, permitiendo un mayor rendimiento. Estos sustratos se fabrican en forma de panel que comprende una rejilla de sustratos. Esto permite procesar varias unidades en paralelo mediante operaciones de montaje. Una vez completadas estas operaciones, el panel se sierra en los componentes finales. La parte inferior del paquete es la matriz de bolas de soldadura que conecta el circuito integrado a la placa de circuito impreso mediante la tecnología de montaje en superficie. Estas bolas de soldadura sustituyen a los pines eléctricos de la PGA.
Rochester ha invertido en capacidades de ensamblaje de BGA en nuestras instalaciones de fabricación de Newburyport, Massachusetts, para satisfacer esta necesidad del sector. Estamos preparados para admitir paquetes de BGA con recuento de bolas y una amplia gama de tamaños de paquetes. Podemos ayudar a los clientes que desean migrar su producto de uno de los formatos antiguos de paquetes de PGA o QFP a la BGA. Esto se consigue mediante el ensamblaje de la matriz del cliente con el paquete de BGA y la prueba de los componentes. Esta migración de la PGA o el QFP puede realizarse en una BGA personalizada en Rochester, lo que permite al cliente conservar un mayor análisis de integridad de la señal a nivel de la placa y mantener las mismas rutas de señal. Esta es otra forma de mantener los sistemas de nuestros clientes en funcionamiento con cambios mínimos o nulos en el hardware y sin cambios en el software.
Réplicas de paquetes, marcos de plomo y sustratos
La industria se alejó de los montajes con marco de plomo porque el rendimiento de la tecnología demandaba la ausencia de uniones de conectores y los costos de disminución del volumen de los montajes con marco de plomo eran abrumadores.
Rochester Electronics conocía y se anticipó a estas tendencias e invirtió simultáneamente tanto en los montajes con marco de plomo como en los montajes de QFN y BGA basados en sustratos. Con miles de millones de matrices y obleas almacenados que requerían montajes con marco de plomo, sin dudas fue la decisión más lógica. Rochester no solo invirtió en costosas opciones de corte y conformado para los paquetes PLCC que ya no estaban disponibles en la mayor planta de montaje del mundo y en muchas otras, sino que también estableció una fábrica ensambladora a largo plazo con sede en Estados Unidos para brindar soporte a todos los tipos de montaje existentes.
Las capacidades de Rochester para la replicación de paquetes, sustratos y marcos de plomo incluyen las siguientes:
- Capacidad para reintroducir la mayoría de las tecnologías de paquetes
- Acabados de plomo ROHS/SnPb disponibles
- JEDEC y contornos personalizados de paquetes
- Servicios de diseño de sustratos y marcos de plomo disponibles
- Servicios de calificación disponibles
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