Soldar BGA

[planeta9999]

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Hola.

Me gustaría probar a soldar un BGA en casa con horno de infrarrojos, nunca lo he hecho, pero tengo la necesidad de usar un STM32F427 ó 429 en BGA, básicamente porque para mi sorpresa es mucho más barato que en TQFP, y eso que además tiene más pines, 176 frente a los 100 del TQFP100.

No entiendo como puede ser bastante más barato, 8 euros el BGA frente a 13 euros el TQFP, e incluso en TQFP es más barato el de 176 pines que el de 100 pines.

El caso es que tengo mis dudas sobre como soldar los BGA:
¿ hay que aplicar estaño en pasta en los "pines" del PCB o el propio BGA ya lleva las bolitas de estaño que se disolverán al meterlo al horno ?, si es lo segundo me parecería genial y si que me arriesgaría sin pensarlo a diseñar el PCB para BGA y a soldarlo en horno. Me estrenaría con las BGA, que les tengo ganas, siempre que sean fáciles de soldar, porque son más pequeños y al menos los STM32 bastante más baratos.

Saludos.

[juaperser1]

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[MerLiNz]

jaja, yo tambien iba a preguntar esto ya que tambien estoy diseñando una placa con BGA 416. Soldar yo creo que podre hacerlo con la maquina de precalentamiento y aire caliente, si no pues un amigo me deja una maquina de infrarrojos.

Sobre lo de si llevan las bolas incluidas, pues espero que si, aunque por otra parte me gustaria que no porque le pondria bolas de estaño-plomo y se derriten a menor temperatura.

Las bolas he visto que las venden, incluso una plantilla para colocarlas, aun asi, sin plantilla tambien he visto que se puede hacer bien. Luego con una pistola de aire caliente se derriten en el propio integrado y por ultimo se suelda a la placa.

El precio seguramente sea porque es mas facil fabricarlo en bga que en tqfp, date cuenta que en bga pueden poner la bola justo debajo de los perifericos mientras que tqfp tienen que ir todas al extremo, es lo que he supuesto... aun asi seguro que les sera mas facil fabricar.

[MerLiNz]

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Tu no habias desaparecido?? 

[juaperser1]

Sigo por otros foros e intento ayudar a la gente siempre que puedo aunque sea por privado.

[jfmateos2]

Los bga son tentadores... ¿pero con tantos pines, será factible montarlos en un pcb de sólo 2 caras, o habrá que ir a más capas?

Otra opción es comprar los uC en aliexpress, que parece que salen un poco más económicos.

[juaperser1]

¿pero con tantos pines, será factible montarlos en un pcb de sólo 2 caras, o habrá que ir a más capas?

En las placas con dos caras es muy difícil tener un control de las impedancias de linea, por otra parte hacer el fanout de un BGA no es fácil con pocas caras.

a no ser que sea un diseño de baja frecuencia y pocas bolas, no se deberían usar diseños de doble cara.

un saludo

[planeta9999]

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En ese video se ve un reemplazo de un chip que ya estaba soldado, sigo con la duda de si el chip ya lleva las bolitas de estaño pegadas o hay que aplicar estaño en pasta el PCB. Como ahí reemplazan un chip, podrían estar usando el estaño que ha dejado el chip anterior que igual se soldó con las técnicas del reballing, lo desconozco.

Yo sospecho, que los BGA ya llevan pegados en sus pads las bolitas de estaño y solo hay que colocarlo en su sitio y meterlo al horno, ojalá sea así porque en ese caso incluso serían más fáciles de soldar que los TQFP, porque con los TQFP100 no hay uno que me salga sin cortos del horno, y me toca arreglarlo con el microscopio y la cinta desoldadora. Además como son mucho más baratos que los TQFP, pues genial, en este caso de los STM32 hay diferencias de hasta 5 euros entre BGA y TQFP, y eso es mucho cuando vas a fabricar bastantes unidades.

PD: juer has vuelto, si ya te dije que una vez pasado el calentón volverías, a todos se nos ha calentado las orejas alguna vez y ya en frío te das cuenta que no vale la pena coger esos sofocos...

[planeta9999]

Sobre lo de si llevan las bolas incluidas, pues espero que si, aunque por otra parte me gustaria que no porque le pondria bolas de estaño-plomo y se derriten a menor temperatura.

Esa es mi duda principal, a ver si alguien lo sabe, porque si el BGA ya lleva las bolitas de estaño pegadas en sus pads y solo hay que colocarlo en el PCB y meterlo al horno será genial, incluso mejor que los TQFP.

Las bolas he visto que las venden, incluso una plantilla para colocarlas, aun asi, sin plantilla tambien he visto que se puede hacer bien. Luego con una pistola de aire caliente se derriten en el propio integrado y por ultimo se suelda a la placa.

Eso creo que es para el reballing en móviles, consolas y demás, no creo que se tengan que poner las bolitas a mano para chips nuevos, o eso espero porque en ese caso si que descartaría el uso de los BGA.

[planeta9999]

¿pero con tantos pines, será factible montarlos en un pcb de sólo 2 caras, o habrá que ir a más capas?

En las placas con dos caras es muy difícil tener un control de las impedancias de linea, por otra parte hacer el fanout de un BGA no es fácil con pocas caras.

a no ser que sea un diseño de baja frecuencia y pocas bolas, no se deberían usar diseños de doble cara.

un saludo

En mi caso aunque el chip tiene 176 pines, solo voy a usar unos 30 pines, no creo que me complique la placa a dos caras. En cuanto a lo demás lo desconozco, estos STM32F429 van a 180 Mhz.

[juaperser1]

Los pines de los bga no son pines por así decirlo, son bolas de estaño por lo tanto no hace falta aplicarle estaño, pero si tiene unas reglas para soldarlo correctamente, lo mejor es revisar el documento del dispositivo y te debe decir todos los datos incluido le soldermask recomendado, también puedes revisar los documentos ipc7351 donde encontraras información técnicas y consejos para el desarrollo de esta tecnología, como por ejemplo puntos fiduciales para el posicionamiento de estos componentes. El tamaño del pitch del bga te va a encarecer la placa, y puede que mucho, si baja de 0,8 necesitarás unas tecnologías de fabricación  bastante avanzadas para las vías y hacer el fanout, ten cuidado con esto o lo que te ahorres en el encapsulado lo veras mucho mas incrementado al fabricar la placa.

En cuanto a la velocidad, si no vas a usar muchas bolas, y no tienes memorias ddr u otros periféricos que requieran pares diferenciales como por ejemplo un USB 2.0 o 3.0, o Ethernet, no vas a tener mayores problemas por el control de las impedancias,   ni por usar dos caras, aunque siempre es recomendable.

Un saludo

[manwenwe]

El BGA es más barato porque no tiene pines y es más pequeño: el plástico y los pines valen más que las bolas de estaño.

A no ser que se trate de bastantes unidades y montadas en montador profesional... si es por pasta vete al QFP: la PCB y el montaje manual te van a salir mucho más caro que la diferencia de precio entre encapsulados.

Saludos,

[planeta9999]

Ok, gracias, mi gozo en un pozo, me quedo con los TQFP de toda la vida. A ver si les cojo el punto para que no salgan tantos cortos del horno, porque luego se pierde bastante tiempo limpiándolos al microscopio, y todo eso usando el correspondiente stencil, que me parece a mi que casi es peor que soldarlos a mano.

[MerLiNz]

Por lo de hacerlo con 2 caras, poder se puede, siempre que sea un diseño con pocas señales, yo estoy haciendo una placa con 416 pines BGA y aunque he intentado hacerlo con 2 capas me ha costado demasiado, asi que he optado por 4 caras. Pero claro, hablamos de 416 bolas... Con 80 y si es 1mm de pitch no deberias tener ningun problema con 2 caras.

Aun le tendria que pasar la placa al fabricante a ver si me la puede hacer, utilizo vias de 12mils con 21mils de diametro (4.5mils de anillo). Separaciones de PAD-VIA 7mils, separaciones VIA-TRACK 6.5mils y tracks de 6mils.
En principio entra en los requisitos minimos de cualquier fabricante sin añadir sobrecoste, sin embargo sobre los 4.5mils de anillo (annular ring) no me lo especifican, espero que pueda hacerlo, sino oshpark los haria en precio normal.

Dejo una foto para que opineis.


Aun me queda por terminar toda la alimentacion y parte de la izquierda, es una simple placa de prototipo/entrenamiento.

[planeta9999]

Por lo de hacerlo con 2 caras, poder se puede, siempre que sea un diseño con pocas señales, yo estoy haciendo una placa con 416 pines BGA y aunque he intentado hacerlo con 2 capas me ha costado demasiado, asi que he optado por 4 caras. Pero claro, hablamos de 416 bolas... Con 80 y si es 1mm de pitch no deberias tener ningun problema con 2 caras.

El pitch más grueso que he encontrado en los STM32 es de 0.8mm para 216 bolas, no se si será factible para placas a doble cara soldadas en horno de infrarrojos, o  terminará siendo una pesadilla. Y de esas 216 bolas, solo se van a echar pistas a 30 de ellas.