BGAパッケージに錫溶射プロセスを使用するリスクとソリューション

初出公開日 Dec 31, 2024, 更新日 Dec 31, 2025

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集積回路（IC）技術が進化し、機器や高精度PCB製造の進歩と相まって、民生用電子機器はより軽く、より薄く、より強力になる傾向にあります。

従来のスルーホールや標準的な表面実装部品（SMT）では、こうした要求を満たすにはもはや十分ではありません。シリコンチップの集積度が高まるにつれ、パッケージング方法はBGA（Ball Grid Array）技術に移行しています。

BGAパッケージの台頭

BGAパッケージには、旧来の方法と比較していくつかの利点があります：

・より小さな面積でより高いI/Oピン密度。

・l 高い周波数での性能向上

・l 熱的・電気的特性の向上

- l 消費電力の低減

現在、ほとんどの多ピン・チップはBGAパッケージを使用しており、高密度、高性能、多ピン・アプリケーションの最良の選択肢となっています。

BGA Packaging

BGAパッケージの場所

携帯電話のマザーボード、コンピュータのマザーボード、グラフィックカードなど、私たちが普段使っている電子機器に搭載されている四角い黒いチップがBGAパッケージである。ご覧のように非常に小さく、開けるとその下にはたくさんのチップピンが密集しています。BGAパッケージは、はんだ付け箇所が目に見える従来のプラグイン部品や表面実装部品とは異なり、このような特殊な部品のはんだ付けを確実に成功させるには、適切な設計と適切なプロセスが必要です。

BGAはんだ付け不良の一般的な原因

BGAはんだ付け不良には、以下のような要因があります：

・不適切なはんだ付け温度

・はんだペースト品質の問題

・SMT装置の精度問題

しかし、見過ごされがちな問題の1つは、PCB表面仕上げプロセス、特に錫スプレー法の使用によるものです。

BGAパッドへのスズスプレーのリスク

The Risks of Tin-Spray on BGA Pads

図のように、錫を吹き付けたBGAパッドには、「はんだが過度に薄い」、「はんだが過度に厚い」、「はんだが片側に溜まる」、「はんだポイントがへこむ」といった問題が発生する可能性がある。では、これらはBGAにどのような組み立て上の問題を引き起こすのだろうか。

大きく分けて2つの問題がある：

1. はんだポイントの高さが不揃いなため、BGA部品をBGAパッドに配置する際に、位置が不揃いなために厚いはんだが部品ピンと適切に接続されないことがあります。一方、薄いはんだはまったく接続されないか、クラックのある弱い接続を形成し、不良または誤ったはんだ付けにつながる可能性があります。

2.BGA部品の組み立て時、高温によりはんだペーストが流れ、厚すぎるはんだポイントから余分なはんだが2つのBGAパッド間の隙間に流れ込み、短絡につながることがある。

解決策と推奨事項

BGAパッドは「多数かつ高密度に配置され、プリント基板表面の高い平坦性が要求される」ことから、はんだ付け箇所の不均一を避け、滑らかなはんだ付け面を確保するために、無電解金めっきプロセスを使用することを推奨する。BGA部品を搭載したPCBA基板は一般的に高価であり、品質が最優先されるべきである。基板の価値に比べれば、無電解金プロセスのコストは最も重要な要素ではありません。

JLCでは、エンジニアがBGAアプリケーションに無電解金プロセスを選択することを強く推奨しています。BGAはんだ付けにおける品質問題の修復は非常に困難ですが、無電解金プロセスは優れたはんだ付け品質を提供し、コストのかかる再加工の必要性を最小限に抑えます。

結論

BGA パッドの錫溶射プロセスを避け、無電解金めっきを選択することは、最新の高性能電子機器において信頼性の高い高品質な接続を確保するための最善の戦略です。なお、JLCPCBでは6層以上の基板ではENIGをデフォルトとしています！