বিজিএ প্যাকেজিং মূল নীতি এবং পিসিবি ডিজাইন অন্তর্দৃষ্টি

আধুনিক ইলেকট্রনিক ডিভাইসের কেন্দ্রে প্রায়শই উপেক্ষিত একটি প্রযুক্তিগত সক্ষমতা বিদ্যমান—বল গ্রিড অ্যারে (বিজিএ) প্যাকেজিং। সোল্ডার বলের এই মাইক্রোস্কোপিক নেটওয়ার্কটি সিলিকন চিপ এবং প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডের মধ্যে গুরুত্বপূর্ণ সেতু হিসেবে কাজ করে, যা স্মার্টফোন, সার্ভার এবং আইওটি ডিভাইসগুলিকে চালিত করে এমন উচ্চ-কার্যকারিতা সম্পন্ন কম্পিউটিংকে সক্ষম করে। প্রকৌশল বিশ্লেষণের মাধ্যমে, আমরা এই মৌলিক প্রযুক্তির আর্কিটেকচার, সুবিধা এবং বাস্তবায়নের চ্যালেঞ্জগুলি পরীক্ষা করি।

বিজিএ হল একটি সারফেস-মাউন্ট প্যাকেজিং পদ্ধতি যা ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের নীচে সোল্ডার বলের একটি অ্যারে সহ ঐতিহ্যবাহী পিনের স্থান নেয়। এই কনফিগারেশনটি কমপ্যাক্ট ফুটপ্রিন্টের মধ্যে উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর I/O ঘনত্ব অর্জন করে এবং একই সাথে তাপ অপচয়কে উন্নত করে—এই বৈশিষ্ট্যগুলি বিজিএকে ভোক্তা এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশন জুড়ে সিপিইউ, জিপিইউ, মেমরি মডিউল এবং এফপিজিএগুলির জন্য প্রধান পছন্দ করে তুলেছে।

প্রযুক্তিটি একাধিক বিশেষায়িত আকারে বিকশিত হয়েছে:

• পিবিজিএ (প্লাস্টিক বিজিএ): ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের জন্য সাশ্রয়ী মূল্যের জৈব স্তর
• সিবিজিএ (সিরামিক বিজিএ): উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশের জন্য উন্নত তাপ কর্মক্ষমতা
• টিবিজিএ (পাতলা বিজিএ): স্থান-সীমাবদ্ধ মোবাইল ডিভাইসের জন্য অতি-পাতলা প্রোফাইল
• এফবিজিএ (সূক্ষ্ম-পিচ বিজিএ): কমপ্যাক্ট ইলেকট্রনিক্সের জন্য উচ্চ-ঘনত্বের ইন্টারকানেক্ট
• এফসিবিজিএ (ফ্লিপ-চিপ বিজিএ): প্রিমিয়াম প্রসেসরের জন্য সরাসরি চিপ-সংযুক্তি আর্কিটেকচার
• পপ (প্যাকেজ-অন-প্যাকেজ): মেমরি-ইনটেনসিভ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উল্লম্ব স্ট্যাকিং

বিজিএ ঐতিহ্যবাহী পিজিএ এবং কিউএফপি ফরম্যাটের তুলনায় সুস্পষ্ট শ্রেষ্ঠত্ব প্রদর্শন করে:

• প্রতি ইউনিট এলাকায় 50-80% উচ্চতর I/O ঘনত্ব
• সংবেদকত্ব হ্রাস করে সংকেত পথের দৈর্ঘ্য হ্রাস করা
• সোল্ডার বল ম্যাট্রিক্সের মাধ্যমে উন্নত তাপ পরিবাহিতা
• কম্পন/চাপের অধীনে উন্নত যান্ত্রিক দৃঢ়তা

স্থায়ী সোল্ডার সংযুক্তি, যদিও ক্ষেত্র প্রতিস্থাপনযোগ্যতা সীমিত করে, কার্যকরী পরিবেশে বৃহত্তর দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতায় অবদান রাখে।

বিজিএ আর্কিটেকচার নিম্নলিখিতগুলির মাধ্যমে গুরুত্বপূর্ণ উচ্চ-গতির সংকেত প্রয়োজনীয়তাগুলি সমাধান করে:

• ইউনিফর্মলি সংক্ষিপ্ত ইন্টারকানেক্ট পাথওয়ে (সাধারণত <1 মিমি)
• নির্ভুল ইম্পিডেন্স-ম্যাচড সাবস্ট্রেট রুটিং
• নয়েজ হ্রাস করার জন্য ডেডিকেটেড পাওয়ার/গ্রাউন্ড প্লেন

এই বৈশিষ্ট্যগুলি বিজিএকে আরএফ এবং 5Gbps ডেটা রেট অতিক্রম করে এমন উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিজিটাল অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত করে তোলে।

কার্যকরী তাপ অপচয় একাধিক কৌশল ব্যবহার করে:

• প্যাকেজের নীচে তাপীয় ভায়া (সাধারণত 0.3 মিমি ব্যাস)
• পার্শ্বীয় তাপ বিস্তারের জন্য তামার প্লেন
• ঐচ্ছিক তাপ স্প্রেডার বা হিটসিঙ্ক ( >15W অ্যাপ্লিকেশনের জন্য)
• চরম তাপীয় পরিবেশের জন্য সিরামিক স্তর (সিবিজিএ)

সমাবেশ প্রক্রিয়া নির্ভুলতার দাবি করে:

• স্টেনসিল-প্রিন্টেড সোল্ডার পেস্ট (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 সাধারণ)
• নিনিয়ে ও স্থাপন করার নির্ভুলতা <50µm
• নিয়ন্ত্রিত রিফ্লো প্রোফাইল (সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 235-245°C)
• লুকানো সোল্ডার জয়েন্টগুলির জন্য স্বয়ংক্রিয় এক্স-রে পরিদর্শন

উন্নত এএক্সআই সিস্টেমগুলি >99.7% নির্ভুলতার সাথে শূন্যতা, ব্রিজ এবং কোল্ড সোল্ডার জয়েন্ট সহ মাইক্রন-স্তরের ত্রুটিগুলি সনাক্ত করতে পারে।

পিসিবি লেআউটের জন্য বিশেষ কৌশল প্রয়োজন:

• স্ট্যান্ডার্ড পিচ বিজিএগুলির জন্য ডগ-বোন ফ্যানআউট (>0.8 মিমি)
• সূক্ষ্ম-পিচ প্রকারের জন্য প্যাড-ইন-ভায়া (<0.5 মিমি)
• জটিল রুটিংয়ের জন্য 8-12 লেয়ার স্ট্যাকআপ
• প্যাড ক্রাটারিং প্রতিরোধ করার জন্য সিটিই-ম্যাচড উপকরণ

আন্ডারফিল ইপোক্সি (সাধারণত 25-35µm ফাঁক পূরণ) কঠোর অপারেটিং পরিবেশের জন্য অতিরিক্ত যান্ত্রিক শক্তিবৃদ্ধি প্রদান করে।

বিজিএ প্রযুক্তি সক্ষম করে:

• স্মার্টফোন এসওসি (0.35 মিমি পিচে 2500+ বল পর্যন্ত)
• ডেটা সেন্টার প্রসেসর (100-200W তাপ অপচয়)
• অটোমোটিভ ইসিইউ (AEC-Q100 যোগ্য প্যাকেজ)
• 5G mmWave মডিউল (কম-ক্ষতিযুক্ত জৈব স্তর)

এই প্যাকেজিং পদ্ধতিটি ইন্টারকানেক্ট ঘনত্ব এবং কর্মক্ষমতার সীমা ঠেলে 3D IC এবং চিপলেট আর্কিটেকচারের সাথে বিকশিত হতে চলেছে।