BGAパッケージとは？
BGAは、電子部品（IC）底面のはんだボールでPCBに接続する実装方式で、高密度接続と優れた電気性能を提供します。以下は代表的なタイプです：
PBGA（プラスチックBGA）：コストパフォーマンスに優れ、ゲーム機などで広く使われます。
CBGA（セラミックBGA）：熱伝導性が高く、サーバーや車載機器に最適です。
TBGA（テープBGA）：薄型-軽量で、ウェアラブル機器に多く活用されます。
ピッチ（はんだボール間隔）は古い設計で1.27mm、高密度パッケージでは0.4mmに達し、装着精度が極めて重要です。
1. PCB設計 - レイアウト
パッド設計：BGAのボール配列に合わせ、例：0.8mmピッチなら0.4mm、0.4mmならさらに小さなパッド径が必要です。
ビア（穴）管理：未充填スルーホールはんだを吸われる恐れがあるため、ビアレス設計か埋設ビアを推奨します。
レジスト設計：NSMD（ノンソルダー - マスク - デフィンドパッド）にすると、0.5mm以上のピッチで強固な接合を実現できます。
2. はんだペースト適用
版厚：100～150μmが標準です。0.5mmピッチでは125μmが適状です。
穴径設計：パッド比100%が標準だが、微細パッケージでは90%程度に調整し、橋はんだを防止します。
量制御：各パッドに0.1～0.15mmを目安にし、均一性を図ります。
3. 部品の搭載
装着精度：±25μmの精度を持つ高性能マウンターで、0.5mm以下の実装も高精度で行います。
基準マーク：PCB上の光学マークを参照して、放置精度を確保します。
4. リフロー炉によるはんだ付け
温度プロファイル：リードフリーはんだ（SAC305）を用い、予熱150–180°C、浸漬60–90秒、ピーク235–250°Cで20–40秒保持します。
加熱均一 - 急冷却の回避：熱ムラを防ぎ、冷却は2–4°C/秒程度の制御でひび割れ防止を実現します。
5. 検査と品質管理
X線検査：空洞、ボイド、はんだ欠陥などの内部異常を検出します。IPC基準で25％以下の不良率が許容範囲です。
電気的検査：通電チェックで導通 - ショートを確認します。X線と併用して確実な品質評価を行います。
BGA実装の課題と対策
| 課題 | 原因 | 対策 |
|---|---|---|
| ボイド | リフロー時のはんだ中のガス残留 | 浸漬時間を90–120秒に延長し、ガスを排出 |
| ブリッジ（はんだ橋） | はんだ過剰 | 版穴径の最適化と量調整 |
| ずれ | 装着精度不足 | 部品取付位置確認、機械キャリブレーション |
| 熱応力 | 高電力部品による局所温度上昇 | サーマルビア追加、ヒートシンク併用 |
6. リワークとリペア技術について
検査で見逃された不良がある場合、リワークが必要になります。特にBGA（ボール-グリッド-アレイ）のリワークには、基板や部品を損傷させないための高い精度が求められます。
使用する設備：
上部-下部加熱が可能なBGAリワークステーションを使用することで、温度を220～240°Cに制御しながら、安全に取り外し作業を行うことができます。リワーク手順：
まずBGA部品を加熱し、真空ピックアップツールで取り外します。次に、吸取り線を使って既存のはんだを除去し、新しいはんだペーストを塗布したうえで、新品のBGA部品を実装します。注意点：
リワーク回数は通常2回までに制限することが推奨されており、過度なリワークはPCBの損傷につながる可能性があります。
精度の重要性と信頼性向上
BGAの品質は熱サイクルや振動等により劣化しやすいため、プロセス各ステップでの精度と管理が不可欠です。特に車載-航空機等高信頼性用途では、設計-塗布-装着-はんだ付け-検査を体系的に実施し、長期にわたる信頼性を確保する必要があります。
まとめ：BGA実装で高品質を安定確保するために
精密なプロセス制御、きめ細かな設計、適切な検査技術、そして迅速な対応が成功へ導きます。信頼性の高い実装は、仕様要件-耐久性-顧客満足度に直結します。PCBGOGOでは、0.4mmピッチを含むBGA実装に対応し、迅速なプロトタイプ～量産対応まで一貫対応可能です。
