BGA封裝焊盤走線設(shè)計(jì)及制作工藝，你都知道嗎

華秋 · 發(fā)表于 2023-3-24 11:57:37

BGA是一種芯片封裝的類型，英文 (Ball Grid Array)的簡(jiǎn)稱，封裝引腳為球狀柵格陣列在封裝底部，引腳都成球狀并排列成一個(gè)類似于格子的圖案，由此命名為BGA。

主板控制芯片諸多采用此類 封裝技術(shù) ，采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存，可以使其在體積不變的情況下，容量提高2-3倍，BGA與TSOP相比，體積更小、散熱和電性能更好。

BGA封裝焊盤走線設(shè)計(jì)

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BGA焊盤間走線

設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)BGA焊盤 間距小于10mil ，兩個(gè)BGA焊盤中間 不可走線 ，因?yàn)樽呔€的線寬間距都超出生產(chǎn)的工藝能力，除非減小BGA焊盤，在制作生產(chǎn)稿時(shí)保證其間距足夠，但當(dāng)焊盤被削成異形后，可能導(dǎo)致焊接位置不準(zhǔn)確。

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盤中孔樹脂塞孔電鍍填平

當(dāng)BGA封裝的焊盤間距小而無法出線時(shí)，需設(shè)計(jì)盤中孔，將孔打在焊盤上面，從內(nèi)層走線或底層走線，這時(shí)的盤中孔需要 樹脂塞孔電鍍填平 ，如果盤中孔不采取樹脂塞孔工藝，焊接時(shí)會(huì)導(dǎo)致焊接不良，因?yàn)楹副P中間有孔焊接面積少，并且孔內(nèi)還會(huì)漏錫。

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BGA區(qū)域過孔塞孔

BGA焊盤區(qū)域的過孔一般都需要塞孔，而樣板考慮到成本以及生產(chǎn)難易度，基本過孔都是蓋油，塞孔方式選擇的是油墨塞孔，塞孔的好處是防止孔內(nèi)有異物或保護(hù)過孔的使用壽命，再者是在smt貼片過回流焊時(shí)，過孔冒錫會(huì)造成另一面開短路。

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盤中孔、HDI設(shè)計(jì)

引腳間距較小的BGA芯片，當(dāng)超出工藝制成引腳焊盤無法出線時(shí)，建議直接設(shè)計(jì) 盤中孔 ，例如手機(jī)板的BGA芯片比較小，且引腳多，引腳的間距小到無法從引腳中間走線，就只能采取HDI盲埋孔布線方式設(shè)計(jì)PCB，在BGA焊盤上面打盤中孔，內(nèi)層打埋孔，在內(nèi)層布線導(dǎo)通。

BGA焊接工藝

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印刷錫高

焊膏印刷的目的，是將適量的錫膏均勻施加在PCB焊盤上，以保證貼片元器件與PCB相對(duì)應(yīng)的焊盤再回流焊接時(shí)，達(dá)到良好的 電氣連接 ，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，印刷錫膏需要制作鋼網(wǎng)，錫膏通過各焊盤在鋼網(wǎng)上對(duì)應(yīng)的開孔，在刮刀的作用下，將錫均勻的涂覆在各焊盤上，以達(dá)到良好焊接的目前。

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器件放置

器件放置就是貼片，用貼裝機(jī)將片式元器件，準(zhǔn)確的貼裝到印好錫膏或貼片膠的PCB表面相應(yīng)的位置，高速貼片機(jī)，適用于貼裝小型大量的組件，如電容，電阻等，也可貼裝一些IC組件；泛用貼片機(jī)，適用于貼裝異性或精密度高的組件，如QFP，BGA，SOT，SOP，PLCC等。

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回流焊接

回流焊是通過熔化電路板焊盤上的錫膏，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端與PCB焊盤之間的機(jī)械與電氣連接，形成 電氣回路 ，回流焊作為SMT生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序，合理的溫度曲線設(shè)置是保證回流焊質(zhì)量的關(guān)鍵，不恰當(dāng)?shù)臏囟惹€會(huì)使PCB板出現(xiàn)焊接不全、虛焊、元件翹立、焊錫球過多等焊接缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

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X-Ray檢查

X-Ray幾乎可以檢查全部的工藝缺陷，通過其透視特點(diǎn)，檢查焊點(diǎn)的形狀，和電腦庫里標(biāo)準(zhǔn)的形狀比較，來判斷 焊點(diǎn)的質(zhì)量 ，尤其對(duì)BGA、DCA元件的焊點(diǎn)檢查，作用不可替代，無須測(cè)試模具，缺點(diǎn)是價(jià)格目前相當(dāng)昂貴。

BGA焊接不良原因

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BGA焊盤孔未處理

BGA焊接的焊盤上有孔，在焊接過程中 焊球會(huì)與焊料一起丟失 ，由于pcb生產(chǎn)中缺乏電阻焊接工藝，焊錫和焊球會(huì)通過靠近焊板的孔而流失，從而導(dǎo)致焊球流失。

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焊盤大小不一

BGA焊接的焊盤大小不一，會(huì)影響焊接的品質(zhì)良率，BGA焊盤的出線，應(yīng) 不超過焊盤直徑的50% ，動(dòng)力焊盤的出線，應(yīng) 不小于0.1mm ，且可以加粗，為防止焊接盤變形，焊接阻擋窗不得大于0.05mm，銅面上的開窗，應(yīng)與線路PAD一樣大，否則BGA焊盤做出來大小不一。

快速解決BGA焊接問題

因前期設(shè)計(jì)不當(dāng)，而在生產(chǎn)中引發(fā)相關(guān)問題的情況屢見不鮮，那有什么辦法可以一勞永逸，提前解決生產(chǎn)困擾呢？這里不得不提到一款可以完美避開生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的軟件： 華秋DFM 。

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封裝的盤中孔

使用華秋DFM一鍵分析功能，檢測(cè)設(shè)計(jì)文件是否存在盤中孔，提示設(shè)計(jì)工程師存在盤中孔是否需要修改文件不做盤中孔設(shè)計(jì)，因?yàn)楸P中孔制造成本非常高，如能把盤中孔改為普通孔，可減少產(chǎn)品的成本，同時(shí)也提醒制造板廠有設(shè)計(jì)盤中孔，需做樹脂塞孔走盤中孔生產(chǎn)工藝。

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焊盤與引腳比

使用華秋DFM組裝分析功能，檢測(cè)設(shè)計(jì)文件的BGA焊盤與實(shí)際器件引腳的大小比例，焊盤直徑比BGA引腳小于20%，可能存在焊接不良問題，大于25%則使布線空間變小，此時(shí)需設(shè)計(jì)工程師調(diào)整焊盤與BGA引腳直徑的比例。

華秋DFM軟件針對(duì)BGA焊盤等問題，具有詳盡的 可焊性解決方案 ，生產(chǎn)前幫助用戶評(píng)審BGA設(shè)計(jì)文件的可焊性，避免在組裝過程中出現(xiàn)BGA芯片的可焊性問題，并提示BGA芯片存在可焊性品質(zhì)良率等。

目前華秋DFM軟件推出了新版本，可實(shí)現(xiàn)制造與設(shè)計(jì)過程同步，模擬選定的PCB產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到組裝的整個(gè)生產(chǎn)流程。

華秋DFM使BOM表整理、元器件匹配、裸板分析及組裝分析四個(gè)模塊相互聯(lián)系，共同協(xié)作來完成一個(gè)完整的DFM分析