BGA焊盘设计

wym 此处是标题 1 BGA/CSPBGA/CSP结构、焊盘设计结构、焊盘设计 王豫明 BGABGA概述概述 z 20世纪80年代中期至90年代，周边端子型的IC（以QFP为 代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ）得到了很大的发展和广泛的应用。但由于工艺的限 制，QFP的尺寸以到达极限（外形尺寸50mm*50mm、引 脚数408根、引脚间距0.3mm），为了适应I/O数的快速增 长，由美国Motorola和日本Citigen Watch公司共同开发的 新型封装形式—门阵列式球形封装（Ball Grid Arry），即 I/O引脚在芯片的底部。它于90年代初投入实际使用。由于 它体积小、I/O多、电气性能优越（适合高频电路）、散热 好等的优点，很快就得到了广泛的应用。 z CSP是BGA进一步微型化的产物，问世于90年代中期。目 前趋势表明其使用越来越广泛。 wym 此处是标题 2 BGA/CSPBGA/CSP与与QFPQFP设计和制造难易比较设计和制造难易比较 元件设计和制造、装配相对容易元件设计和制造、装配相对容易 z PIN COUNT 2.54MM 1.0MM 0.63/0.5MM 0.4/0.3MM <0.25MM z <68 QFP 1-1 1-3 1-6 3-8 4-10 z BGA 1BGA 1--1 11 1--3 13 1--1 11 1--1 11 1--11 z 70-136 1-1 1-4 1-7 3-9 5-10 z BGA 1-1 1-1 1-1 1-1 1-1 z 138-408 7-1 7-4 6-7 6-9 ** z BGA 2-1 2-1 2-1 2-1 2-1 z 410-720 10-9 10-4 ** ** ** z BGA 4-4 4-4 4-4 ** ** z 720-1000 ** ** ** ** ** z BGA 7-7 7-7 7-7 ** ** 主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 一、BGA/CSP元件的结构及优缺点 二、BGA/CSP元件的焊盘设计 wym 此处是标题 3 一、 BGA/CSPBGA/CSP元件的结构结构 z BGA/CSP的定义 z BGA/CSP的分类 z BGA/CSP的结构 z BGA/CSP的优缺点 BGA/CSPBGA/CSP的定义的定义 z BGA: Ball Grid Array，球栅阵列(门阵列式球形封 装） z CSP: Chip Scale Packaging，芯片级封装 wym 此处是标题 4 BGA/CSPBGA/CSP的分类的分类 z PBGA：plastic BGA,塑料封装的BGA（ 0.2MM） z CBGA：ceramic BGA , 陶瓷封装的BGA （0.15MM） z CCGA ：ceramic column BGA，陶瓷柱状封装的BGA z TBGA ：tape BGA，载带球栅阵列 z CSP ： Chip Scale Packaging，芯片级封装（封装 尺寸／裸芯片＝１．２：１）（ 0.08MM ） PBGAPBGA结构结构 1、载体: FR4 BT（bismaleimide triazine)树脂 （含有 聚合物） Tg(玻璃化转变温度) 115℃-125℃ 170℃-215℃ Tg高、封装尺寸稳定好 2、连接方式：金属丝压焊 3、封装：塑料模压成形 4、焊球： 63Sn/37Pb 0.75-0.89 5、间距： 1.0 1.27 1.5 7mm--50mm 6、倒通孔作用：互连、散热 wym 此处是标题 5 CBGACBGA和和CCGACCGA结构结构 1、载体: 多层陶瓷载体 2、连接方式： 金属丝压焊、 倒装芯片焊接 （环氧树脂填充） 3、间距：1.0 、1.27 4、两者的区别： A. CBGA是为解决PBGA吸潮性而改进， 尺寸小于 32*32。I/O数小于625。原因：PCB、CBGA的多层陶 瓷载体 热膨胀系数不同，热循环中焊点失效。 CCGA是解决CBGA的尺寸而发展的 。尺寸大于 32*32 B. CBGA底部是焊球，CCGA是底部焊柱。 焊柱采用浇注式结构或陶瓷底部采用共晶焊料连接 焊球90Pb /10Sn 直径0.89； 柱状： 直径0.5、 高2.21 wym 此处是标题 6 TTBGABGA的结构的结构 z 1、载体: “ 铜/聚酰亚胺/铜” 双金属带，上表面：信号 传输铜导线，下表面为地层 z 2、连接方式：到装倒装芯片焊接，焊后对芯片进行环 氧树脂填充，以防受到机械损伤 TTBGABGA的结构的结构 z 3、加固层：载体顶部用胶连接，提供封装体的刚性和 共面性。 z 4、散热片：芯片背部用导热胶连接，提供芯片良好的 散热性。 z 5、焊球： 90Pb /10Sn 直径0.65 z 6、间距：1.0 、1.27、 1.5 7mm--50mm wym 此处是标题 7 CSPCSP结构结构 z 片基（载体）形式 z 载带形式 片基形式片基形式 z 1、载体: 树脂基板（陶瓷+环氧树脂或BT树脂） z 2、连接方式：金属丝压焊（不利于小型化）、 z 倒装芯片焊接（凸点达到20微米、 环 z 氧树脂填充， 广泛应用） z 3、间距：1.0 、0.8、0.5 wym 此处是标题 8 PBGAPBGA潮湿敏感等级潮湿敏感等级 敏感性 芯片拆封后 拆封后必须使用 置放环境条件 的期限 1级 ≤30℃，<90%RF 无限期 2级 ≤30℃，<60%RF 1年 3级 ≤30℃，<60%RF 168小时 4级 ≤30℃，<60%RF 72小时 5级 ≤30℃，<60%RF 24小时 z 设计在明细表中应注明元件潮湿敏感度 二、二、BGA/CSP元件的焊盘设计 z 焊盘及阻焊层设计 z 引线和过孔 z 外形定位线设计 z 几种间距BGA焊盘设计表 z PCB上BGA焊盘设计注意事项 wym 此处是标题 9 焊盘及阻焊层设计焊盘及阻焊层设计 1. 焊盘分类： NSMD（non-soldermask defined） （按照阻焊方法不同） SMD(soldermask defined)。 2. 焊盘结构： NSMD：其阻焊层围绕铜箔焊盘并留有间隙（类型类似于 标准的表面安装焊盘 ）； SMD：阻焊层在焊盘上，焊盘铜箔直径比阻焊开孔直径 大； 焊盘及阻焊层设计焊盘及阻焊层设计 3. 用途： z NSMD：在大多数情况下推荐使用，它的优点是铜箔直 径比阻焊尺寸容易控制，热风整平表面光滑、平整。且 在BGA焊点上应力集中较小，增加了焊点的可靠性，特 别是 BGA芯片和PCB上都使用NSMD焊盘时，优势明 显。 z SMD：铜箔焊盘和阻焊层交迭，因此焊盘与环氧玻璃 板有较大的附着强度， 当 PCB极其弯曲和加速 热循环的条件下，焊盘 和PCB的附着力极其微弱， 很可能造成失效从而导致 焊点断裂，所以采用SMD 结构。 wym 此处是标题 10 焊盘及阻焊层设计焊盘及阻焊层设计 z 4 . 焊盘设计的一般规则 z （1）焊盘直径既能影响焊点的可靠性又能影响元件的布 线。焊盘直径通常小于焊球直径，为了获得可靠的附着力， 一般减少20%--25%。焊盘越大，两焊盘之间的布线空间越 小。 z 如1.27mm间距的BGA封装，采用0.63mm直径焊盘，在焊盘 之间可以安排2根导线通过，线宽125微米。如果采用0.8 mm 的焊盘直径，只能通过1根线宽为125微米的导线。 焊盘及阻焊层设计焊盘及阻焊层设计 （2）下列公式给出了计算两焊盘间布线数，其中P为封 装间距、D为焊盘直径、n为布线数、x为线宽。 P-D≥（2n+1）x （3）通用规则为PBGA基板上的焊盘和PCB上焊盘直径 相同。 （4）CBGA的焊盘设计要保证 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 开口使焊膏漏印量 ≥0.08mm3。这是最小要求，才能保证焊点的可靠 性。所以CBGA的焊盘要比PBGA大。 wym 此处是标题 11 焊盘及阻焊层设计焊盘及阻焊层设计 1.271.27mmmm间距、间距、焊球直径为焊球直径为0.7620.762mmmm BGABGA哑铃形焊盘及过孔、引线哑铃形焊盘及过孔、引线 1. 结构：NSMD//（SMD） 2. 焊盘直径： 0.65mm 3. 阻焊层：0.85mm(0.1间隙) 4. 过孔mm：过孔孔径0.35，过孔焊盘0.635，0.3的完成孔； 5. 引线：0.15-0.2（最大的导线宽度为0.2mm） 焊盘及阻焊层设计焊盘及阻焊层设计 1.01.0MMMM间距焊球为间距焊球为0.50.5mmmm BGA/CSPBGA/CSP元件焊盘设计元件焊盘设计 1. 结构：NSMD 2. 焊盘直径： 19.6mil—21.6 mil(0.5mm—0.55mm) 3. 阻焊开口直径：23.6mil—25.6mil(0.6mm—0.65mm) 4. 过孔：过孔孔径11.8mil，0.3mm 过孔焊盘23.6mil，0.61mm 9.8mil(0.25mm)的完成孔； 5. 引线：5-6mil wym 此处是标题 12 FG256FG256元件层数设计元件层数设计 z 1、 信号线最外2圈走线：直接走 z 2、第3 圈、第四圈、第五圈在第二层走 FGFG676元件层数设计元件层数设计 1. 分析BGA的I/O分布： BGA676,间距1.0mm 。 2.信号线分析 信号线有8圈。每圈分布如下： N 信号线 圈 分布(1/4) 1 24 2 22 3 20 4 18 5 16 6 14 7 12 8 2 wym 此处是标题 13 1.01.0MMMM间距元件焊盘走线设计间距元件焊盘走线设计 3.最小层数确定： 两焊盘之间走一根线，PCB每一层走2圈信号线。电源一 层，地一层，确定最小层数6层。 FG676FG676元件层数设计元件层数设计((每层信号走向每层信号走向)) wym 此处是标题 14 外形定位线设计 z 外框大小：和芯片一样，丝印最大公差为0.25mm。 z 宽度：8mil z 方向：表示芯片方向处为45º倒角。 z 外框定位线可以是丝印，也可以用做敷铜。前者会产生误差，后 者更精确。这一点对贴片后的检查很重要。最好在定位框外加班 2个MARK点。注意敷铜线不要影响到BGA布线。 wym 此处是标题 15 几种间距几种间距BGABGA焊盘设计表焊盘设计表 Pitch mm 焊球直径 ¢mm 焊盘直径 ¢mm/mil 过孔孔径/ 过孔焊盘 ¢mm/mil 引线 mil 1. 27 0.76 0.58-0.74 (23-29) 0.360-0.635 (14-25) 6-8 1.0 ０.６ ０. ５－0.5５ (19.6-21.6) 0.３／０.６ (11.8/23.6) ６ 0.8 0.４５ 0.4 0.３／０.６ ５ PCBPCB上上BGABGA焊盘设计注意事项焊盘设计注意事项 （1）应该为每一个BGA焊球采用单独焊盘。焊盘与焊盘之 间用最短的导线连接，以利于元件的电和机械性能。 （见图） wym 此处是标题 16 PCBPCB上上BGABGA焊盘设计注意事项焊盘设计注意事项 （2）采用NSMD的阻焊形式，以获得好的可靠性。因为 产生较大的焊接面积，和较强的连接。（见图） PCBPCB上上BGABGA焊盘设计注意事项焊盘设计注意事项 （3）当有大面积连接时，将一些铜面积去掉比原 有的大面积好。见图。 wym 此处是标题 17 PCBPCB上上BGABGA焊盘设计注意事项焊盘设计注意事项 （4）焊盘表面处理采用镀铅锡或OSP（Organic Solderabiliti Protection），这样能保证安装表面的平 整度，允许元件适当的自对中。镀金是应当避免的， 因为在再流焊时，焊料和金之间会发生化学反应，削 弱焊点的连接。 （5）过孔不要在焊盘上，过孔阻焊（正、反）。 （6）外形定位线画法不标准。 （7）当有多个BGA时，在布置芯片位置时，要考虑加 工性 （8）考虑时返修性，通常BGA周边3-5mm，特别是 CBGA间隙越大好 （9）CSP元件填充时，设计应考虑如下3个问题。 例：正确的焊盘设计例：正确的焊盘设计 wym 此处是标题 18 ENDEND