Советы по разводке микросхем BGA

С развитием технологии упаковки микросхем BGA (матрица шариковых решеток) стала стандартной формой упаковки. Что касается чипов с сотнями выводов, применение корпуса BGA дает огромные преимущества.

Чипы BGA выигрывают у чипов QFP (квадратный плоский корпус) с точки зрения формы корпусов BGA. Корпуса BGA значительно уменьшают физический размер микросхем за счет массива шариков припоя, заменяющих периферийные выводы на микросхемах QFP, что особенно очевидно, когда доступно несколько контактов ввода-вывода. Площадь поверхности BGA линейно увеличивается с увеличением количества контактов ввода-вывода, в то время как площадь поверхности QFP увеличивается с увеличением площади количества контактов ввода-вывода. В результате корпус BGA обеспечивает большую технологичность компонентов с несколькими выводами, чем QFP. Вообще говоря, количество контактов ввода-вывода варьируется от 250 до 1089, что конкретно определяется типом и размером упаковки. Что касается технологичности, чипы BGA также лучше, чем чипы QFP. Выводы микросхем корпуса BGA имеют форму шара и распределены в 2D-массиве. Более того, контакты ввода-вывода имеют больший шаг, чем QFP, и работают как твердые шарики, которые не деформируются при контакте. Когда дело доходит до производителей микросхем, еще одним достоинством микросхем BGA является их высокая производительность. Уровень дефектов сборки микросхем BGA обычно составляет от 0,3 до 5 частей на миллион на контакт, что эквивалентно отсутствию дефектов.

По причинам, рассмотренным выше, микросхемы корпусов BGA широко применяются сборщиками электроники. Однако особая форма корпусов BGA приводит к более высокому риску короткого замыкания при пайке, если только на этапе проектирования не используются некоторые важные советы по компоновке. Таким образом, в оставшейся части этой статьи будут продемонстрированы некоторые важные правила компоновки микросхем BGA, чтобы можно было получить оптимальный эффект пайки при сборке SMT (технология поверхностного монтажа).

• Шаг и интервал

Шаг шариков припоя для корпусов BGA обычно остается на уровне 50 мил. Чтобы соответствовать требованиям технологии, используемой в процессе производства печатных плат, расстояние между сквозным отверстием и краем контактной площадки должно быть не менее 8 мил, а расстояние между дорожками и краем контактной площадки может быть уменьшено до 5–6 мил. Таким образом, разумно определить размер контактных площадок чипов BGA в диапазоне от 18 до 25 мил, а ширину дорожки между шариками припоя BGA — в диапазоне от 6 до 8 мил.

• Настройка маркера позиционирования

Поскольку корпуса BGA трудно проверить невооруженным глазом, а паяные соединения даже не видны невооруженным глазом, необходимо установить точные реперные метки, чтобы они соответствовали требованиям проверки сборки, ручной сборки и замены после доработки.

Обычной практикой является размещение двух реперных меток в противоположных углах компонента BGA или двух угловых меток, как показано на следующем рисунке.

И реперные метки, и угловые метки размещаются на эквивалентном слое с корпусами BGA, то есть на слое компонентов. Реперные метки обычно имеют три типа формы:квадрат, круг и треугольник, размер которых варьируется от 20 до 80 мил, а площадь без паяльной маски остается размером 60 мил. Ширина угловых меток находится в диапазоне от 8 до 10 мил, что обеспечивает наиболее точное выравнивание для графических площадок BGA.

• Токопроводящие сквозные отверстия между контактными площадками

Вообще говоря, сквозные отверстия НЕ ДОЛЖНЫ располагаться между контактными площадками с заменой глухих переходных отверстий и скрытых переходных отверстий. Тем не менее, этот метод приведет к более высокой стоимости изготовления печатной платы. Если необходимо проделать сквозные отверстия между контактными площадками, следует использовать масло для паяльной маски, чтобы предотвратить вытекание припоя или заполнить или закрыть отверстия, чтобы предотвратить короткие замыкания при пайке.

• Накладка

Среди всех выводов BGA-чипов многие выводы связаны с питанием или заземлением. Если площадка выполнена в виде сквозного отверстия, для трассировки будет сэкономлено много места. Однако этот тип конструкции подходит только для технологии пайки оплавлением. Так как используется метод сборки через сквозное отверстие, объем сквозного отверстия должен быть совместим с количеством паяльной пасты. Пока применяется эта технология, паяльная паста будет заполнять отверстия. Если не учитывать этот элемент, шарики припоя будут погружаться в паяные соединения, а проводимость падает.

Компоновка микросхем BGA никогда не ограничивается вышеперечисленными аспектами, и в одной статье практически невозможно охватить все советы по компоновке микросхем BGA. Помимо вышеперечисленных пунктов, компоновка BGA-компонентов также связана с возможностями и параметрами оборудования контрактных производителей или сборщиков. Например, максимальный и минимальный размер платы, с которой может работать сборщик микросхем, могут отличаться друг от друга, что требует соответствующих модификаций конструкции, чтобы они были совместимы с различными требованиями к конструкции. В результате очень важно получить полное подтверждение всего, что касается компоновки микросхемы BGA, чтобы получить оптимальную производительность собранной печатной платы и последующих конечных продуктов.

PCBCart предлагает всесторонние предложения компоновки компонентов BGA для достижения оптимального баланса между стоимостью и функциями

Перед реальным производством или сборкой инженерам PCBCart требуется время подтверждения. На самом деле это того стоит. Все подтверждения касаются идеального соответствия между вашим дизайном, нашими производственными возможностями и параметрами нашего оборудования, а также максимальной экономии времени и денег без ущерба для ожидаемых функций. Хотите получить рекомендации по компоновке компонентов BGA прямо сейчас? Примечание:они БЕСПЛАТНЫ. Попробуйте онлайн-котировку, нажав кнопку ниже. Мы рассчитаем стоимость сборки вашей печатной платы.

Полезные ресурсы
• Введение в технологию упаковки BGA
• Факторы, влияющие на качество сборки BGA
• Применение технологии поверхностного монтажа (SMT) в корпусах с шариковой решеткой (BGA)
• Эффективные меры по контролю качества паяных соединений с шариковой решеткой (BGA)
• Требования к файлам проекта для обеспечения эффективной сборки BGA
• Как получить точную цену для ваших требований к сборке BGA