Основные советы по компоновке BGA чипов для оптимальной производительности

С развитием технологии корпуса чипов BGA (ball grid array — массив шаровых контактов) стал рассматриваться как стандартная форма корпуса. Что касается чипов с сотнями выводов, применение BGA корпуса приносит огромные преимущества.

BGA чипы превосходят QFP (quad flat package) чипы по форме корпуса. BGA корпуса делают физический размер чипов резко уменьшенным за счет замены периферийных выводов QFP на массив шаровых контактов, что особенно очевидно при множестве I/O выводов. Площадь поверхности BGA линейно увеличивается с ростом количества I/O выводов, в то время как у QFP она растет квадратично. В результате BGA корпус обеспечивает большую технологичность для компонентов с множеством выводов, чем QFP. Обычно количество I/O выводов варьируется от 250 до 1089, что конкретно определяется типом и размером корпуса. Что касается технологичности, BGA чипы также работают лучше QFP. Выводы BGA корпусов шаровидны и распределены в 2D массиве. Кроме того, I/O выводы имеют больший шаг, чем QFP, и работают как твердые шары, которые не деформируются при контакте. Для производителей чипов еще одним достоинством BGA чипов является их высокий выход годной продукции. Уровень дефектов сборки BGA чипов обычно составляет 0.3-5 ppm на вывод, что можно считать практически отсутствием дефектов.

Благодаря обсужденным причинам BGA корпус чипов широко применяется электронными сборщиками. Однако особенная форма BGA корпусов приводит к более высокому риску коротких замыканий при пайке, если в фазе проектирования не используются важные советы по компоновке. Таким образом, в оставшейся части статьи будут продемонстрированы некоторые важные правила компоновки для BGA чипов, чтобы получить оптимальный эффект пайки в SMT (поверхностном монтаже) сборке.

• Шаг и расстояние

Шаг шаровых контактов для BGA корпусов обычно составляет 50 mil. Для соответствия требованиям технологии производства печатных плат, расстояние между сквозным отверстием и краем площадки должно быть не менее 8 mil, а расстояние между трассами и краем площадки может быть уменьшено до 5-6 mil. Поэтому разумно определять размер площадки BGA чипов в диапазоне 18-25 mil, а ширину трассировки между шарами BGA — в диапазоне 6-8 mil.

• Установка позиционных маркеров

Поскольку BGA корпуса трудно инспектировать невооруженным глазом, а пайкиные соединения даже не видны невооруженным глазом, точные фидуциальные маркеры должны быть установлены для соответствия требованиям инспекции сборки, ручной сборки и замены после переработки.

Обычно практикуется размещение двух фидуциальных маркеров в противоположных углах BGA компонента или двух угловых маркеров, как показано на следующем рисунке.

И фидуциальные маркеры, и угловые маркеры размещаются на эквивалентном слое с BGA корпусами, то есть на компонентном слое. Фидуциальные маркеры обычно имеют три формы: квадрат, круг и треугольник, размер которых варьируется от 20 до 80 mil с областью без паяльной маски размером 60 mil. Ширина угловых маркеров в диапазоне 8-10 mil, обеспечивая наиболее точное выравнивание для графики площадок BGA.

• Проводящие сквозные отверстия между площадками

Вообще говоря, сквозные отверстия НЕ должны размещаться между площадками, заменяя их слепыми и зарытыми отверстиями. Тем не менее, этот метод приведет к более высокой стоимости производства печатных плат. Если сквозные отверстия должны применяться между площадками, паяльная маска должна использоваться для предотвращения вытека припоя или для заполнения/покрытия отверстий для предотвращения коротких замыканий при пайке.

• Площадка

Среди всех выводов BGA чипов много выводов питания или заземления. Если площадка спроектирована как сквозное отверстие, будет сэкономлено много места для трассировки. Однако этот тип дизайна работает только для технологии рефлоу-пайки. При использовании метода сквозного монтажа объем сквозного отверстия должен соответствовать количеству паяльной пасты. Пока эта технология применяется, паяльная паста заполнит сквозное отверстие. Без учета этого элемента шары припоя осядут в пайкиных соединениях с падением проводимости.

Компоновка BGA чипа никогда не ограничивается вышеуказанными аспектами, и почти невозможно для одной статьи охватить все советы по компоновке BGA чипов. Помимо вышеперечисленных пунктов, компоновка BGA компонентов также связана с возможностями и параметрами оборудования подрядчиков или сборщиков. Например, максимальный и минимальный размер платы, который может обработать монтажная машина, может отличаться, требуя соответствующих модификаций дизайна для соответствия разным требованиям. В результате имеет великое значение сделать полные подтверждения всего, что касается компоновки BGA чипа, для достижения оптимальной производительности собранной печатной платы и конечных изделий.

PCBCart предлагает всесторонние рекомендации по компоновке BGA компонентов для вашего оптимального баланса между стоимостью и функциями

Перед реальным производством или сборкой инженерам PCBCart требуется множество подтверждений. Это полностью оправдано. Все подтверждения идут на идеальное соответствие между вашим дизайном, нашими производственными возможностями и параметрами оборудования, а также на максимальную экономию времени и денег без ущерба ожидаемым функциям. Хотите получить рекомендации по компоновке BGA компонентов прямо сейчас? Примечание: они БЕСПЛАТНЫ. Попробуйте онлайн-расчет, нажав кнопку ниже. Мы рассчитаем стоимость вашей custom сборки печатных плат.

Полезные ресурсы:
• Введение в технологию BGA корпуса
• Факторы, влияющие на качество BGA сборки
• Применение технологии поверхностного монтажа (SMT) на корпусах Ball Grid Array (BGA)
• Эффективные меры контроля качества пайкиных соединений Ball Grid Array (BGA)
• Требования к проектным файлам для обеспечения эффективной BGA сборки
• Как получить точную котировку для ваших требований к BGA сборке