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IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 33 图 4-21 带 SnPb37 填充的微线圈弹簧（镀 SnPb40 ）柱栅阵 列（ CGA1 152 ） （图片来源： T opLine ） 参见图 4-18 ，图 4-19 ，图 4-20 和图 4-21 。 图 4-18 电镀 SnPb 微线圈（左）和镀金微线圈（右） （图片来源： T opLine ） 图 4-19 柱栅阵列（ CGA1 152 ）陶瓷 IC 封装上…
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尽管带有 SMD 焊盘的 BGA 不是最佳的，焊料柱已经成功地连接到有机 PBGA 基板上，如图 4-15 所示。焊料
柱由高熔点焊料合金构成，在采用共晶（SnPb37）或 SAC 无铅合金焊膏再流印制板时不会发生塌陷。
具有高温合金的焊料柱，包括 PbSn20、PbSn15 和 PbSn10，可用无氧（OFHC-101 或合金 CDA101）铜带缠绕。
一个薄的铜带外层（0.025 毫米至 0.05 毫米）螺旋缠绕在焊料柱周围。焊料柱用共晶 SnPb37 涂敷以覆盖铜带，
并在铜和焊料柱之间形成搭接，如图 4-16 所示。
将热量从 IC 封装的底部导热到印刷板的接地层，在 PbSn10
芯表面电镀铜构建的焊料柱比铜缠绕焊料柱提供的热阻低
30%，如图 4-17 所示。
美国国家航空航天局（NASA）推出的微线圈弹簧为传统的
焊料柱提供了可替代品。基材为 BeCu 选用 SnPb40 或 SnAu
电镀。镀金版本结合 SAC305 填料，提供了一个无铅的解决
方案。
线圈直径为 0.5mm，长 1.27mm（空载时的长度），用于
1mm 节距的陶瓷 IC 封装。当连接至直径 0.5mm 阻焊膜限定
焊盘的有机 PBGA 基板时，选用 0.4mm 直径和 1mm 长度的
较小线圈。
A
C
E
F
G
H
I
B
D
图 4-15 各种焊料柱的塑封 BGA（PBGA）
图片来源：TopLine
A– 顶视图
B– 焊盘俯视图
C– 散热片
D– 塑料基材
E– 焊球
F– 微线圈 （SnPb）
G– 微线圈 （NiAu）
H– PbSn10
I– PbSn20
图 4-16 典型具有铜带缠绕的焊料柱
（图片来源：TopLine）
图 4-17 覆盖有 SnPb40 外层、具有电镀铜层
的 PbSn10 焊料柱剖视图
（图片来源：TopLine）
A– 沉积的 SnPb40
B– 铜镀层
C– 焊料合金芯（PbSn10）
A
B
C
IPC-7095d-4-17-cn
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图 4-21 带 SnPb37 填充的微线圈弹簧（镀 SnPb40）柱栅阵
列（CGA1152）
（图片来源： TopLine）
参见图 4-18，图 4-19，图 4-20 和图 4-21。
图 4-18 电镀 SnPb 微线圈（左）和镀金微线圈（右）
（图片来源：TopLine）
图 4-19 柱栅阵列（CGA1152）陶瓷 IC 封装上的镀
金微线圈弹簧
（图片来源： TopLine）
图 4-20 柱栅阵列（CGA）封装上带有 SAC305 填充的微线圈弹簧
（图片来源： TopLine）
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表 4-8 提供了适合 10 种 CGA 焊料柱直径的各种连接盘图形数据。
表 4-8 柱栅阵列（CGA）连接盘尺寸近似值
标称焊料柱直径（mm） 焊盘扩大 标称连接盘直径（mm） 连接盘变化（mm）
0.56 33 % 0.75 0.75 至 0.90
0.51 37 % 0.67 0.67 至 0.75
0.40 33 % 0.53 0.53 至 0.67
0.38 33 % 0.50 0.50 至 0.53
0.30 33 % 0.40 0.40 至 0.50
0.25 40 % 0.35 0.35 至 0.40
0.20 40 % 0.28 0.28 至 0.35
0.15 40 % 0.21 0.21 至 0.28
0.125 40 % 0.175 0.175 至 0.21
0.10 50 % 0.15 0.15 至 0.175
直径大于等于 0.51mm 的焊料柱通常连接 NSMD 连接盘。直径不大于 0.4mm 的焊料柱通常连接 SMD 连接盘。
在任意一种情况下，印制板连接盘总是大于焊料柱的直径。在可能的情况下，最好将连接盘尺寸增加到表 4-8
所示的连接盘偏差的上限。
表 4-9 是 10 种类型的 CGA 焊料柱构造总结。
表 4-9 柱栅阵列（CGA）合金和构造类型
描述 基材 次级材料 镀层 焊料柱直径 SnPb 无铅
铸型焊料柱 PbSn10 – – 0.51 mm 是 见注释
绕线焊料柱 PbSn15 Cu SnPb37 0.30 mm 至 0.56 mm 是 否
绕线焊料柱 PbSn20 Cu SnPb37 0.30 mm 至 0.56 mm 是 否
绕线焊料柱 PbSn10 Cu SnPb37 0.30 mm 至 0.56 mm 是 否
微线圈弹簧 BeCu – SnPb40 0.40 mm 至 0.51 mm 是 否
微线圈弹簧 BeCu – NiAu 0.40 mm 至 0.51 mm 否 是
铜柱 Cu – Sn100 0.10 mm 至 0.25 mm 否 是
铜柱 Cu – SnPb40 0.10 mm 至 0.25 mm 是 否
铜编织绕线焊料 PbSn10 Cu Sn6Pb37 0.30 mm 至 0.51 mm 是 否
铜编织绕线焊料 PbSn10 Cu SAC305 0.30 mm 至 0.51 mm 是 见注释
表格注释：
PbSn10 焊料可豁免对 7A 类别某些行业的 ROHS 限制。建议关注 RoHS 终止“豁免”状态的更新。
表 4-9 所示的 CGA 焊料柱可用于各种材料和结构。CGA 之间的共同特征是减少由器件封装和印制板之间 CTE
不匹配引起的应力要求。根据器件上可用的焊盘直径选择焊料柱直径。通常，较小节距的器件具有较小直径的
连接焊盘。
为了使焊料柱塌陷最小化，必须在最低可行温度下小心地再流较重的 CGA 元器件。正在开展对其它无铅焊料
柱材料的研究。