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IP C -7 3 5 1 B CN 2 0 1 0 年 6 月 14 .1. 1 B G A 封装图 1 4 - 1 展现了 B G A 封装的各个要素。 J E D E C 出版物 J E P 9 5 中的第 4 . 1 4 章节定义了一个球栅阵列封装系列。球栅阵列封装（ B G A ) 是一个在封装底面有金属球或金属柱阵列的…

201 0 年 6 月 IPC-735IB CN

表 1 3 - 2 可焊性，浸入方法：测试严格条件（时间和温度)

合金组成

严格条件

(215 + 3) °C

(3+ /03) s (1 0 ± l)s

(2 3 5 ± 5 ) °C

(2+/02 ) s (5 ± d 5 )s

(2 4 5 ± 5 ) °C

( 3+/0.3 ) s

(2 5 0 ± 5 ) °C

( 3+/0.3 ) s

SnPb X. X X. X

Sn96.5Ag3.0Cu0.5 X

Sn993Cu0J

合金选择仅用于测试目的。含有 3.0w t% 到 4.0w t% 银、0.5w t% 到 1.0wt%铜，其余都为锡的焊料合金可以取代

Sn96 jA .g3,0C ud5。含有 0,45wt% 到 0,9wt% 铜，其余都为锡的焊料合金可以取代Sn99,3Cud7。

注 1 : “X” 代表适用。

注 2 : 合金组成的定义请参阅IPC-J-S丁D-006。

注 3 : 本表中所列举的基本无铅焊料合金是目前比较适用于无铅焊接T 艺的。如果使用除此处所列焊剂以外的焊料合金，

证给定的严格条件是否适用。

表 1 3 - 3 封装峰值再流焊温度

再流条件

封装厚度> 2 .5m m 或

封装体积> 350mm3

封装厚度< 2 ,5m m 或

封装体积< 350niiii3

锡 / 铅共晶

对流 225+0/-5°C 对流 240+0/-5°C

无铅

对流 245+0 ° C 对流 260+0 ° C

注 1 : 封装体积不包括外部端子（焊料球、凸点、连接盘和引脚）和 / 或独立的散热层。

注 2 : 再流焊中达到的最大元器件温度取决于封装厚度和体积。对流再流焊工艺的使用缩小了封装之间的热梯度。但是，SMD

封装的热容量差异引起的热梯度可能依然存在。

注 3 : 预期使用 “ 无铅” 组装T 艺的元器件应3 用定义的 “ 无铅 ” 峰值温度和曲线进行评估。

14 IPC-7358 面阵列元器件（BGA、FBGA、CGA、LG A 、 Chip A rray)

面阵列元器件系列包括正方形和矩形的封装外形，使用多种不同的基础材料。这个元器件系列包括了球栅阵

列（B G A )元件（刚性、挠性或陶瓷基板)、细间距球栅阵列（F B G A )元件（刚性或挠性基板)、盘栅阵列

( L G A ) 元件和柱栅阵列（C G A ) 元件（陶瓷基板）。这个系列还包括了片式阵列封装，例如：片式阵

列电阻（RESCA)、片式阵列电容（CAPC A)、片式阵列电感（IN D C A )、凸型片式阵列电阻（RESCAX)、

扁平片式阵列电阻（RESCAF)、扁平片式阵列电容（C A P C A F )和扁平片式阵列电容（INDCAF)。

面阵列元器件系列通常在本体表面靠近引脚A 1 位置的角落标识有制造商名称或标志、部件编码、日期代

码和方向标识。

面阵列元器件的包装规格有矩阵托盘或卷带。在大用量的组装中通常优选卷带包装。塑料托盘和卷盘在

运输和储存时应该使用防潮容器。当塑料阵列元器件长时间暴露在外部环境时，湿气可能进入元器件中。

如果吸入的湿气过多，这些湿气可能膨胀（当暴露在高温度下时，例如再流焊工艺这样的典型情况），并

导致裂缝和其他物理损坏。

包括 BGA、FBGA、L G A 和 C G A 在内的面阵列元器件通常是使用共晶或无铅焊料合金连接到主接口结

构上，但是，还有一些其他可选的连接方法，例如导电环氧树脂或聚合物。对于在焊接过程中有轻微可

塌落现象的端子（焊料球）以及因为附加了大量焊膏而不会出现可塌落现象的端子，其焊料使用上会有

所差异。除视觉辅助S.MT拾取和贴装外，阵列封装组件应该不需要特别的设备或工艺。

除了适当的焊盘尺寸，为了获得更好的再流焊品质良率和焊点可靠性，锡膏的使用量需要特别控制。在

印刷工艺阶段，焊膏沉积可能是釆用过程控制（S P C ) 的一个原因。

1 4 . 1 面阵列结构如需要了解更多除下面各节描述以外的细节，如包装规格、机械特征尺寸和允许物理

公差，请参考 JED_.EC的出版物JE P95和 IPC-7095两个标准。

IPC-7351B CN

2010年 6 月

14.1.1 B G A 封装图 14-1展现了 B G A 封装的各个要素。JED E C 出版物JE P 95中的第 4 .1 4 章节定义了

一个球栅阵列封装系列。球栅阵列封装（BGA) 是一个在封装底面有金属球或金属柱阵列的正方形或矩

形封装，间距为 1.50mm、1.27m m 和 1.00m m 不等。封装主体上具有应用于电介质结构的金属化电路

图形。半导体芯片可以安装到这个封装体的顶部或底部。在电介质的底面，金属球/柱的阵列图形形成了

从封装体到一个配接物例如印制电路板的机械和电气连接。阵列接触材料可以适应传统的再流焊工艺或

其他贴装工艺。装芯片的表面可以利用不同的技术进行封装以保护半导体。图 1 4-2 比较了上表面连接芯

片和下端开孔结构之间的差异。

IPC-7351b-14-02-cn

图 1 4 - 2 塑料 BG A 封装结构图例

1 4 .1 . 1 .1 端子材料 B G A 的焊料球可能由不同的金属合金组成。有一些是含铅的，例如 37Pb63Sn、

90Pbl0Sn 和 95Pb5Sn，其他是不含铅的，例如 Sn96.5Ag3.0Cu0.5、Sn96.5Ag3.5 和 Sn-9Zn-0.003Al。推荐

使用相同的合金（以焊膏的形式）将 B G A 焊料球连接到安装基板上。但是，一些不会塌落的焊料球需要

一种更有利于再流焊温度的焊膏。

对于无铅焊接，锡银铜合金是锡铅合金的一种普遍替代物。可焊性测试应当使用IPC J-STD-002中描述的

方法。用户和供应商之间如果没有其他的协议，则 B /B 1和 D 应当为默认的测试方法。用户和供应商需要

对 IPC-J-STD-002中定义的涂层耐久性要求达成一致。如果没有，那么 IPC-J-STD-002中的 “典型涂层耐

久性类别3 ” 成为表面处理剂的默认条件，详见表 14-1。

表 1 4 - 1 分立元器件的可焊性测试

J-STD-002中的测试方法B/B1

J-STD-002中的测试方法D

蒸汽老化默认值

焊料槽/ 浸入和观察测试（无引线元

器件）

抗溶蚀/金属层退润湿测试

类别3，蒸汽条件下8h±15min

1 4 .1 .1 . 2 工艺考虑 B G A 封装通常釆用标准再流焊工艺。依照表 1 4 - 2 ,根据所使用的合金，元器件应

该能够承受在一个标准再流焊系统中的进行3 次循环。每次循环中，锡铅条件和无铅条件下分别应当有

10-30秒或 20-40秒处于峰值温度，高低差异在5 ° C 以内。

如果釆用再流焊接工艺，IPC/JEDEC J-STD -020中的要求了再流条件的适合周期和曲线，详见表 14-2。

除此之外，湿度敏感性等级（M S L ) 应当符合 J-S T D -020标准中的定义，从而合理确认元器件的现

场寿命。

2010 年 6 月 IPC-7351BCN

表 1 4 - 2 封装峰值再流焊温度

再流条件

封装厚度> 2.5m m 或

封装体积> 350mm3

封装厚度< 2.5m m 或

封装体积< 350mm3

锡 /铅共晶

对流 225+0/-5°C 对流 240+0/-5°C

无铅

对流 245+0 ° C 对流 260+0 ° C

注 1 : 封装体积不包括外部端子（焊料球、凸点、连接盘和引脚）和/ 或独立的散热层。

注2 : 再流焊中达到的最大元器件温度取决于封装厚度和体积。对流再流焊工艺的使用缩小了封装之间的热梯度。但是，SMD

封装的热容量差异引起的热梯度可能依然存在。

注3 : 预期使用“无铅” 组装工艺的元器件应当用定义的“无铅” 峰值温度和曲线进行评估。

需要考虑的重要一点是塑料BGA 封装是湿度敏感元件（MSD)。印制电路板组装工艺过程中需要有预防措施，以防

止 M SD损坏（分层、裂缝和其他）。当 PBGA元件贴装在双面/ 再流焊印制电路板组件上时，可能对其烘烤的可追

溯性提出要求。

1 4 . 1 . 2 细间距 B G A 封装（FBGA) JED E C 出版物 JE P95中第 4 .5 章节对细间距球栅阵列（FBGA) 封

装的定义是：一种缩小间距（< 1 .0 0 m m )的球栅阵列（B G A ) 封装。封装的载体上有一个金属化的印制

图形连接到一个电介质结构上。一个或多个半导体元件可以安装在这个电介质载体的上表面或下表面。

在电介质的底面，金属球的阵列图形形成了从封装体到一个配接物例如印制电路板的机械和电气连接。

装芯片的表面可以利用不同的技术封装以保护半导体。方形 F BG A 封装系列的要求允许四种可选的间距

0.50、0.65、0.7 5 和 0.80mm，同时相应地定义了四种不同的元器件外形（高度）。0.75m m 间距进入选择

范围后，FBGA 类元件就有四个不同间距可选了。

FB G A 的外形高度从元器件底座面到顶部大于1.70mm。薄外形细间距BGA (LFBGA) 是一种缩小厚度

的 FBGA 封装。L FBG A 的外形高度从底座面到顶部不大于1.20mm。较薄外形细间距 BGA (TFBGA)

是一种缩小厚度的FBGA 封装，外形高度从元器件底座面到顶部不大于1.00mm。超薄外形细间距BGA

(V F B G A )是一种缩小厚度的FBGA 封装，外形高度从元器件底座面到顶部不大于0.80mm。

JEDEC针对 FB G A 的设计指导中指出，制造商可以根据焊料球中心之间间隔或间距的增加，相应增加焊

料球的直径，具体对比见表 14-3。在这个文件中，JED EC标准并不支持 0.75m m 间距，但是行业中目前

有该间距的元器件存在。

使用刚性穿插结构的封装允许使用较大的焊料球直径。对于硅芯片和刚性印制电路板结构之间存在的严

重热膨胀系数不匹配，较大直径的焊料球可能有一定程度的补偿作用。

表 14-3 J E D E C 标准 JEP95 F B G A 的标准球径(mm)

球间距

球直径

最小值

标称值

最大值

0.80 0.45 0.50 0.55

0.80 0.35 0.40 0.45

0.80 0.25 0.30 0.35

0.65 0.35 0.40 0.45

0.65 0.25 0.30 0.35

0.50 0.25 0.30 0.35

细间距焊料球元件可能在常规贴装和再流焊操作之外还有其他特殊的工艺要求。这个要求涉及到焊膏的

使用量、贴片机的精准度以及焊接工艺曲线，以确保FBG A 进行再流焊时，所有部件都同时完成。

FB G A 的焊料球端子和工艺考虑和B G A 封装相同，请分别参考 14.1.1.1和 14.1.1.2。