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2 0 1 0 年 6 月 I P C - 7 3 5 1 B C N 1 4 . 2 . 2 . 1 全 矩 阵 对 于 给 定 的 封 装 尺 寸 ， 有 两 种 可 能 的 全 矩 阵 类 型 ： 偶 数 和 奇 数 。 考 虑 到 触 点 的 尺 寸 和 间 距 ， 其 中 之 一 是 理 论 上 可 以 在 封 装 上 形 成 的 最 大 矩 阵 。 另 一 个 是 矩 阵 少 一 行 和 一 列 （ 见 图 1 4 - 6 …
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2010年 6 月
1 4 . 1 . 3 陶 瓷 柱 栅 阵 列 （C G A ) 图 1 4-3 中描绘的典型焊料柱接点是使用在较大陶瓷基封装上的（32.0mm
到 45.0mm)。封装结构和早期的针栅阵列类似，但是间距更近并且有更多的易损引线（焊 柱）。焊柱的直
径大约为0.5mm，长 度 从 1.25mm到 2.0m m 不等。焊柱可 以 通 过 共晶 （S n63P b 3 7)焊料焊接到封装体上，
也可以用9 0% 铅 和 10% 锡合金将其固定。
较长的焊柱可吸收陶瓷封装和电路板之间的C T E 不匹配所产生的大量应力，从而提高焊点可靠性。但是
从另一角度来看，较长的焊柱可能降低电气性能，增加整体的封装体积。而且焊柱的强度不如焊料球，
在处理过程中比较容易受到损坏。CGA元件的连接盘尺寸的计算并不需要考虑元件引线焊端的尺寸公差，
正 如 B G A 焊盘尺寸计算时忽略焊料球塌落与否对连接盘尺寸的影响。
1 4 . 1 . 4 塑 料 盘 栅 阵 列 （L G A ) 不同于微处理器中常见的针栅阵列（PG A )、盘 栅 阵 列 （LGA) 没有使用
任何插针，而是一个镀金的裸铜盘，可以直接连接元器件基板和印制电路板（见 图 14-4)。和其他面阵列
元器件例如B G A 或 CGA —样 ，L G A 元器件比Q F P 或 PLCC —类的外部有引线元器件可以提供更大的互
连密度。和 P G A 元器件系列相比，L G A 的焊盘密度可以大很多，因为不需要将插针连接到基板上，其元
器件间距可以小很多。L G A 类型元件的引脚通常有圆形和方形两种，所以 在 IPC-7351标 准 中 L G A 元件
的连接盘图形也有圆形和方形之分。
图 1 4 - 3 陶 瓷 / 塑 料 柱 栅 阵 列 （CGA) 封装
1 4 . 2 通用外形方面
1 4 . 2 . 1 器 件 外 形 本标准中对栅阵列封装外形的细
节描述 在 JE D E C 出版物JE P 95中有提供。阵列元器
件的整体外形规范在引线间距、接点矩阵图形和结
构方面有很大的灵活性。JED EC标准允许芯片连接
在接口结构 的 任 意一面 （封装腔朝上或朝下）。关于
B G A 元 器 件 的 更 多 定 义 和 互 连 结 构 ，请 参 考 IPC-
7095。 图 14-5举例说明了两个具有常见封装外形的
225 I/O 元器件，但是基于间距的不同，选择了一个
特殊的矩阵图形。
1 4 . 2 . 2 连 接 矩 阵 选 项 触点在矩阵图形 上均匀分
布 ，但是矩阵的中心点总是位于封装的中心线上（见
图 14-6)。元器件制造商可以 选择性地减少触点数
量 。触点图形通常有以下几种描述方法：全偶数矩
阵、全奇数矩阵、周边矩阵或交错矩阵。
图 1 4 - 4 塑 料 盘 栅 阵 列 （LGA) 封装
图 1 4 - 5 封装外形中BG A 触点间距的变化
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1 4 .2 .2 .1 全 矩 阵 对于给定的封装尺寸，有两种可能的全矩阵类型：偶数和奇数。考虑到触点的尺寸和
间距，其中之一是理论上可以在封装上形成的最大矩阵。另一个是矩阵少一行和一列（见 图 14-6)。
1 4 .2 .2 .2 周 边 矩 阵 从矩阵中心位置移去一个触点阵列后就得到周边矩阵。中心部分的触点空缺不会影
响矩阵 的中 心 线 （见 图 14-7)。另外，周边矩阵通常是通过周边触点的数目来进行区别的。
1 4 .2 .2 . 3 热 增 强 矩 阵 热增强矩阵指的是在中心位置重新装上触点的周边矩阵（见 图 14-7)。
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图 1 4 - 6 同一封装尺寸的两种全矩阵 图 1 4 - 7 热增强周边矩阵
1 4 .2 .2 .4 交 错 矩 阵 其定义是每隔一个位置去掉一个触点的一种空隙布局。这样的结构提供了两倍于完
整矩阵间距的一个有效的最小中心距（见 图 14-8)。为了 保 持A 1 接触点位置，交错矩阵必须使用全奇矩
阵方式来开发。
1 4 . 2 . 3 选 择 性 减 少 触 点 密 度 除了上述提到的减少触点的方法外，触点还可以有选择地移除。只要保证
矩阵图形不会偏移封装外形的中心位置，接触点数目可以任意减少（见 图 14-9)。
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图 1 4 - 8 交错矩阵 图 1 4 - 9 选择性减少触点密度
1 4 . 2 . 4 连 接 座 的 计 划 B G A 元器件的连接座或连接盘图形为圆形，其直径依据接触点间距和尺寸而定。
连接盘的直径不能大于封装接触面上连接盘直径，通常在间距大于1.0m m 的情况下，比规定的球形触点
的正常直径小2 0 % ;在间 距 小 于 1.0m m 的情况下则小10%。在最后确认连接盘图形阵列和几何图形前，
请参阅制造商元器件说明。
1 4 .2 .4 .1 铜 定 义 连 接 盘 图 形 这里所述的连接盘图形是由蚀刻的铜决定的。蚀刻的铜焊盘和阻焊膜之间
的间隔最小是0.075mm[0.00295in]。如果需要一个比推荐值更小的间隔，请咨询印制板供应商。
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焊盘图形
( 从主基板上看）
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底 （接触面）视图
图 1 4 - 1 0 器件方向和A 1 触点位置
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IND ICAT OR
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BGA器件俯视图
1 4 .2 .4 .2 阻 焊 定 义 连 接 盘 图 形 如果用到阻焊膜定义的连接盘图形，需要相应地调整连接盘图形的直径
(见 14.4)0
1 4 . 2 . 5 定 义 触 点 位 置 阵列触点的位置识别是根据行和列的位置确定的。例如，触 点 A 1 总是位于最外
顶角位置，从顶部到底部的垂直图形（列 ）用字母符号标注。水 平 轴 （行 ）则 用数字符号表示 （不含有 I 、
O 、Q 、S、 X 和 Z ) (见图 14-10)。
设计工程师应该注意的是，在元器件的正面俯视图上，A 1 位置应该位于左上角。从底部观察元器件时能
看见接触点图形。在主基板上的连接盘图形和器件封装接触点图形是相反的（A 1 位置还是位于左上角）。
1 4 . 3 处 理 和 运 输 关于托盘和运输用 容器，请 参 考 EIA-481-A、EIA-481-3、 JEDEC CO-028和 JEDEC
CO-029o
1 4 . 4 连 接 盘 图 形 分 析 以下提供了基于连接盘图形尺寸的公差假设分析和焊点结果，如 图 14-10所示。
对连接盘图形起决定作用的因素包括单个焊料球的直径、球的位置精度与元件和印制板上的真实位置的
关系以及贴装特定焊料球的基板的制造余量。元器件的连接盘图形（连接了焊料球）和 基板 贴 装 结 构（印
制板）上的连接盘图形应该尽量相似。元器件制造商已经规定，元器件上的连接盘图形尺寸应该小于焊
料球的直径。他们的结论是建立在减少和标称焊料球直径对应的焊盘近似值的基础上的。在决定不同组
合中使用什么焊料球直径时，间距起了很大的决定作用。表 14-4显示了这些焊料球在间距为1.5mm到
0.25m m 情况下的特性。
表 1 4 - 4 焊 料 球 直 径 尺 寸 （mm)
标称焊料球直径 总变量 间距
0.75 0.90 - 0.65 1.5, 1.27
0.60 0.70 - 0.50 1.0
0.50 0.55 - 0.45 1.0,0.80
0.45 0.50 - 0.40 1.0, 0.80,0.75
0.40 0.45 - 0.35 0.80, 0.75, 0.65
0.30 0.35 - 0.25 0.80, 0.75, 0.65, 0.50
0.25 0.28 - 0.22 0.40
0.20 0.22-0.18 0.30
0.15 0.17-0.13 0.25
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