IPC-7095D-CHINESE NP 2019 - 第40页
IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 24 4.3.2 BGA 封装节距 BGA 的节距主要可分为两组。 第一组包括塑料和陶瓷封装外形， 其触点节距为 1.5mm 、 1.27mm 或 1mm 。第二组为密节距或芯片尺寸 BGA ， 密节距焊球触点节距为 0.8mm 、 0.75mm 、 0.65mm 、 0.5mm 、 0.4mm 、 0.3 mm ，对于 DSBGA 而言，节距还有 0.25mm 。由于需要将 …
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表 4-1 JEDEC 标准 JEP95-1/5 允许的 FBGA 的焊球直径变化
焊球节距（mm）
焊球直径（mm）
最小 标称 最大
0.30 JEP95-1/5 中未定义
0.40 0.20 0.25 0.30
0.50 0.25 0.30 0.35
0.65 0.25 0.30 0.35
0.65 0.35 0.40 0.45
0.80 0.25 0.30 0.35
0.80 0.35 0.40 0.45
0.80 0.45 0.50 0.55
已允许选择较大直径的焊球以适应刚性载板封装。较大直径的焊球可以在某种程度上弥补硅芯片和刚性印制板
结构之间 CTE 较大的不匹配。
4.3.1.3 密节距矩形 BGA（FRBGA）封装
JEP95，第 4.6 章定义了在封装底部有金属球阵列的 FRBGA。封
装载体或基板为矩形，在其介电结构的单面或双面施加有金属化电路图形。按照 JEP95，第 4.5 章相同通用术
语的表述，FRBGA 本体尺寸用 D 尺寸和 E 尺寸来定义。D 尺寸是平行于封装主轴所量出的尺寸，而 E 尺寸是
平行于次轴所量出的尺寸。因此，对于矩形封装，D 尺寸的值会比 E 尺寸大。
4.3.1.4 芯片尺寸 BGA（DSBGA）封装
JEDEC 出版物 JEP95，第 4.7 章中定义了 DSBGA。DSBGA 在封装
底部有一组金属化焊球阵列。封装的基板或载体在介电结构的单面或者双面施加有方形或矩形金属化电路图
形。半导体芯片与介电载体的上表面相连接。
在绝缘结构的底部，金属化焊球阵列图形为封装本体连接到下一级元件（如，印制板）提供了机械和电气连接。
连接芯片的表面用各种技术灌封以保护半导体。基板或载体的尺寸尽可能接近芯片尺寸。
DSBGA 是本体尺寸与特定芯片尺寸尽可能接近的一种 BGA 封装类型。这种封装也被称为真正芯片尺寸 BGA
或芯片级封装（CSP），封装本体的尺寸仅适合特定大小的芯片组装，这些封装本体的尺寸会因芯片大小变化
而变化。封装的外形可以是方形或者矩形；当给定封装为了适应新的芯片尺寸而进行重新设计时，长宽比可能
也会发生变化。功能相同但来自于多个供应商的器件可能有不同的长宽比。DSBGA 封装标准化的控制因子是
球阵列的大小和长宽比。
D 尺寸和 E 尺寸定义了 DSBGA 封装的本体大小。对于带有矩形焊球阵列的封装，阵列决定了维度的方向。D
尺寸是平行于焊球阵列主轴测得的尺寸，而 E 尺寸是平行于焊球阵列次轴测得的尺寸。对于矩形封装，没有
必要如 JEDEC JEP95，4.6 章节对 FRBGA 要求的那样，D 尺寸大于 E 尺寸。具有方形焊球阵列的 DSBGA 封
装应遵循通常的“D 尺寸大于 E 尺寸
”的 JEDEC 惯例。在 JEDEC 出版物 95 里，D 尺寸和 E 尺寸的最大值定
义用 0.5mm 作为递增步长，这个数值是通过将 DSBGA 的实际尺寸向上取整而获得（下一个 0.5mm 的边界）。
因此当采用该程序时，D 尺寸和 E 尺寸的形式通常写为 y.00 或者 y.50。
DSBGA 封装的阵列节距没有必要与 D 或 E 阵列尺寸相同。当节距不相同的情况下，相关封装的尺寸和公差由
较小节距的焊球尺寸和公差来主导。DSBGA 封装焊球阵列的控制节距总是小于 1mm。JEP95，章节 4.7 中所
描述的 DSBGA 触点节距为 0.8mm、0.75mm、0.65mm 以及 0.5mm。
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4.3.2 BGA 封装节距
BGA 的节距主要可分为两组。第一组包括塑料和陶瓷封装外形，其触点节距为 1.5mm、
1.27mm 或 1mm。第二组为密节距或芯片尺寸 BGA，密节距焊球触点节距为 0.8mm、0.75mm、0.65mm、0.5mm、
0.4mm、0.3 mm，对于 DSBGA 而言，节距还有 0.25mm。由于需要将 BGA 尽量做小以应对形状因数方面的压
力，如今很少有制造商还在提供节距为 1.5mm 的器件。尽管允许有节距为 0.4mm 或更小的焊球，但其应用由
于加工困难可能受限于传统 SMT 组装工艺。在确定哪一种焊球直径可用于各种组合中时，节距起到了重要作
用。表 4-2 展示了节距在 0.5mm 至 1.5mm 的塑封 BGA（PBGA）的焊球特征；而表 4-3 展示了 DSBGA 的节距。
表 4-2 塑封 BGA （PBGA） 的焊球直径
标称焊球直径 （mm） 公差范围 （mm） 节距 （mm）
0.75 0.90 至 0.65 1.5, 1.27
0.60 0.70 至 0.50 1.0
0.50 0.55 至 0.45 1.0, 0.8
0.45 0.50 至 0.40 1.0, 0.8, 0.75
0.40 0.45 至 0.35 0.8, 0.75, 0.65
0.30 0.35 至 0.25 0.8, 0.75, 0.65, 0.5
尽管并非强制，非对称焊球图形使得其在自动化方向检测方面有额外的优势。在原本对称的阵列中去除其中一
个位于角落的焊球为非对称图形的典型例子。
表 4-3 芯片尺寸 BGAs （DSBGAs）焊球直径大小
标称焊球直径 （mm） 公差范围 （mm） 节距 （mm）
0.25 0.28 至 0.22 0.4
0.20 0.22 至 0.18 0.3
0.15 0.17 至 0.13 0.25
4.3.2.1 连接盘图形设计
元器件基板的连接盘图形（用来连接焊球）和安装结构（如印制板）的连接盘图形
就其直径应该越接近越好。元器件制造厂商认为印制板连接盘或元器件上连接盘应该略小于焊球直径。连接盘
尺寸的减少量取决于原始焊球尺寸，这常用来确定连接盘的平均尺寸。在确定标称特征值之间关系时，应确定
连接盘尺寸最大实体条件（MMC）与最小实体条件（LMC）之间的制造余量，即当焊球直径大于等于 0.4mm 时，
制造余量为 0.1mm，当焊球直径小于 0.4mm 时，该余量也应相应减小。
表 4-4 提供了关于 BGA 连接盘图形的数据以及对应 9 种焊球直径的变化。
表 4-4 连接盘图形设计
标称焊球直径 （mm） 缩减 标称连接盘直径 （mm） 连接盘尺寸范围 （mm）
0.75 25 % 0.55 0.60 至 0.50
0.60 25 % 0.45 0.50 至 0.40
0.50 20 % 0.40 0.45 至 0.35
0.45 20 % 0.35 0.40 至 0.30
0.40 20 % 0.30 0.35 至 0.25
0.30 20 % 0.25 0.25 至 0.20
0.25 20 % 0.20 0.20 至 0.17
0.20 15 % 0.15 0.15 至 0.12
0.15 15 % 0.10 0.10 至 0.08
许多元器件制造商使用 SMD 连接盘（见 6.2.2）。在运用这项技术时，连接盘直径的标称值应该加上阻焊膜在
连接盘上的侵入距离（通常约 0.1mm）。阻焊膜开窗大小即为需要连接的焊球直径，不过实际的连接盘尺寸应
略大以适应 SMD 连接盘的概念。应该需要注意的是由于连接盘尺寸变大，布线密度相应地就减小了。
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4.3.3 BGA 封装外形
BGA 的本体尺寸可分为两种外形系列：方形和矩形。
方形封装系列的尺寸范围为 4mm×4mm 至 50mm×50mm。对于密节距变化，封装尺寸以 1mm 递增。若尺寸
大于 21mm×21mm, 封装尺寸以 2mm 至 2.5mm 递增，且节距在通常范围之内。当封装尺寸大于 21mm×21mm
时，几乎没有密节距器件。
矩形 BGA 系列的尺寸范围为 4mm 至 50mm, 随着不同的应用而变化。相比于方形系列，矩形系列的变化更加
丰富。矩形尺寸通常没有固定的递进增量。该系列通常受到存储器应用的推动，并且在尺寸上密切遵循芯片尺
寸。矩形尺寸对小型化应用的特定系列通常是标准化的。节距小于等于 0.8mm 的密节距 BGA 元器件的本体尺
寸通常很少超过 21mm。
FBGA 是节距为 0.5mm 至 0.8mm 带有焊球的阵列封装，它有固定封装尺寸 D 和 E。D 尺寸是平行于球阵列的
主轴所量出的本体尺寸，而 E 尺寸是平行于球阵列次轴所量出的尺寸。FBGA 更像有固定尺寸的塑料和陶瓷
BGA 系列。尽管在外形尺寸上， FBGA 通常只比芯片大 20%，但它的外形不会随着芯片的每次收缩而改变。
DSBGA 是节距在 0.3mm 至 0.5mm 之间带有焊球的阵列封装，它具有不同封装尺寸“D”和“E”。DSBGA 采
用芯片的外形，通常将它制成矩形外形，广泛应用于闪存和动态随机存储（DRAM）器件。矩形芯片尺寸外形
的“D”和“E”尺寸会随着芯片的每次缩小而变化。
4.3.4 焊球尺寸关系
IC 趋向于较高引脚数以及较小封装外形，使得厂商能同时改进产品的功能和性能。整
个系统总变差需考虑三个主要问题：
1） 定位
2） 焊球公差
3） 基板公差
将这三种属性叠加在一起可得出最差情况分析；然而，当采用其它连接盘图形时，统计意义上的平均值用均方
根（RMS）值来确定。
表 4-5 帮助用户计算大范围 BGA 应用中的连接盘几何图形尺寸变差，它也显示了 9 种焊球尺寸中的任一个在
系统中的总变差。如前面所提到的，焊球触点直径标准的标称尺寸为 0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、
0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.6mm 以及 0.75mm。阵列封装的焊球触点尺寸会受到总体封装高度限制、焊球触
点节距以及预期的最大焊点可靠性的影响。
表
4-5 BGA 封装连接盘至焊球间尺寸计算 （mm）
连接盘尺寸
位置余量 焊球变差
焊球尺寸 较标称值减
少 % 变异余量 MMC LMC 标称值 MMC LMC
0.60 0.50 0.10 0.25 0.75 0.90 0.65 25 % 0.25
0.50 0.40 0.10 0.20 0.60 0.70 0.50 25 % 0.20
0.45 0.35 0.10 0.10 0.50 0.55 0.45 20 % 0.17
0.40 0.30 0.10 0.10 0.45 0.50 0.40 20 % 0.17
0.35 0.25 0.10 0.10 0.40 0.45 0.35 20 % 0.17
0.25 0.20 0.05 0.10 0.30 0.35 0.25 20 % 0.15
0.20 0.17 0.05 0.06 0.25 0.28 0.22 20 % 0.08
0.15 0.12 0.05 0.04 0.20 0.22 0.18 15 % 0.07
0.10 0.08 0.05 0.04 0.15 0.17 0.13 15 % 0.07