IPC-7095D-CHINESE NP 2019 - 第48页
IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 32 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。…
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尽管聚合物灌封（包覆成型）被广泛应用于芯片
区域，一些 CBGA 封装的器件是密封的（不会吸
收湿气）。由于这些产品焊球的熔点通常较高，
所以在返工时不会塌陷。CBGA 的缺点在于其高
热容量，这与塑封集成电路有些许不同，使得在
开发再流焊温度曲线时的更困难。由于陶瓷封装
和印制板之间热膨胀系数的不匹配，焊点需要进
行物理加固。在焊接和清洁工艺之后，通常会在
陶瓷载板和有机印制板之间加入环氧树脂基底部
填充材料。
4.4.4 陶瓷柱栅阵列（CCGA）
对于大型的陶
瓷集成电路封装（21mm 至 52.5mm）焊料柱提供
了非塌陷型的表面贴装互连。CCGA 通常为 1mm
和 1.27mm 的节距。业界实验表明，为狭小节距
的 CCGA 元器件焊料柱提供支撑是可行的，节距
可低至 0.8mm，甚至更低。
焊料柱吸收集成电路封装和印制板之间更极端的
CTE 不匹配。CTE 不匹配是普遍存在的，这是由
于集成电路封装和印制板性质不同的连接材料导
致的。陶瓷集成电路封装与印制板之间的 CTE 不
匹配在 x/y 轴上大致为 10 ppm/°C，当温度超过了
印制板的 Tg 额定值，在 z 轴可升至 50 ppm /°C。
随着集成电路封装尺寸的增加，CTE 不匹配变
得越来越明显，尤其是当封装经历多次 -40°C 到
125°C 的宽幅温度循环时，由于极端 CTE 不匹配
引起的应力常常导致大型 CBGA 集成电路封装和
印制板之间的焊点失效和电气失效。
标称长度为 2.2mm 的焊料柱（参见图 4-14）比焊
料球提供更多的柔顺性，以减少由 CTE 不匹配引
起的应力。在严苛的操作条件下，焊料柱吸收应
力并提高焊点的可靠性。
老的焊料柱没有铜缠绕由普通 PbSn10（或铸型）构成，会降低电性能，特别是在较高的频率下。与球栅阵列
BGA 元器件相比，焊料柱增加了整个封装外形的高度。
焊料柱具有从 1mm 到 2.54mm 的各种长度，而标称长度 2.2mm 往往是工业规范。较长的焊料柱（3.81mm）有
助于抬离印制板在集成电路封装的底部安装去耦电容。
焊料柱的直径应该是连接焊盘直径的 75%，以允许 IC 封装连接到印制板之后在焊料柱的两端周围形成恰当的
环形焊料填充。焊料柱可用直径小到 0.2mm 和大到 0.56mm（对于某些应用来说为 0.89mm）。直径 0.5mm 的
焊料柱往往是业界 1mm 和 1.27mm 节距陶瓷 IC 封装的标准。直径 0.3mm 至 0.38mm 的焊料柱用于商业 1mm
节距有机基板（没有焊料球的 PBGA），因为许多 PBGA 类焊盘具有 0.5mm SMD 开孔。
图
4-13 模压聚合物灌封的陶瓷球栅阵列（CBGA）封装
A– 灌封
B– 芯片
C– 焊球（无铅）
D– 陶瓷基板（双面）
E– 键合线
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图 4-14 典型铜带缠绕的陶瓷柱栅阵列（CCGA）
图片来源：Source Actel
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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。
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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）
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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）