【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_(IPC标准).pdf - 第62页
单 ⾯ a 型双 ⾯ b 型 掩蔽 导通孔( I 型导通孔) + D240 采用干膜 堵塞 通 孔 , 孔内无其 他 额 外 材料。可 以 应 用于 任一面 ( I 型 - a ) 或 两 面都 掩 蔽 ( I 型 - b )的 导 通 孔结构 ( IPC - 4761, 图 5 - 1 ) 。 掩蔽 及 覆盖 导通孔( II 型导通孔) 用 辅 助 覆盖 掩 膜 材料 覆盖 在 掩 蔽导 通 孔 ( I 型 ) 上的 导 通 孔 。材…

孔可能会造成某些表面处理(例:OSP、ImAg、
ImSn)退化,主要原因为是在固化导通孔遮蔽
材料时,表面处理受到热暴露。这两个问题在
决定使用导通孔灌淹或加盖时必须加以考虑。
大部分印制电路板供应商会在表面处理之前进
行导通孔灌淹或遮蔽。
目前IPC标准区分有8种不同的导通孔堵塞和遮
蔽方法,可见于图5-12。为保护导通孔 进行掩
蔽、
堵塞和填塞会对之后的组装过程产生直接
影响,认识到这一点是很重要的。
表5-4提供了导通掩蔽、堵塞和填塞的优点和缺
点。这些已知选项的选择取决于制造商和组装
厂的能力。为了避免组装复杂,各制程的参与
人员明白权衡这些选项是很重要的。
5.5 散热器结构整合(例:⾦属芯电路板)当
结构、散热或电气要求有规定时,一种传导限
制芯或金属芯可以植入有机基材中。此处推荐
将印制板线路层布置成相对于金属芯
中心对称
的形式,也可布置相对于金属芯非对称的结构
(例如:金属芯两侧有不同数量的层数);但这
种情况下由于金属芯或限制芯两侧的膨胀会有
差异,穿过整个层叠结构的镀通孔的可靠性可
能会下降。(见图5-13)
采用非对称设计的一个原因是要将电气功能从
机械或散热功能中分开,但是由于材料热膨胀
的差异,这个优点可能会被在焊接操作中(或
在预定
作业环境中的热循环期间)的电路板变
形或翘曲所抵消。
在互连产品的背面添加额外的铜层可达到某些
补偿。额外增加的铜层会使膨胀系数略微增加
同时还增大了焊接的难度,这是因为此时需要
施加更多的热量以确保理想的焊点形成。但其
正面的作用是加强了热传导性。
5.5.1 层压顺序 如前所述,更理想的结构是电
路层相对于所选用的位于板中央的
金属芯呈对
称分布。这样做,各多层电路板可分开加工,
每个部分各自有独立的层压顺序。例如,一个
四层电路板可让通孔贯穿全部四层,这样可在
电路板芯两侧复制使用。
为了在选定且适用范围内满足机械限制,多层板
中的金属芯总厚度应约为电路板总厚度的25%。
限制芯板经常被使用的原因为金属芯层可以通
过显影、蚀刻然后连接至镀通
孔。更厚的中央
金属芯一定要是机加工的。一些研究表明双限
制金属芯电路板的热循环耐受度要优于单限制
金属芯电路板。
另一种结构要求有特殊限制芯板,它是在每个板
层完成后,通过将多层板粘接在厚金属芯的两
侧制成。之后这种复合板顺序经钻孔、电 镀和蚀
刻等工艺以在两板之间形成镀覆孔连接。应提
供相关附连板以测试此复
合结构的完整性。
5.5.2 热传递途径 金属芯板使组件的热量显
著增加,这可能会使预热焊接过程不得不在异
常的高温极限下进行。这些设计应该在定型前
对其所处的生产条件进行全面评估。观察到的
典型影响是层压板开裂、变色和较粗颗粒状纹
理焊料。元器件和散热平面间的热传递途径可
通过两种方法来实现,一为直接与散热平面相
连,二为通过
位于元器件底部的散热导通孔与
散热芯或散热平面相连。
表5-3 导通孔填塞/侵⼊对表⾯处理⼯艺影响评估
表⾯处理 掩蔽 灌淹 遮蔽堵塞侵⼊
HASL 可行 可行 可行 可行 可行
OSP 可行 不推荐 可行 可行 可行
EIG 可行 可行 可行 可行 可行
ImAg 可行 不推荐 可行 可行 可行
ImSn 可行 不推荐 可行 可行 可行
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单⾯ a 型双⾯b型
掩蔽导通孔(I型导通孔)+D240
采用干膜堵塞通孔,孔内无其他额外材料。可以应
用于任一面 (I 型-a)或 两 面都掩 蔽 (I 型-b)的
导通孔结构(IPC-4761, 图5-1)。
掩蔽及覆盖导通孔(II型导通孔)
用辅助覆盖掩膜材料覆盖在掩 蔽导通孔(I 型)
上的导通孔。材料可应用于任一面(II 型-a)或两
面都覆盖(II 型-b)的导通孔结构(IPC-4761,
图5-2)。
堵塞导通孔(III型导通孔)
允许材料部分渗透到孔内的导通孔。可从任一面
(III型-a)或双面(III型-b)施加材料的导通孔结构
(IPC-4761, 图5-3)。
堵塞及覆盖导通孔(IV型导通孔)
用辅助材料覆盖在III型导通孔上的导通孔。可从任
一面(IV型-a)或双面(IV型-b)施加堵塞和辅助
材料的导通孔结构(IPC-4761, 图5-4)。
填塞导通孔(V型导通孔)
将材料涂覆到导通孔内,旨在形成填满材料的孔
(IPC-4761, 图5-5)
填塞及覆盖导通孔(VI型导通孔)
用辅助覆盖材料(液 体或干膜阻焊膜)涂覆
在V型导通孔上的导通孔。可从任一面(VI型-a)
或双面(VI型-b)施加辅助材料的导通孔结构
(IPC-4761, 图5-6)
填塞及遮蔽导通孔(VII型导通孔)
用辅助金属化涂层覆盖在V型导通孔上的导通孔。
在孔的两面都有金属层。(IPC-4761, 图5-7)
部分填塞导通孔
插图显示的是导通 孔 被 非导体的 环氧树脂填塞
后再镀覆铜。这在 焊盘中 导 通 孔 的 应用很常见。
(IPC-4761, 图5-8)
图5-12 通孔堵塞⽅法
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6 印制电路板组装设计考量
6.1 元器件放置和间隙 为了便于返工,推荐在
BGA周围提供足够的间隙(3mm至5mm)。推荐
采用间隙上限,尤其是当CBGA使用阶梯模板进
行焊膏沉积以及当使用热风进行返工时。然而,
如果使用二极管激光系统返工,其间隙要求可
缩小到0.5mm至1.0mm,因为激光返工不会影响
到相邻元器件。
6.1.1 贴装要求 BGA封装相对于其它先进高
引线数封装(密节距、TAB、PGA等等)的
优点
在于其可用现有表面贴装设备进行贴装。BGA
可自我对准使得它们在贴装制程中更为宽容。
6.1.2 维修/返⼯要求 对于元器件间隙的要求
主要来自于BGA元器件的维修/返工的驱动。
典型的BGA返工方法需要5个步骤:
1) 加热焊点至再流焊温度以拆除封装;
2)清除和清洗BGA连接盘图形上的残留焊料
3)涂抹新焊膏或助焊剂
4)进行新BGA封装的贴装
5)加热焊点
至再流焊温度以组装BGA器件到电
路板上
上述操作步骤中的每一步都可能需要设置隔离
区域。返工设备制造商会提供关于必要隔离区
域的具体细节,一般规则概述如下:
几乎所有使用热风法都采用风嘴向下对准BGA
和/或在BGA周围加热焊点以便于拆除和再流。
元器件隔离区域建 议设置在距离热风嘴外边缘
2.5mm的位置。如包括风嘴的尺寸,应
离开元器
件本体3.8mm。BGA周围的间隙为风嘴提供了
空间并减小了对相邻元器件焊点进行加热至再
表5-4 导通孔填塞选项
正⾯ 反⾯ 正⾯&反⾯ 不堵塞
优点
增加返工稳健性 可以 可以 可以 不可以
波峰焊时降低二次再流的风险 可以 可以 可以 不可以
防止焊料泄漏 可以 可以 可以 不可以
缺点
需要两次工艺 是是是不需要
元器件侧高度轮廓限制 不超出阻焊膜50μm 无 不超出阻焊膜50μm 无
助焊剂污染担忧 有-如果直接暴露于波峰焊 无 无 无
堵塞完整性问题 有(掩蔽,堵塞)无(填塞)
有(掩蔽,堵塞
)
无(填塞)
有(掩蔽,堵塞)无(填塞) 无
IPC-7095c-5-13-cn
图5-13 ⾦属芯板结构⽰例
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