【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第63页

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…

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

IPC-7095C-C 2013年1月

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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2013年1月 IPC-7095C-C

流温度之上的风险，当使用激光系统进行返工

时，隔离区域可以减小至1mm以下。

在维修期间，当BGA封装从电路板上被拆除之

后，必须要对连接盘进行清理，然后在新元器

件放置前完成施加新焊膏或助焊剂。如果焊膏

或助焊剂使用人工涂抹方式，或者焊膏使用自

动化喷涂系统施加，那就不需要特别的元器件

隔离区域。然而，许多维修系统利用小型模板

和刮刀以人工方式将

焊膏加到电路板连接盘或

器件的焊球上，通常来说，最少需要3mm的元

器件隔离区域（也即：相邻元器件本体之间的

标称距离），这样能满足风嘴间隙要求和当印刷

到电路板连接盘时的小型模板要求。如存在大

外形的相邻元器件，可能需要比规定最小值大

得多的最小距离。

6.1.3 整体布局对于BGA来说没有特别的整

体布局要求。但是建议不要将它们

布局于电路

板中心线附近。通过这种方法可以减少再流焊

过程中由电路板的翘曲引起的潜在共面问题。

除此之外，BGA封装不应该布局在大型通孔元

器件附近，因为这样做会使电路板绷紧并明显增

加BGA角落焊点的局部应力。在某些情况下，

如果相对于BGA角落引发的应变可通过邻近通

孔或其它元器件的刚度来减小，人们可能要利用

实际

上能保护BGA的某些特征。最后，不应将

BGA封装放置在安装支架、固定柱和用于支撑

和固定印制板组件的螺钉在同一对角线上，因为

这更容易引发角落焊球受损伤的应力级别。

6.1.4 对准图例（丝印、铜制标志、引脚1标识

符）建议在印制板上印刷BGA封装的对准标记

以验证再流焊前后元器件是否对齐。BGA特别是

PBGA，即便有高达50%

的连接盘偏移，也会在再

流焊过程中自动对准。所以所提到的任何偏移

通常指的是一个连接盘直径长度或甚至更多。

对准标记有助于以目测的方式检验元器件贴装

是否足够精确。丝印油墨和铜是用于对准图例

的两种主要材料。丝印油墨是最常见的材料，

但是在电路板制造中需要额外的工序。铜制对

准图例与其它铜图形同时被制造出来，因此位

置更精确。高速线路可能会受到这种方

案中不

接地的铜影响，因为未被连接的铜导体会汇聚

成一耗散不可控的电容。

在许多情况下，为设备或作业员所使用的图例

被用于评估贴装操作中BGA对准检查。对于外

围引线元器件，基准点已被标准化，因此贴装

机只需相应地调整贴装头以提高最终元器件的

定位精度。

局部基准点通常会布置在对角，以允许对θ角度

进行调整，许多贴装工具和

设备已整合有这项

技术。使用基准点也许不能提供最明显的状态方

便人们检验，但是大部分检验员可以大致估测

封装是否已被正确地放置于两个基准点中间，

并以此来验证它们的位置。某些情况下，厂商

需要使用角度支架来替代基准点以帮助人眼做

出判断；但是贴装机上的摄像头通常并不熟悉

这样的结构，因此这并不是最适用于自

动组装

的方法。（见图6-1）

通过使用丝印，整体封装的轮廓可以被勾勒出

以方便目视对准。另外一种常见的对准图形只在

BGA的角落部位做标记，角落部位标记应每边仅

0.8mm长。铜也可用作角落部位标记，因为它不

会干涉布线走向，只要它不影响到电路性能（如

产生不需要的电容）即可。

所有对准图例需要远离BGA封装的外

边缘距离

0.25mm，这会给查看BGA封装周围的标记留有

足够的间隙。BGA连接盘图形上需要有第1脚标

识符。这种标识符的形式可为插入符号、点或

其它容易分辨的形状。第1脚标识符的材质可为

丝印油墨或铜并且分辨率要足够高，以避免与

连接盘图形周围的其它标记混淆。

6.2 连接位置（连接盘图形和导通孔）

6.2.1 ⼤/⼩连接盘⽐较及其对布线的影响连接

盘

直径会影响焊点的可靠性以及导体的布线。

连接盘直径通常会比BGA的焊球直径小，连接

IPC-7095c-6-1

图6-1 BGA对准标记

IPC-7095C-C 2013年1月