【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第73页
• 导 通 孔 部 分填 塞 ，会 造 成 应 力 分布 不 均匀 • 空 洞 会 占 用相 当 大的一部 分 连接 区域 ， 减 弱 了 结构 上的支 撑 • 空 洞 可能会 减少 导热 通 道 当 采用焊盘内导 通 孔 技术， 除 非 在 板 子 元器件 贴装面 将 导 通 孔遮蔽 ，不然 焊点 中会出 现如 图 6- 19 所示的空 洞 。大部 分 专家 都 认 为 这些由 空气 残留 导 致 的空 洞 是 可 以 接 受 的， …
• 狗骨或BGA角落连接盘的布线，应放大或添
加泪滴。
印制电路组件和外壳
• 不要沿BGA 对 角 线靠近角落焊点处放置螺
钉。（见图6-16，红色位置）
• 优选将螺钉或凸台放在BGA侧边的中点。（见
图6-16，绿色位置）
• 使用刚性主体并在两端提供PCA支撑的插头连
接器，尤其对于插拔力较高的连接器（见图6-
17）
• 螺钉下面采用不大于凸台外径的垫圈，以最小
化PCB的扭曲变形。
6.3.5 未遮蔽焊盘内导通孔及其对可靠性的影
响 BGA的焊盘内导通孔（镀覆导通孔，在电
路板反面遮蔽）会导致BGA焊点中产生空洞，
这有可能影响可靠性。目前数据表明，对于直
径为0.75mm焊球、大小为25-35mm标准封装，
没有来自于空洞的可靠性风险。已进行加速老
化试验表明，对于标准狗骨设
计其失效率在统
计上是等效的。此问题的说明如图6-18和6-19所
示。
单面遮蔽的导通孔会导致各种可靠性问题。每个
问题都应结合特定的环境设计标准进行评估。
IPC-7095c-6-15-cn
图6-15 为导体布线的BGA狗⾻连接盘图形优先⽅向
狗骨方向
狗骨方向
BGA
狗骨方向
狗骨方向
IPC-7095c-6-16-cn
图6-16 螺钉和⽀撑的优先布局
BGA
避免拐角布局
优先布局
螺丝和支撑的布局
IPC-7095c-6-17-cn
图6-17 连接器螺钉⽀撑布局
连接器螺丝支撑
在PCB上为连接器
端部提供支撑
图6-18 具有焊盘内导通孔结构的0.75mm焊球切⽚图
（焊球左上⾓缩进是⼈为的）
IPC-7095C-C 2013年1月
58
• 导通孔部分填塞，会造成应力分布不均匀
• 空洞会占用相当大的一部分连接区域，减弱了
结构上的支撑
• 空洞可能会减少导热通道
当采用焊盘内导通孔技术，除非在板子元器件
贴装面将导通孔遮蔽，不然焊点中会出现如图6-
19所示的空洞。大部分专家都认为这些由空气
残留导致的空洞是可以接受的，它们不会对焊
点可靠性造成影响。无疑，这些空洞的
形成条件
不仅取决于工艺，还与BGA的连接盘尺寸和其
上面的导通孔直径有关。另外，不 同 类型的孔如
通孔、盲孔和微导通孔，情况也有所不同。图6-
20展示了这三种孔的结构特点以及当焊膏印刷
后和BGA贴装后的进入状况、再流焊过程中焊
球和孔洞的状态以及最终形成的焊点特性。
空洞出现的主要原因之一是最初锡膏印刷和BGA
贴装时，
焊膏下存在截留的空气。在再流焊接过
程中，滞留的空气和焊膏中的挥发物需要排出，
这会使焊球中心部位出现轻微的焊料空缺，如
图中说明。
6.3.6 密节距BGA焊盘中微导通孔策略 对于
节距小于0.8mm的BGA全阵列元器件，就目前
的机械钻孔技术来说，连接盘上没有足够空间
可进行布孔。对于更密节距的BGA，为了增大
布线面积，可能需要在焊盘中使用微导通孔。
这些孔是
连接印制板第一层或内部第二层的盲
孔。它们通常由激光钻孔形成，但在某些场合
也会使用机械钻孔工艺。（见图6-21）
IPC-7095c-6-19
图6-19焊盘内导通孔设计，显⽰导通孔遮蔽与焊球
的切⽚图⽰
IPC-7095c-6-20-cn
图6-20焊盘内导通孔设计⼯艺说明
BGA
来料状况—组装工艺开始前
再流焊接过程中
再流焊接后
焊膏印刷&BGA贴装后
2013年1月 IPC-7095C-C
59
除非该微导通孔被填塞或电镀封闭，不然的话
空气有可能会截留在焊膏下并在再流焊过程中
导致焊球出现空洞。对于带有微导通孔的金属
限定连接盘，裂纹会由与导通孔相关的空洞开
始并向焊球外部扩展。（见图6-22）
与没有焊盘内导通孔的可比较的金属限定连接
盘相比，这些空洞已表明呈量级的降低了焊点
可承受的应
力。由于这个原因，不建议在诸如
角落焊球或者那些直接在芯片边缘的高应力区
的焊球处采用焊盘内导通孔。
6.3.7 电源和接地连接 当接地或电源平面内需
要连接盘时，通常的做法是在阻焊膜覆盖的平面
留下开口以提供对连接盘的访问的入口。当这
些位置需要增加疲劳寿命或热隔离时，可在连
接盘周围蚀刻出月牙形浮雕图形（
见图6-23），
以生成一个MD连接盘。可以使用2个、3个或者
4个轮辐（SMD段可能会被使用）。MD段的布置
应该使SMD段朝向BGA角落，以提供最大的抗
疲劳强度。
6.4 波峰焊接对正⾯BGA的影响
6.4.1 正⾯再流焊 印制板混合技术常见的组装
顺序为首先再流焊接电路板正面的表面贴装封
装，然后再波峰焊接通孔封装（由正面插入）。
对于双面电路板，反面表面贴装元器件
通常在正
面元器件之前贴装，并通过再流焊接或点胶的
方式将它们固定在所需位置。反面元器件如果
没有被点胶固定的话，应该通过波峰焊载具与
波峰隔开。但是在波峰焊接过程中，电路板正面
已再流焊接过的表面贴装元器件也会被加热。
当温度升高到接近焊料合金液相线点时，这种
受热会导致这些元器件的焊点融化。因此，要
注意防止这些元器件的焊点温度达到
液相线温
度。
6.4.2 正⾯再流焊的影响 BGA焊点需要特别注
意，因为它们的焊点在波峰焊接过程中处于受
应力状态。如果这些焊点达到液相线温度（共
晶锡/铅焊料成分为183°C；SAC合金217°C），
那么由于升温过程中导致的热机应变，此时焊
点就存在退润湿或从印制板／封装基板脱离的
潜在风险。因为焊料极其柔软，即使是在接近
液相线温度，当温
度没达到固相线时也会存在
冷焊、退润湿或者焊球变形的风险。
图6-24描述了主板正面BGA器件发生焊球变形
和退润湿的情况。在波峰焊接时，BGA焊点会
达到180°C的峰值温度。BGA焊点比有引线表面
贴装焊点更易出现这些缺陷，因为它们缺少应
变消除。
IPC-7095c-6-21-cn
图6-21 微导通孔⽰例
PCB焊盘
铜层
横截面
图6-22 焊盘内微导通孔的空洞
裂纹
IPC-7095c-6-23-cn
图6-23 接地或电源的BGA连接
MD段
蚀刻成月牙形
开口的平面
铜面
阻焊膜
SMD段
IPC-7095C-C 2013年1月
60