【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第67页
裂 ，通 常 发 生 于 角落 焊 球。 因 为 角落 焊 球有 较 大的 应变 率 而 更容 易 失 效 ，在 许 多 情 况 下 元器 件制造 商 将这些 焊 球 用 作 非 关 键 功 能（ CTF ） 。 在 角落 焊 球为 非 关 键 功 能 CTF 的 情 况 下， 这些 焊 球的 相应 位 置 可 设 计为 SMD 连接 盘 。 6.2.3 导体宽度 导体宽度 会 影响 BGA 封 装的 布线 。 导体 越 宽 ，连接 盘…
点形状差异。阻焊膜限定连接盘上的应力集中
会导致可能于贴装表面引发的裂纹。因为铜连
接盘和重叠的阻焊膜有更大的表面区域，阻焊
膜限定连接盘与电路板附着性更好。阻焊膜限
定连接盘的主要缺点是焊点在阻焊膜和焊料交
界处的脆弱性。一些测试表明阻焊膜限定连接
盘的焊点疲劳寿命远小于非阻焊膜限定（MD）
连接盘。采用这种方
法的主要优点是可预防连
接盘从电路板上脱离。连接盘起翘，也被称为坑
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图6-3 ⾦属限定连接盘连接轮廓图
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图6-4 阻焊膜应⼒集中
阻焊膜集中应力
阻焊膜Z轴方向的
热膨胀率比焊球的更大
焊球的横截
面积减少
表6-3 最⼤连接盘与节距的关系
最⼤连接盘尺⼨
BGA节距 焊球尺⼨ 标准焊盘 导通孔 ⼀条线路 两条线路
1.27 0.75 0.50 0.95 0.90 0.65
1.0 0.60 0.45 0.45 0.65 0.40
0.8 0.50 0.40 0.30 0.45 –
0.7 0.40 0.35 0.20 0.35 –
假定：125/125 μm导体和间距
当BGA节距为1.25 mm 和1.0 mm时，导通孔连接盘大小为 0.63 mm
当BGA节距为0.8mm 和0.7 mm时，导通孔连接盘大小为 0.5 mm
所有数值向下取整到 0.05 mm
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图6-2 BGA器件的焊料连接盘
铜焊盘
避开焊盘的阻焊膜
覆盖阻焊膜的互连导通孔
铜焊盘
焊盘上的阻焊膜
图6-5 焊点形状对⽐
阻焊膜限定连接盘（SMD）
阻焊膜限定连接盘（SMD）
存在应力集中
存在应力集中
金属限定连接盘（MD）
金属限定连接盘（MD）
无应力集中
无应力集中
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裂，通常发生于角落焊球。因为角落焊球有较
大的应变率而更容易失效，在许多情况下元器
件制造商将这些焊球用作非关键功能（CTF）。
在角落焊球为非关键功能CTF的情况下，这些焊
球的相应位置可设计为SMD连接盘。
6.2.3 导体宽度 导体宽度会影响BGA封装的
布线。导体越宽，连接盘间用于布线的空间越
小。目前并没有针对SMD连接
盘采用最大导体
宽度建议；然而，连接SMD连接盘的最大导
体宽度为0.2mm。若导体的宽度大于该值，会影
响该位置连接盘转变为SMD连接盘。基于同一
原因，任何SMD连接盘只能连接一条导体。
为了消除尖角，在导体与连接盘连接处应进行
圆角处理。
6.2.4 导通孔尺⼨和位置 导通孔可布在连接
盘图形上的BGA连接盘之间。导通孔连接盘应
该足够小以使导通
孔与其相邻连接盘间能产生
间隙。可采用的导通孔最大尺寸取决于所用连接
盘尺寸和类型（SMD或MD）。推荐使用确定板
厚的最小标准尺寸的导通孔盘／钻头。连接盘
尺寸为0.6mm，钻孔尺寸为0.35mm的导通孔，
在节距为1.5mm和1.27mm的BGA中很常见；同
时连接盘尺寸为0.5mm，钻孔尺寸为0.25mm的
导通孔，则常用于节距为1.0mm和0.75mm的封
装。
为了减小标准尺寸导通孔和连接盘之间发生焊
料桥接的风险，可掩蔽导通孔或让阻焊膜侵入
（覆盖）导通孔连接盘。
导通孔连接盘上覆盖阻焊膜也会降低BGA返工
时狭窄阻焊膜坝脱落的风险。图6-6为已覆盖的
导通孔和阻焊膜坝的图例。某些用阻焊膜和表
面处理组合的掩蔽导通孔可能并不可靠。侵入
孔上的阻焊膜开窗应大到足以使助焊剂和其它
污染物在焊接时排出。在准备用掩蔽或侵入导
通孔时，应咨询电路板制造商的能力。同时也
参考图6-7。
其它BGA连接盘图形上的导通孔选择包括盲孔
和微导通孔。盲孔可用标准钻孔工艺、激光烧
蚀或者通过湿式或干式（等离子）化学的感光
限定等方法来实现。外层和内层依次制备，然
后层压在一起。因为盲孔仅会穿透外层，故采
用尺寸较小的钻头
。但是通常这种方法成本较
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图6-6 好／差的阻焊膜设计
BGA走线和阻焊膜设计
显示焊点的影响
由于不正确的走
线和阻焊膜设计
导致焊料被吸入
导通孔
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高。盲孔可以布置在连接盘之间，但是由于该
盲孔盘尺寸较小，是否将盲孔布置在两连接盘
间的中心并没有那么重要。
微导通孔仅穿透外层，由二次加工实现。标准
微导通孔连接第1层与第2层和／或第n-1层与第n
层。典型的微导通孔连接盘大小为0.3mm，钻孔
尺寸为0.1mm。由于尺寸较小，这种微导通孔实
际上布置于连接盘的中央，唯一能
注意到的影
响是一个小凹痕。设计时可以借助类型VII导通
孔保护概念进行填塞和遮蔽导通孔，以避免出
现凹痕。通过将导通孔直接布置于连接盘上，
外层BGA连接盘之间的空间可只用作布线。
在设计包含盲孔或微导通孔的BGA连接盘图形
之前，相关人员应与电路板制造商联络以确定
相关选项和规则。
6.3 出线和布线策略 与外围引线封装不同，
BGA
焊点不容易全部在外层访问，尤其是对于
大尺寸、全栅阵列的BGA封装，可能需要增加
额外层将信号从封装中间的底下引出。
例如，一个节距为 1.27mm， 引脚数为 357的
PBGA，为角落不带焊球19x19的全栅阵列。如
果使用尺寸为0.63mm的连接盘，则连接盘之间
可供布线的间距仅为0.63mm。在这种情况下，
只能允许在连接盘间布置一条宽度为0.2mm的导
体，即封
装只有最外两排引脚（共计136个）可
通过外层将其导出。剩下的引脚（共计221个）
需要连接导通孔并通过其它信号层将其引出。
如果导体宽度和间距均为125μm，连接盘之间可
布置两条导体，于是最外三排的引脚（共计192
个）可通过外层引出，剩余的引脚（共计165个）
则需要借助导通孔将其引出。
随着BGA、FBGA和CSP封装的节距的变小，电
路板的
导通孔图形需要更为严格的外形控制。
扇出图形对电源应显示出特有的十字。由于电
源间隙的原因，当BGA扇出时没有使用十字图
形，就发生电源隔离的情况，而在内部电源引
脚的周围形成了围墙。这种十字图形也为内部
或交叉的BGA网络布线留下余地（见图6-8）。
成功的BGA扇出包括：
•只
要可能，坚持布局网格与扇出网格对齐
• 在布线时保护BGA扇出导通孔
• 合适的导通孔和连接盘尺寸
BGA扇出的一种可替代方法是不扇出BGA最外
两排/列引脚。对于最外两排，可允许布线工具
以宽松的距离规则布置“扇出”导通孔。最外
两排宽松的扇出可在BGA周围形成双排直插图
形状（dip-like）
，可由自动成形机来完成。双排
直插图形和BGA图形的间距使得非BGA网可以
在不需要通过内部BGA扇出图形的情况下跨过
BGA区域。这种方法可在BGA电路板布线出现
问题时进行尝试。
为了便于布线，电源和接地引线可以布置在阵
列图形的中心，这样它们可以与导通孔直接相
连接而不会干扰到封装外围边缘的布线。
球栅阵列可为方形或矩形。方形阵列的
行数与
列数相等。图6-9所示为4×4的方形阵列。
矩形阵列的行数与列数不相等。图6-10所示为
4×5的矩形阵列。
图6-7 ⾦属限定连接盘⽰例
图6-8 象限狗⾻BGA图形
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