【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第69页

阵列可完全填充焊球，也可在某些位置不填充。图 6-1 1 所示为中间一列未使用、空白或空缺的 4 × 5 矩形阵列。图 6-12 所示为 4 × 4 方形阵列中有一些位置焊球缺失、空白或空缺。从外侧焊球扇出导体到周边与外界互连相对来说并不十分重要。但是阵列内部的焊球必须要从外围焊球之 …

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

IPC-7095C-C 2013年1月

阵列可完全填充焊球，也可在某些位置不填充。

图6-11所示为中间一列未使用、空白或空缺的

4×5矩形阵列。

图6-12所示为4×4方形阵列中有一些位置焊球缺

失、空白或空缺。

从外侧焊球扇出导体到周边与外界互连相对来

说并不十分重要。但是阵列内部的焊球必须要

从外围焊球之间走线。

随着阵列尺寸的增加，由阵列中间焊

球引出越

来越多的导体需布线在焊球之间以连接外界。

对于基板设计者来说重要的是，知道在相邻焊

球间距中能容纳的预期导体数量，以便确定导

体的宽度和导体间的间距。这条信息有助于模

拟信号完整性以确保它们应用的成功。

在简单的r×c阵列中，每个出口的导体数量C可

通过下述关系式给出，式中r和c分别代表给

定阵

列的行数和列数，d代表阵列的空白位置数。

[(r-2)(c-2)]-d

2(r+c-2)

假使上述等式给出的C为整数，则相邻焊球之间

每阵列出口需要容纳C条导体。如果C为分数，

那么一些出口包含的导体数向下取C的整数值，

剩余则向上取C的整数值。

阵列中的焊球也可以对角线形式的散状分布。

图6-13中为5×5散布阵列示例。

下述关系式可用于确定散布阵列中每个出口所

含导体数。

[(r-2)(c-2)+(r-1)(c-1)]-d

2(r+c-2)

如果C为分数，则将其向下取整会得到某些相邻

焊球间所需布置较少导体数目，若向上取整则

可得到剩下的相邻焊球间所需布置的较大导体

数目。该分数给出了两个数所占的比例。

IPC-7095c-6-9

图6-9 ⽅形阵列

IPC-7095c-6-10

图6-10矩形阵列

IPC-7095c-6-11

图6-11 焊球空缺阵列

IPC-7095c-6-12

图6-12 焊球缺失⽅形阵列

2013年1月 IPC-7095C-C

焊料连接盘和导通孔连接盘的尺寸也会影响BGA

封装的布线的能力。1.27mm节距，大小为0.8mm

的焊料连接盘剩下的连接盘间距仅0.5mm可供布

线。为了能够在焊料连接盘间布置两条导体，

需要使用宽度/间距规格为100/100μm的导体。

但是，如果使用大小为0.6mm的焊料连接盘，此

时在连接盘间可布置宽度和间距为125μm的两条

导体。

由于密节距BGA（节距小于等于1.0mm）的焊

料连接盘

间距较小，需要采用更小的导通孔盘

和钻孔尺寸。随着钻孔尺寸减少，允许加工的

最大电路板厚度也会随之减少。这会迫使电路

板设计人员减少电路板层数或者减少层与层之

间的介质厚度。

如果使用微导通孔，可能要强制印制电路板的

外两层作为信号层。

6.3.1 出线策略表6-4中提供了一些完整阵列

的出线策略。

为适应0.25mm节距面阵列 I/O连接盘的倒装芯

片

，BGA封装基板的正面需要有节距为0.25mm

的键合连接盘，反面焊球节距为1.27或1.00mm。

这些对应的连接盘必须要通过BGA封装基板

（高密度微电路板）线路和层间导通孔或镀覆

孔来互相连接。在BGA基板正面，两个相邻键

合连接盘之间可能有一根或多根互连导体。这

样做是为了连接内部多排I/O盘至导通孔或镀覆

孔，并最终

与反面的焊球互连。即便采用表面

再分配层设计，也必须采用非常激进的布线规

则。（见图6-14）

对于要求有1700引脚的高性能芯片，具有密度极

高连线层的BGA是必要的。这种BGA的本体尺

寸为50mm，其中间位置很有可能有焊球空置。

关于节距，该BGA基板需要有1.00mm的导通孔

和焊球节距，使其可适应焊球分布密度达到每

平方厘米100个I/O

。

IPC-7095c-6-13

图6-13 散布阵列

表6-4 全阵列出线策略

全阵列器件

节距(mm) 标称焊球直径(mm) 表层⾛线狗⾻通孔狗⾻微导通孔焊盘上微导通孔

1.27 0.75 Y Y Y Y

1.0 0.45 – 0.6 Y Y Y Y

0.8 0.3 – 0.5 Y Y Y Y

0.75 0.3 – 0.45  H，SY Y

0.65 0.3 – 0.4   Y Y

0.5 0.3    Y

注：

详细的布线通道宽度见表6-5至6-7

通孔钻孔和连接盘尺寸假设条件见表6-8至6-10

Y = Yes ，具有“标准”板制造能力和标准连接盘尺寸

H =需要高电路板制造能力

S =需要缩减连接盘尺寸

 = 对于业界标准设计和工艺不适合

IPC-7095C-C 2013年1月