【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第7页
⽬录 1 范围 ........................................................................... 1 1.1 目的 ..................................................................... 1 1.2 意图 ................................................…
Guy Ramsey,R&DAssembly
Teresa Rowe, AAI Corporation
Robert Rowland, RadiSys Corporation
Manny Sanchez, Boeing Company
Christopher Sattler, AQS - All Quality
& Services, Inc.
Martin Scionti, Raytheon Missile
Systems
Sundar Sethuraman, Jabil Circuit, Inc.
Gilbert Shelby, Raytheon Systems
Company
Jeff Shubrooks, Raytheon Company
Dana Smith, Lockheed Martin
Missiles & Fire Control
Vern Solberg, Solberg Technical
Consulting
Kerry Spencer, Lockheed Martin
Missile & Fire Control
Gregg Stearns, Emerson Climate
Technologies- Retail Solutions
Kristen Troxel, Hewlett-Packard
Company
Sharon Ventress, U.S. Army Aviation
& Missile Command
Joe Vo, Broadcom Corporation
Bill Vuono, Raytheon Company
Girish Wable, Jabil Circuit, Inc. (HQ)
Clint Wenthur, Plexus Manufacturing
Solutions - eenah 1
Dewey Whittaker, Honeywell Inc. Air
Transport Systems
Bob Willis, The SMART Group
Linda Woody, Lockheed Martin
Missile & Fire Control
Fonda Wu, Raytheon Company
Michael Yuen, Foxconn
CMMSG-VPD
Gil Zweig, Glenbrook Technologies
Inc.
要特别感谢下⾯的个⼈，正是他们的奉献才使得这个项⽬得以成功。此处我们想强调的是那些为本标准的发展做出
了重⼤贡献的个⼈。
Dudi Amir, Intel Corporation
Raiyomand Aspandiar, Intel
Corporation
Elizabeth Benedetto, Hewlett-Packard
Company
Scott Buttars, Intel Corporation
Michael Green, Lockheed Martin
Space Systems Company
David Hillman, Rockwell Collins
Bruce Hughes, U.S. Army Aviation &
Missile Command
Jennie Hwang, H-Technologies Group
Karen McConnell, orthrop
Grumman Corporation
Ray Prasad, Ray Prasad Consultancy
Group
Jagadeesh Radhakrishnan, Intel
Corporation
Robert Rowland, RadiSys Corporation
Vern Solberg, Solberg Technical
Consulting
Kristen Troxel, Hewlett Packard
Company
Linda Woody, Lockheed Martin
Missile & Fire Control
封⾯和封底照⽚由Wavelength Electronics and euralynx提供。
参与IPC-7095C中⽂版开发的5-21fC技术组成员：
李建江（主席）
任康
陈彦奇
邓奋
杨振英
肖慧
贺光辉
袁杰
徐朝晨
黄志宏
章阳春
王丽荣
潘祥虎
陈吉
刘枫
刘佳毅
雷红慧
梁靖民
项羽
殷国良
赵旸
上海忠麟电子企业有限公司
中航工业西安航空计算技术研究所
德凯宜特(昆山)检测有限公司
福特汽车工程研究（南京）有限公司
深圳市美信检测技术股份有限公司
工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)
工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)
上海快贴电子有限公司
四会富士电子科技有限公司
兢陆电子(昆山)有限公司
东莞爱电电子有限公司
北京鹏瑞中联科技有限公司
株洲中车时代电气股份有限公司
株洲中车时代电气股份有限公司
深南电路股份有限公司
杭州华三通信技术有限公司
欣强电子清远有限公司
捷普电子(广州)有限公司
深圳市同方电子新材料有限公司
北京航星科技有限公司
北京航星科技有限公司
IPC-7095C-C 2013年1月
iv
⽬录
1 范围 ........................................................................... 1
1.1 目的 ..................................................................... 1
1.2 意图 ..................................................................... 1
2 适⽤⽂件 ................................................................... 1
2.1 IPC ....................................................................... 1
2.2 JEDEC ................................................................. 2
3 标准选择和BGA实施管理 ...................................... 2
3.1 基础架构说明 ..................................................... 3
3.1.1 关于连接盘图形和电路板的考量 ..................... 3
3.1.2 技术比较 ............................................................. 5
3.1.3 组装设备影响 ..................................................... 7
3.1.4 模板要求 ............................................................. 8
3.1.5 检验要求 ............................................................. 8
3.1.6 测试 ..................................................................... 8
3.2 投放市场准备 ..................................................... 9
3.3 方法 ..................................................................... 9
3.4 工艺步骤分析 ..................................................... 9
3.5 BGA的局限性和问题 ......................................... 9
3.5.1
外观检验 ............................................................. 9
3.5.2
湿敏性 ............................................................... 10
3.5.3
热非平衡BGA设计 ........................................... 10
3.5.4
返工 ................................................................... 11
3.5.5
成本 ................................................................... 11
3.5.6
可获得性
........................................................... 12
3.5.7
BGA中的空洞 ................................................... 12
3.5.8
焊盘坑裂 ........................................................... 12
3.5.9
标准化问题 ....................................................... 12
3.5.10
可靠性问题 ....................................................... 13
3.5.11
无铅技术的驱动力 ........................................... 13
4 元器件考量 ............................................................. 14
4.1
半导体封装的比较及驱动因素 ....................... 14
4.1.1
封装特点比较 ................................................... 14
4.1.2
BGA封装驱动因素 ........................................... 15
4.1.3
成本问题 ........................................................... 15
4.1.4
元器件操作 ....................................................... 15
4.1.5
热性能 ............................................................... 15
4.1.6
空间 ................................................................... 17
4.1.7
电性能 ............................................................... 17
4.1.8
机械性能 ........................................................... 17
4.2 BGA封装中的芯片安装 ................................... 17
4.2.1 金属线键合 ....................................................... 17
4.2.2 倒装芯片 ........................................................... 18
4.3 标准化 ............................................................... 19
4.3.1 BGA行业标准 ................................................... 19
4.3.2 焊球节距 ........................................................... 20
4.3.3 BGA封装外形 ................................................... 21
4.3.4 焊球尺寸关系 ................................................... 21
4.3.5 叠装BGA ........................................................... 21
4.3.6 共面度 ............................................................... 22
4.4 关于元器件封装形式的考虑 ........................... 22
4.4.1 焊球合金 ........................................................... 23
4.4.2 焊球连接工艺 ................................................... 23
4.4.3 陶瓷BGA ........................................................... 24
4.4.4 陶瓷柱栅阵列 ................................................... 25
4.4.5 载带球栅阵列 ................................................... 25
4.4.6 多芯片封装 ....................................................... 26
4.4.7 系统级封装（SiP） .......................................... 26
4.4.8 3D折叠封装技术 .............................................. 27
4.4.9 焊球堆叠，封装叠装 ....................................... 27
4.4.10 折叠和堆叠的封装组合 ................................... 27
4.4.11 叠装封装 ........................................................... 28
4.4.12 多芯片封装的优势 ........................................... 28
4.4.13 极密节距阵列封装解决方案 ........................... 28
4.5
BGA连接器
和插座 ........................................... 29
4.5.1
BGA连接器材料考量 ....................................... 29
4.5.2
BGA连接器的连接考量 ................................... 29
4.5.3
BGA材料和插座类型 ....................................... 29
4.5.4
BGA插座连接考量 ........................................... 31
4.6
BGA构造材料 ................................................... 31
4.6.1
基板材料类型 ................................................... 31
4.6.2
基板材料性质 ................................................... 32
4.7
BGA封装设计考量 ........................................... 33
4.7.1
电源和接地层 ................................................... 33
4.7.2
信号完整性 ....................................................... 33
4.7.3
封装内置散热片 ............................................... 33
4.8
BGA封装的接收标准和运输方式 ................... 34
4.8.1
焊球缺失 ........................................................... 34
4.8.2
焊球空洞 ........................................................... 34
4.8.3
焊球连接完整性 ............................................... 34
4.8.4
封装和焊球共面度
........................................... 35
2013年1月 IPC-7095C-C
v
4.8.5 湿度敏感度（烘烤、贮存、操作、
再烘烤） ........................................................... 36
4.8.6 运输媒介（载带、托盘、管） ....................... 36
4.8.7 焊球合金 ........................................................... 36
5 印制板及其它安装结构 ......................................... 36
5.1 安装结构类型 ................................................... 36
5.1.1 有机树脂系统 ................................................... 36
5.1.2 无机结构 ........................................................... 36
5.1.3 分层（多层、顺序或积层） ........................... 37
5.2 安装结构性质 ................................................... 37
5.2.1
树脂系统 ........................................................... 37
5.2.2
增强材料 ........................................................... 38
5.2.3
层压板材料性质 ............................................... 38
5.3
表面处理 ........................................................... 40
5.3.1
热风焊料整平（HASL） ................................. 40
5.3.2
有机表面保护（可焊性有机保护）OSP膜 .... 40
5.3.3
贵金属涂层 ....................................................... 41
5.4
阻焊膜 ............................................................... 45
5.4.1
湿膜和干膜阻焊膜 ...........................................
45
5.4.2
感光阻焊膜 ....................................................... 46
5.4.3
喷射式阻焊膜 ................................................... 46
5.4.4 阻焊膜涂覆时印制板对拼板胶
片的对位 ........................................................... 46
5.4.5
导通孔保护 ....................................................... 46
5.5
散热器结构整合（例：金属芯电路板） ....... 47
5.5.1
层压顺序 ........................................................... 47
5.5.2
热传递途径 ....................................................... 47
6 印制电路板组装设计考量 ..................................... 49
6.1
元器件放置和间隙 ........................................... 49
6.1.1
贴装要求 ........................................................... 49
6.1.2
维修/返工要求 ................................................. 49
6.1.3
整体布局 ........................................................... 50
6.1.4 对准图例（丝印、铜制标志、
引脚1标识符） ................................................. 50
6.2
连接位置（连接盘图形和导通孔） ............... 50
6.2.1
大/小连接盘比较及其对布线的影响 ............. 50
6.2.2 阻焊膜限定与金属限定连接
盘设
计的比较 ...........................................................
51
6.2.3
导体宽度 ........................................................... 53
6.2.4
导通孔尺寸和位置 ........................................... 53
6.3
出线和布线策略 ............................................... 54
6.3.1
出线策略 ........................................................... 56
6.3.2
表面导体细节 ................................................... 57
6.3.3 狗骨导通孔细节 ............................................... 57
6.3.4 机械应变设计 ................................................... 57
6.3.5 未遮蔽焊盘内导通孔及其对可靠性的影响 ... 58
6.3.6 密节距BGA焊盘中微导通孔策略 ................... 59
6.3.7 电源和接地连接 ............................................... 60
6.4 波峰焊接对正面BGA的影响 ........................... 60
6.4.1 正面再流焊 ....................................................... 60
6.4.2 正面再流焊的影响 ........................................... 60
6.4.3 避免正面再流的方法 ....................................... 61
6.4.4 无铅电路板的正面再流 ................................... 63
6.5 可测试性和测
试点的访问 ...............................
63
6.5.1 元器件测试 ....................................................... 63
6.5.2 测试和老化过程中对焊球的损伤 ................... 63
6.5.3 裸板测试 ........................................................... 64
6.5.4 组件测试 ........................................................... 65
6.6 其它可制造性设计问题 ................................... 67
6.6.1 在制板／拼托板设计 ....................................... 67
6.6.2 中间制程/最终产品测试附连板 ..................... 67
6.7
散热管理 ........................................................... 68
6.7.1
传导 ................................................................... 69
6.7.2
辐射 ................................................................... 69
6.7.3
对流 ................................................................... 69
6.7.4
散热界面材料 ................................................... 69
6.7.5
BGA散热片连接方法 ....................................... 71
6.8
文件和电子数据传递 ....................................... 72
6.8.1
图纸要求 ........................................................... 73
6.8.2
设备信息通讯协议 ........................................... 73
6.8.3
规范 ................................................................... 74
7 印制电路板上的BGA组装 .................................... 74
7.1
SMT组装工艺 ...................................................
74
7.1.1
焊膏及其施加 ................................................... 74
7.1.2
元器件贴装影响 ............................................... 77
7.1.3
贴装视觉系统 ................................................... 77
7.1.4
再流焊及曲线 ................................................... 77
7.1.5
材料问题 ........................................................... 82
7.1.6
汽相 ................................................................... 82
7.1.7
清洗与免清洗 ................................................... 83
7.1.8
封装间隙高度 ................................................... 84
7.2
SMT后工艺 ....................................................... 84
7.2.1
敷形涂覆 ........................................................... 84
7.2.2
底部填充和粘合剂的使用 ............................... 84
7.2.3
印制板和模块的分板 ....................................... 89
7.3
检测技术 ........................................................... 89
IPC-7095C-C 2013年1月
vi