Essentiële BGA-chip layout-tips voor optimale prestaties

Met de ontwikkeling van chip-verpakkings technologie is BGA (ball grid array) beschouwd als een standaard verpakkingsvorm. Voor chips met honderden pinnen brengt de toepassing van BGA-verpakking enorme voordelen met zich mee.

BGA-chips winnen van QFP (quad flat package) chips wat betreft de vorm van BGA-verpakkingen. BGA-verpakkingen maken de fysieke grootte van chips dramatisch kleiner met soldeerbalarray die periferieleidingen van QFP-chips vervangt, wat vooral duidelijk is wanneer meerdere I/O-pinnen beschikbaar zijn. Het oppervlakteoppervlak van BGA neemt lineair toe met de toename van I/O-pin-aantal, terwijl dat van QFP toeneemt met het kwadraat van I/O-pin-aantal. Als resultaat biedt BGA-verpakking meer fabricagebaarheid aan componenten met meerdere pinnen dan QFP. Over het algemeen varieert I/O-pin-aantal van 250 tot 1089, specifiek bepaald door verpakkings type en grootte. Wat fabricagebaarheid betreft, presteren BGA-chips ook beter dan QFP-chips. De pennen van BGA-verpakkingschips zijn balvormig en verdeeld in 2D-array. Bovendien hebben I/O-pinnen grotere pitch dan QFP en functioneren als harde ballen die niet vervormen door contact. Voor chipfabrikanten is een ander voordeel van BGA-chips de hoge opbrengst. De assemblage-defectratio van BGA-chips is normaal 0,3 ppm tot 5 ppm per pin, wat als vrijwel geen defect kan worden beschouwd.

Dankzij de bovenstaande redenen worden BGA-verpakkingschips wijd toegepast door elektronische assembleurs. De eigenaardige vorm van BGA-verpakkingen leidt echter tot hoger risico op kortsluitingen bij solderen tenzij enkele belangrijke layout-tips in de ontwerpfase worden benut. Dit artikel demonstreert daarom enkele belangrijke layout-regels voor BGA-chips zodat optimale soldeereffect in SMT (surface mount technology) assemblage verkregen kan worden.

Pitch en spacing

Soldeerbal-pitch voor BGA-verpakkingen blijft doorgaans op 50 mil. Om aan de eis van technologie in PCB-fabricageproces te voldoen, moet de afstand tussen doorboorgat en pad-rand ten minste 8 mil zijn en de afstand tussen sporen en pad-rand kan worden verlaagd tot 5 mil tot 6 mil. Het is dus redelijk om pad-grootte van BGA-chips te definiëren tussen 18 mil tot 25 mil en routeringsbreedte tussen BGA-soldeerballen in het bereik van 6 mil tot 8 mil.

Positioneringsmarkering instellen

Omdat BGA-verpakkingen nauwelijks met bloot oog geïnspecteerd kunnen worden en soldeerjoints zelfs niet met bloot oog te zien zijn, moeten nauwkeurige fiducial marks worden ingesteld die compatibel zijn met de eis van assemblage-inspectie, handmatige assemblage en vervanging na herwerk.

Het is gebruikelijk om ofwel twee fiducial marks aan tegenoverliggende hoeken van een BGA-component te plaatsen of twee hoekmarkeringen, zoals afgebeeld in de volgende figuur.

Zowel fiducial marks als hoekmarkeringen worden op de equivalente laag met BGA-verpakkingen geplaatst, namelijk componentlaag. Fiducial marks hebben doorgaans drie vormtypen: vierkant, cirkel en driehoek, wiens grootte varieert van 20 mil tot 80 mil met een gebied zonder soldermasker bedekt van 60 mil. De breedte van hoekmarkeringen ligt in het bereik van 8 mil tot 10 mil, wat de meest nauwkeurige uitlijning voor BGA-pad-graphics biedt.

Conductieve doorboorgaten tussen pads

Over het algemeen moeten doorboorgaten NIET tussen pads worden gerangschikt, met blind via's en buried via's als vervanging. Deze methode leidt echter tot hogere kosten voor PCB-fabricatie. Als doorboorgaten tussen pads moeten worden toegepast, moet soldermaskerolie worden gebruikt om soldeer af te remmen of gaten te vullen of te bedekken om kortsluitingen bij solderen te voorkomen.

Pad

Onder alle pennen van BGA-chips zijn er veel afkomstig van voeding of massa. Als een pad als doorboorgat wordt ontworpen, wordt veel ruimte bespaard voor routing. Dit type ontwerp werkt echter alleen voor reflow soldertechnologie. Bij doorboorgat-assemblagemethode moet doorboorgatvolume compatibel zijn met hoeveelheid soldeerpasta. Zolang die technologie wordt toegepast, vult soldeerpasta het doorboorgat. Zonder dat element buiten beschouwing, zinken soldeerballen in soldeerjoints met geleiding die daalt.

BGA-chip layout is nooit beperkt tot de bovenstaande aspecten en het is bijna onmogelijk voor een enkel artikel alle layout-tips voor BGA-chips te dekken. Naast de bovenstaande items, is BGA-componentlayout ook geassocieerd met de capaciteiten en apparatuurparameters van contractfabrikanten of assembleurs. Bijvoorbeeld: de maximum en minimum bordgrootte die een chipmonteur kan verwerken, kunnen verschillen, wat overeenkomstige ontwerpwijzigingen vereist om compatibel te zijn met verschillende ontwerpeisen. Het is daarom van groot belang om volledige bevestigingen te maken over alles wat betrekking heeft op BGA-chip layout om optimale prestaties van geassembleerde PCB en verder eindproducten te verkrijgen.

PCBCart biedt complete BGA-component layout-adviezen voor uw optimale balans tussen kosten en functies

Vóór echte fabricatie of assemblage zijn herhaalde bevestigingen nodig door ingenieurs van PCBCart. Dat is volledig de moeite waard. Alle bevestigingen gaan voor perfecte matching tussen uw ontwerp, onze fabricagecapaciteiten en onze apparatuurparameters en voor de maximale mate van tijd- en geldbesparing zonder verwachte functies in te boeten. Wilt u nu BGA-component layout-adviezen? Opmerking: ze zijn GRATIS. Probeer een online offerte door op de onderstaande knop te klikken. Wij berekenen uw custom PCB-assemblagekosten.

Nuttige bronnen

• Introductie van BGA-verpakkings technologie
• Factoren die de kwaliteit van BGA-assemblage beïnvloeden
• Toepassing van Surface Mount Technology (SMT) op Ball Grid Array (BGA) verpakkingen
• Effectieve maatregelen voor kwaliteitscontrole op Ball Grid Array (BGA) soldeerjoints
• Vereisten op ontwerpbestanden om efficiënte BGA-assemblage te garanderen
• Hoe een nauwkeurige offerte voor uw BGA-assemblage-eisen te krijgen