Cosa c'è nel tuo schema di contatto e nell'impronta del tuo BGA

Se guardate nei datasheet per la maggior parte dei componenti, troverete spesso un pattern di contatto consigliato, solitamente insieme ad alcune informazioni sul pacchetto meccanico e sull'assemblaggio. Questo non è sempre il caso con i componenti BGA, specialmente quelli con un alto numero di sfere. Ci sono alcune ragioni per cui possiamo speculare su questo: il numero di sfere potrebbe essere semplicemente troppo grande per essere inserito in una singola pagina, o il produttore si aspetta semplicemente che voi sappiate come creare quel pattern di contatto. A volte, il pattern di contatto consigliato per il pacchetto BGA del produttore si trova in un documento separato, ma non lo sapreste a meno che non facciate qualche ricerca.

Se vi trovate in una situazione in cui non potete trovare un footprint per il vostro BGA, e non riuscite a trovare un pattern di contatto consigliato, allora abbiamo alcune semplici linee guida che potete seguire per garantire un assemblaggio accurato. Esiste uno standard IPC che potete seguire per creare i vostri pattern di contatto, oppure potete utilizzare un generatore di footprint automatizzato per creare i vostri pattern di contatto se avete il giusto software di progettazione PCB.

Creazione del Pattern di Contatto BGA

Tutti i footprint PCB necessitano di un pattern di atterraggio per definire la posizione dei pad. Oltre alla dimensione e alla posizione del pad, è necessario considerare l'espansione della maschera di saldatura, così come se utilizzare un pad SMD o NSMD. Per qualsiasi componente BGA, ci sono quattro parametri importanti che determinano come creerai il pattern di atterraggio per il componente:

1. Diametro del pad di atterraggio
2. Passo dei pad
3. Dimensione della sfera sul componente
4. Espansione della maschera di saldatura consentita/obbligatoria (SMD o NSMD)

Il passo dei pad e la dimensione della sfera determineranno l'approccio che adotterai per creare il pattern di atterraggio BGA per il tuo footprint. Specificamente, questi determineranno la dimensione del pad che dovresti inserire nel pattern di atterraggio. Il passo determinerà quindi se dovresti usare pad SMD o NSMD nel pattern di atterraggio. Si tratta di un equilibrio delicato che è principalmente guidato dai vincoli di pacchetto e assemblaggio, ma esiste un semplice insieme di linee guida che può aiutarti a creare un pattern di atterraggio accurato per il tuo BGA.

Standard IPC-7351

La norma IPC-7351 fornisce linee guida sulla creazione di pattern di contatto per pacchetti di componenti standard che aiuteranno a garantire un'elevata resa nei processi di assemblaggio standard. Queste linee guida sono un buon punto di partenza per creare il tuo pattern di contatto BGA per i tuoi componenti. La dimensione del pad dipende dalla dimensione della sfera sul pacchetto BGA e se le sfere si comprimeranno durante la saldatura, come mostrato di seguito.

Sfere Comprimibili

Palline Non Collassabili

SMD o NSMD?

Per passi maggiori delle palle (tra 0,5 mm e 1 mm), probabilmente andrai bene utilizzando sia un pad NSMD che un pad SMD nel tuo schema di contatto. Ci sarà ancora sufficiente area saldabile sui pad per fornire adesione. La maggiore area del pad utilizzata per questi BGA impedirà anche al pad di staccarsi dallo strato superficiale se il processo di saldatura diventa troppo caldo. Se il tuo passo è più vicino a 1 mm, potresti impostare 0 mil di espansione della maschera di saldatura e permettere al fabbricante di espanderla in base al loro giudizio. Anche se l'espansione è lasciata a 0 mil, la disallineazione sarà così piccola che non ridurrai significativamente l'area saldabile.

Con valori di passo di 0,5 mm e inferiori, il pad dovrebbe essere posizionato come un pad SMD. Il motivo è che i pad più piccoli sono più propensi a staccarsi se si surriscaldano. Inoltre, la maschera di saldatura intorno al pad crea una diga che trattiene la sfera di saldatura fusa durante il riflusso. Imposta una dimensione del pad maggiore e usa un'espansione negativa della maschera di saldatura per impostare l'area saldabile visibile sul pad.

Accelerare la Creazione dello Schema di Contatto per BGA

Oggi, esistono diverse risorse dove è possibile trovare footprint per i propri componenti BGA. Basandosi sul pitch e sulle dimensioni delle sfere, è addirittura possibile prendere un footprint BGA esistente con un numero di sfere maggiore di quello necessario e poi modificarlo affinché possa essere utilizzato con il componente BGA desiderato. Se sei un utente di Altium, potresti essere in grado di trovare il tuo footprint BGA nel Pannello di Ricerca Parti del Produttore.

Se stai lavorando con un componente meno comune o proprietario, puoi utilizzare un generatore di footprint nel tuo software di progettazione PCB. Il Wizard per Footprint Conforme IPC ti aiuta a creare rapidamente un footprint con un alto numero di sfere senza costringerti ad arrangiare manualmente i pad nel footprint. Puoi impostare importanti caratteristiche del modello di land come l'espansione della maschera di saldatura, la dimensione del pad, il pitch del pad e la dimensione del pacchetto in questo strumento configurando alcune impostazioni. Alcuni modelli di land omettono alcuni pad/sfere, anche nei BGA con un alto numero di sfere. Una volta generato un modello di land standard BGA per il tuo componente, puoi modificarlo aggiungendo o rimuovendo alcuni dei pad.

Anche se potresti non aver bisogno di creare la tua impronta per ogni componente, le linee guida sopra possono essere utilizzate per controllare le impronte che ricevi da una fonte esterna. Sfortunatamente, non esistono regole standard di progettazione PCB che incorporano queste linee guida, quindi devi affrontare questi aspetti tramite ispezione manuale, oppure devi creare una classe di componenti per i componenti a passo fine che applica le regole richieste di espansione della maschera di saldatura e di distanza. Secondo me, dovresti esaminare individualmente i BGA a passo fine quando controlli le impronte.

Se vuoi assicurarti che il tuo schema di contatti BGA consenta un assemblaggio accurato, usa il Wizard per Impronte Conformi IPC in Altium Designer®. È facile generare impronte per pacchetti di componenti standard rimanendo conformi agli standard IPC con questo strumento. Una volta che hai creato le tue impronte PCB e vuoi condividerle con i tuoi collaboratori, il tuo team può lavorare insieme attraverso la piattaforma Altium 365™. Tutto ciò di cui hai bisogno per progettare e produrre elettronica avanzata si trova in un unico pacchetto software.

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