Co znajduje się w twoim wzorze lądowania i odcisku BGA?

| Utworzono: kwiecień 26, 2022 | Zaktualizowano: sierpień 24, 2024

Jeśli spojrzysz do kart katalogowych większości komponentów, często znajdziesz zalecany wzór lądowania, zazwyczaj obok informacji o obudowie mechanicznej i informacji montażowych. Nie zawsze jest to jednak przypadek z komponentami BGA, szczególnie tymi o wysokiej liczbie kul. Istnieje kilka powodów, dla których można to przypuszczać: liczba tych kul może być po prostu zbyt duża, aby umieścić ją na jednej stronie, lub producent po prostu oczekuje, że będziesz wiedzieć, jak stworzyć ten wzór lądowania. Czasami zalecany wzór lądowania dla obudowy BGA producenta znajduje się w oddzielnym dokumencie, ale nie wiedziałbyś o tym, gdybyś nie poszukał dokładniej.

Jeśli znajdujesz się w sytuacji, w której nie możesz znaleźć śladu dla swojego BGA i nie możesz znaleźć zalecanego wzoru lądowania, mamy kilka prostych wytycznych, które możesz stosować, aby zapewnić dokładny montaż. Istnieje standard IPC, którego możesz się trzymać, aby tworzyć swoje wzory lądowania, lub możesz użyć automatycznego generatora śladów do tworzenia wzorów lądowania, jeśli masz odpowiednie oprogramowanie do projektowania PCB.

Tworzenie wzoru lądowania BGA

Wszystkie obrysy PCB wymagają wzoru lądowania do określenia położenia padów. Oprócz rozmiaru i lokalizacji pada, należy również wziąć pod uwagę rozszerzenie maski lutowniczej, jak również to, czy użyć pada SMD czy NSMD. Dla każdego komponentu BGA istnieją cztery ważne parametry, które określają, jak utworzysz wzór lądowania dla komponentu:

Średnica pada lądowania
Rozstaw padów
Rozmiar kuli na komponencie
Dozwolone/wymagane rozszerzenie maski lutowniczej (SMD lub NSMD)

Rozstaw padów i rozmiar kuli będą określać podejście, jakie przyjmiesz do stworzenia wzoru lądowania BGA dla twojego obrysu. Konkretnie, będą one określać rozmiar pada, który powinieneś umieścić we wzorze lądowania. Rozstaw następnie określi, czy powinieneś użyć padów SMD czy NSMD we wzorze lądowania. Jest to delikatna równowaga, która jest głównie napędzana przez ograniczenia pakietu i montażu, ale istnieje prosty zestaw wytycznych, które mogą pomóc ci stworzyć dokładny wzór lądowania dla twojego BGA.

Standard IPC-7351

Norma IPC-7351 dostarcza wytyczne dotyczące tworzenia wzorców lądowania dla standardowych obudów komponentów, które pomogą zapewnić wysoką wydajność w standardowych procesach montażowych. Te wytyczne są dobrym punktem wyjścia do tworzenia wzorca lądowania BGA dla twoich komponentów. Rozmiar pada zależy od rozmiaru kuli na obudowie BGA oraz od tego, czy kule te zapadną się podczas lutowania, jak pokazano poniżej.

Zapadające się kule

Średnica kuli (mm)	Redukcja	Poziom gęstości	Nominalna średnica lądowania (mm)	Zmienność lądowania (mm)
0.75	25%	A	0.55	0.60 do 0.50
0.65	25%	A	0.50	0.55 do 0.45
0.60	25%	A	0.45	0.50 do 0.40
0.55	25%	A	0.40	0.45 do 0.35
0.50	20%	B	0.40	0.45 do 0.35
0,45	20%	B	0,35	0,40 do 0,30
0,40	20%	B	0,30	0,35 do 0,25
0,35	20%	B	0,30	0,35 do 0,25
0,30	20%	B	0,25	0,25 do 0,20
0,25	20%	B	0,20	0,20 do 0,17
0,20	15%	C	0,17	0,20 do 0,14
0,17	15%	C	0,15	0,18 do 0,12
0,15	15%	C	0,13	0,15 do 0,10

Niezapadające się kule

Średnica kuli (mm)	Redukcja	Poziom gęstości	Nominalna średnica lądu (mm)	Zmienność lądu (mm)
0,75	15%	A	0,86	0,91 do 0,81
0,65	15%	A	0,75	0,80 do 0,70
0,60	15%	A	0,69	0,74 do 0,64
0,55	15%	A	0,63	0,68 do 0,58
0,50	10%	B	0,55	0,60 do 0,50
0,45	10%	B	0,50	0,55 do 0,40
0,40	10%	B	0,44	0,49 do 0,39
0,35	10%	B	0,38	0,43 do 0,33
0,30	10%	B	0,33	0,38 do 0,28
0,25	10%	B	0,27	0,32 do 0,22
0,20	5%	C	0,21	0,24 do 0,18
0,17	5%	C	0,18	0,21 do 0,15
0,15	5%	C	0,16	0,19 do 0,13

SMD czy NSMD?

Dla większych odstępów między kulami (od 0,5 mm do 1 mm) prawdopodobnie wystarczy użyć albo podkładki NSMD, albo SMD w swoim wzorze lądowania. Nadal będzie wystarczająca powierzchnia lutownicza na podkładkach, aby zapewnić przyczepność. Większa powierzchnia podkładki używana dla tych BGA zapobiegnie również oderwaniu się podkładki od warstwy powierzchniowej, jeśli proces lutowania będzie zbyt gorący. Jeśli Twój odstęp zbliża się do 1 mm, możesz ustawić 0 mil ekspansji maski lutowniczej i pozwolić producentowi na jej rozszerzenie według własnego uznania. Nawet jeśli ekspansja zostanie ustawiona na 0 mil, niedopasowanie będzie na tyle małe, że nie zmniejszysz znacząco powierzchni lutowniczej.

Przy wartościach odstępu 0,5 mm i mniejszych, podkładka powinna być umieszczona jako podkładka SMD. Powodem jest to, że mniejsze podkładki są bardziej narażone na oderwanie, jeśli staną się zbyt gorące. Ponadto, maska lutownicza wokół podkładki tworzy tamę, która utrzymuje stopioną kulę lutowniczą na miejscu podczas przepływu. Ustaw większy rozmiar podkładki i użyj negatywnej ekspansji maski lutowniczej, aby ustawić widoczną powierzchnię lutowniczą na podkładce.

Przyspiesz tworzenie wzoru lądowania BGA

Dzisiaj istnieje wiele zasobów, gdzie można znaleźć obrysy dla komponentów BGA. Bazując na rozstawie i rozmiarach kulek, jest nawet możliwe wzięcie istniejącego obrysu BGA z większą liczbą kulek niż potrzebujesz, a następnie modyfikacja tego, aby można było go użyć z pożądanym komponentem BGA. Jeśli jesteś użytkownikiem Altium, możesz być w stanie znaleźć swój obrys BGA w panelu wyszukiwania części producenta.

Jeśli pracujesz z mniej powszechnym komponentem lub komponentem własnościowym, możesz użyć generatora obrysów w swoim oprogramowaniu do projektowania PCB. Kreator Obrysów Zgodnych z IPC pomaga szybko stworzyć obrys z dużą liczbą kulek bez konieczności ręcznego układania padów w obrysie. Możesz ustawić ważne cechy wzoru lądowania, takie jak rozszerzenie maski lutowniczej, rozmiar pada, rozstaw padów i rozmiar obudowy, konfigurując kilka ustawień. Niektóre wzory lądowania pomijają niektóre pady/kulki, nawet w BGA z dużą liczbą kulek. Po wygenerowaniu standardowego wzoru lądowania BGA dla twojego komponentu, możesz go zmodyfikować, dodając/usuwając którykolwiek z padów.

PCB footprint generator — *Łatwo wygeneruj swój wzór lądowania BGA za pomocą Kreatora Zgodnych Obrysów IPC.*

Chociaż może nie będziesz musiał tworzyć własnego śladu dla każdego komponentu, powyższe wytyczne mogą być użyte do sprawdzania śladów, które otrzymujesz z zewnętrznego źródła. Niestety, nie ma standardowych zasad projektowania PCB, które włączałyby te wytyczne, więc musisz je sprawdzać ręcznie, lub musisz stworzyć klasę komponentów dla elementów o małym rozstawie wyprowadzeń, która zastosuje wymagane zasady rozszerzenia maski lutowniczej i zasad odstępów. Moim zdaniem, powinieneś przyjrzeć się indywidualnie BGA o małym rozstawie wyprowadzeń podczas sprawdzania śladów.

Jeśli chcesz mieć pewność, że wzór lądowania BGA umożliwia dokładne montowanie, użyj Kreatora Zgodnych Śladów IPC w Altium Designer®. Łatwo jest generować ślady dla standardowych pakietów komponentów, pozostając zgodnym ze standardami IPC dzięki tej funkcji. Gdy już stworzysz ślady PCB i chcesz się nimi podzielić ze współpracownikami, Twój zespół może współpracować za pośrednictwem platformy Altium 365™. Wszystko, czego potrzebujesz do projektowania i produkcji zaawansowanej elektroniki, można znaleźć w jednym pakiecie oprogramowania.

Dotknęliśmy tylko wierzchołka góry lodowej możliwości, jakie daje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.

What Are PCB Components? Reuse Libraries in Altium 365 How to Create a Symbol How to Create a Footprint Creating a New Component in Altium Designer PCB Component Placement Webinar

About Author

Zachariah Peterson ma bogate doświadczenie techniczne w środowisku akademickim i przemysłowym. Obecnie prowadzi badania, projekty oraz usługi marketingowe dla firm z branży elektronicznej. Przed rozpoczęciem pracy w przemyśle PCB wykładał na Portland State University i prowadził badania nad teorią laserów losowych, materiałami i stabilnością. Jego doświadczenie w badaniach naukowych obejmuje tematy związane z laserami nanocząsteczkowymi, elektroniczne i optoelektroniczne urządzenia półprzewodnikowe, czujniki środowiskowe i stochastykę. Jego prace zostały opublikowane w kilkunastu recenzowanych czasopismach i materiałach konferencyjnych. Napisał ponad 2000 artykułów technicznych na temat projektowania PCB dla wielu firm. Jest członkiem IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society oraz Printed Circuit Engineering Association (PCEA). Wcześniej był członkiem z prawem głosu w Technicznym Komitecie Doradczym INCITS Quantum Computing pracującym nad technicznymi standardami elektroniki kwantowej, a obecnie jest członkiem grupy roboczej IEEE P3186 zajmującej się interfejsem reprezentującym sygnały fotoniczne przy użyciu symulatorów obwodów klasy SPICE.