Что находится в вашем шаблоне и отпечатке BGA

| Создано: 26 Апреля, 2022 | Обновлено: 24 Августа, 2024

Конфигурация контактных площадок BGA и отпечаток BGA

Если вы посмотрите в технические описания большинства компонентов, то часто найдете рекомендуемый шаблон площадок, обычно наряду с информацией о механическом корпусе и сборке. Однако это не всегда так с компонентами BGA, особенно с компонентами с высоким количеством шариков. Можно предположить несколько причин этого: возможно, количество шариков слишком велико, чтобы поместить их на одну страницу, или производитель просто ожидает, что вы знаете, как создать такой шаблон площадок. Иногда рекомендуемый шаблон площадок для корпуса BGA от производителя находится в отдельном документе, но вы не узнаете об этом, если не проведете некоторое исследование.

Если вы оказались в ситуации, когда не можете найти посадочное место для вашего BGA и не можете найти рекомендуемый шаблон площадок, то мы предлагаем несколько простых рекомендаций, которые помогут обеспечить точную сборку. Существует стандарт IPC, которому вы можете следовать для создания ваших шаблонов площадок, или вы можете использовать автоматизированный генератор посадочных мест для создания ваших шаблонов площадок, если у вас есть подходящее программное обеспечение для проектирования печатных плат.

Создание шаблона площадок BGA

Все посадочные места для печатных плат требуют определения расположения контактных площадок. Помимо размера и расположения площадок, необходимо учитывать расширение маски при пайке, а также выбор между SMD или NSMD площадками. Для любого компонента BGA существуют четыре важных параметра, которые определяют, как вы будете создавать посадочное место для компонента:

Диаметр посадочной площадки
Шаг площадок
Размер шарика на компоненте
Допустимое/требуемое расширение маски при пайке (SMD или NSMD)

Шаг площадок и размер шарика определят подход, который вы выберете для создания посадочного места BGA на вашем чертеже. В частности, они определят размер площадки, который вы должны включить в посадочное место. Затем шаг определит, следует ли использовать SMD или NSMD площадки в посадочном месте. Это все тонкий баланс, который в первую очередь определяется ограничениями упаковки и сборки, но существует простой набор рекомендаций, который может помочь вам создать точное посадочное место для вашего BGA.

Стандарт IPC-7351

Стандарт IPC-7351 предоставляет рекомендации по созданию контактных площадок для стандартных типов компонентов, которые помогут обеспечить высокий уровень качества в стандартных процессах сборки. Эти рекомендации являются хорошей отправной точкой для создания вашего BGA контактного рисунка для ваших компонентов. Размер площадки зависит от размера шарика на корпусе BGA и от того, будут ли шарики сжиматься во время пайки, как показано ниже.

Сжимающиеся шарики

Диаметр шарика (мм)	Уменьшение	Уровень плотности	Номинальный диаметр площадки (мм)	Вариация площадки (мм)
0.75	25%	A	0.55	0.60 до 0.50
0.65	25%	A	0.50	0.55 до 0.45
0.60	25%	A	0.45	0.50 до 0.40
0.55	25%	A	0.40	0.45 до 0.35
0.50	20%	B	0.40	0.45 до 0.35
0.45	20%	B	0.35	0.40 до 0.30
0.40	20%	B	0.30	0.35 до 0.25
0.35	20%	B	0.30	0.35 до 0.25
0.30	20%	B	0.25	0.25 до 0.20
0.25	20%	B	0.20	0.20 до 0.17
0.20	15%	C	0.17	0.20 до 0.14
0.17	15%	C	0.15	0.18 до 0.12
0.15	15%	C	0.13	0.15 до 0.10

Нескладывающиеся шарики

Диаметр шарика (мм)	Уменьшение	Уровень плотности	Номинальный диаметр площадки (мм)	Вариация площадки (мм)
0.75	15%	A	0.86	0.91 до 0.81
0.65	15%	A	0.75	0.80 до 0.70
0.60	15%	A	0.69	0.74 до 0.64
0.55	15%	A	0.63	0.68 до 0.58
0.50	10%	B	0.55	0.60 до 0.50
0.45	10%	B	0.50	0.55 до 0.40
0.40	10%	B	0.44	0.49 до 0.39
0.35	10%	B	0.38	0.43 до 0.33
0.30	10%	B	0.33	0.38 до 0.28
0.25	10%	B	0.27	0.32 до 0.22
0.20	5%	C	0.21	0.24 до 0.18
0.17	5%	C	0.18	0.21 до 0.15
0.15	5%	C	0.16	0.19 до 0.13

SMD или NSMD?

Для больших шагов шариков (от 0,5 мм до 1 мм) вам, скорее всего, будет достаточно использовать либо площадку NSMD, либо площадку SMD в вашем узоре для посадки. Площадь для пайки на площадках все еще будет достаточной для обеспечения адгезии. Большая площадь площадки, используемая для этих BGA, также предотвратит отслаивание площадки от поверхностного слоя, если процесс пайки будет слишком горячим. Если ваш шаг ближе к 1 мм, вы можете установить расширение маски пайки 0 мил и позволить производителю увеличить его на свое усмотрение. Даже если расширение оставить на уровне 0 мил, неточность регистрации будет настолько мала, что вы не значительно уменьшите площадь для пайки.

При шаге 0,5 мм и меньше площадка должна быть размещена как площадка SMD. Причина в том, что меньшие площадки более склонны к отслаиванию, если они сильно нагреются. Кроме того, маска пайки вокруг площадки создает барьер, который удерживает расплавленный шарик припоя на месте во время переплава. Установите больший размер площадки и используйте отрицательное расширение маски пайки, чтобы задать видимую площадь для пайки на площадке.

Ускорьте создание узора для посадки BGA

Сегодня существует несколько ресурсов, где вы можете найти посадочные места для ваших компонентов BGA. Исходя из шага и размеров шариков, даже возможно взять существующее посадочное место BGA с большим количеством шариков, чем вам нужно, а затем модифицировать его так, чтобы оно могло быть использовано с вашим желаемым компонентом BGA. Если вы пользователь Altium, вы можете найти посадочное место для вашего BGA в панели поиска производителей.

Если вы работаете с менее распространенным компонентом или собственным компонентом, вы можете использовать генератор посадочных мест в вашем программном обеспечении для проектирования печатных плат. Мастер создания посадочных мест, соответствующих стандарту IPC, помогает вам быстро создать посадочное место с большим количеством шариков, не заставляя вас вручную располагать контактные площадки в посадочном месте. Вы можете установить важные характеристики узора контактных площадок, такие как расширение маски припоя, размер площадки, шаг площадок и размер корпуса, настроив несколько параметров в этом инструменте. Некоторые узоры контактных площадок опускают некоторые площадки/шарики, даже в BGA с большим количеством шариков. После того, как вы сгенерируете стандартный узор контактных площадок BGA для вашего компонента, вы можете модифицировать его, добавляя или удаляя любые из площадок.

PCB footprint generator — *Легко создайте ваш BGA ленд-паттерн с помощью Мастера создания отпечатков в соответствии с IPC.*

Хотя вам может и не понадобиться создавать собственный посадочный место для каждого компонента, приведенные выше рекомендации можно использовать для проверки посадочных мест, полученных из внешних источников. К сожалению, нет стандартных правил проектирования печатных плат, которые включали бы эти рекомендации, поэтому вам придется проводить эту проверку вручную, или вам нужно создать класс компонентов для компонентов с мелким шагом, который будет применять необходимые правила расширения маски пайки и правила очистки. На мой взгляд, при проверке посадочных мест следует внимательно рассматривать BGA с мелким шагом по отдельности.

Если вы хотите убедиться, что ваша схема расположения контактных площадок BGA обеспечивает точную сборку, используйте Мастер создания посадочных мест в соответствии с IPC в Altium Designer®. В этом инструменте легко генерировать посадочные места для стандартных типов компонентов, оставаясь при этом в соответствии со стандартами IPC. Как только вы создадите посадочные места для своих печатных плат и захотите поделиться ими с коллегами, ваша команда сможет совместно работать через платформу Altium 365™. Все, что вам нужно для проектирования и производства передовой электроники, можно найти в одном программном пакете.

Мы только начали раскрывать возможности использования Altium Designer на Altium 365. Начните вашу бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 уже сегодня.

Какие компоненты применяются в печатных платах? Многократное использование библиотек в Altium 365 Как создать символ Как создать посадочное место Создание нового компонента в Altium Designer Вебинар по размещению компонентов на печатных платах

Об авторе

Закарайа Петерсон (Zachariah Peterson) имеет обширный технический опыт в научных кругах и промышленности. До работы в индустрии печатных плат преподавал в Портлендском государственном университете. Проводил магистерское исследование на хемосорбционных газовых датчиках, кандидатское исследование – по теории случайной лазерной генерации. Имеет опыт научных исследований в области лазеров наночастиц, электронных и оптоэлектронных полупроводниковых приборов, систем защиты окружающей среды и финансовой аналитики. Его работа была опубликована в нескольких рецензируемых журналах и материалах конференций, и он написал сотни технических статей блогов по проектированию печатных плат для множества компаний.

Больше материалов от Закарайа Петерсон