Có Gì Trong Mẫu Đất và Dấu Chân BGA của Bạn

| Created: Tháng Tư 26, 2022 | Updated: Tháng Tám 24, 2024

Nếu bạn xem trong bảng dữ liệu của hầu hết các linh kiện, bạn thường sẽ tìm thấy một mẫu đất đai được khuyến nghị, thường đi kèm với một số thông tin về gói cơ khí và thông tin lắp ráp. Điều này không phải lúc nào cũng đúng với các linh kiện BGA, đặc biệt là các linh kiện có số lượng bóng cao. Có một số lý do cho điều này mà chúng ta có thể suy đoán: số lượng bóng đó có thể quá lớn để đưa vào một trang duy nhất, hoặc nhà sản xuất chỉ mong đợi bạn biết cách tạo mẫu đất đai đó. Đôi khi, mẫu đất đai được khuyến nghị cho gói BGA của nhà sản xuất nằm trong một tài liệu riêng biệt, nhưng bạn sẽ không biết điều này trừ khi bạn đã tìm hiểu kỹ lưỡng.

Nếu bạn đang trong tình huống không tìm thấy footprint cho BGA của mình, và bạn không tìm thấy mẫu đất đai được khuyến nghị, thì chúng tôi có một số hướng dẫn đơn giản bạn có thể theo dõi để giúp đảm bảo lắp ráp chính xác. Có một tiêu chuẩn IPC bạn có thể theo dõi sẽ giúp bạn tạo mẫu đất đai của mình, hoặc bạn có thể sử dụng một trình tạo footprint tự động để tạo mẫu đất đai nếu bạn có phần mềm thiết kế PCB phù hợp.

Tạo Mẫu Đất Đai BGA

Tất cả các footprint PCB đều cần có một mẫu đất để xác định vị trí của các pad. Ngoài kích thước và vị trí của pad, cần phải xem xét đến sự mở rộng của lớp mặt nạ hàn, cũng như việc sử dụng pad SMD hoặc NSMD. Đối với bất kỳ thành phần BGA nào, có bốn thông số quan trọng quyết định cách bạn tạo mẫu đất cho thành phần:

Đường kính pad hạ cánh
Khoảng cách giữa các pad
Kích thước bóng trên thành phần
Sự mở rộng mặt nạ hàn được cho phép/cần thiết (SMD hoặc NSMD)

Khoảng cách giữa các pad và kích thước bóng sẽ quyết định cách tiếp cận bạn tạo mẫu đất BGA cho footprint của mình. Cụ thể, những yếu tố này sẽ quyết định kích thước pad bạn nên đặt vào mẫu đất. Khoảng cách sau đó sẽ quyết định liệu bạn có nên sử dụng pad SMD hay NSMD trong mẫu đất hay không. Đây là một sự cân bằng tinh tế chủ yếu được điều khiển bởi các ràng buộc về gói và lắp ráp, nhưng có một bộ hướng dẫn đơn giản có thể giúp bạn tạo ra một mẫu đất chính xác cho BGA của mình.

Tiêu chuẩn IPC-7351

Tiêu chuẩn IPC-7351 cung cấp hướng dẫn về việc tạo mẫu đất cho các gói thành phần tiêu chuẩn, giúp đảm bảo hiệu suất cao trong quy trình lắp ráp tiêu chuẩn. Những hướng dẫn này là điểm khởi đầu tốt để bạn tạo mẫu đất BGA cho các thành phần của mình. Kích thước pad phụ thuộc vào kích thước bóng trên gói BGA và liệu các bóng có sụp đổ trong quá trình hàn hay không, như được hiển thị dưới đây.

Bóng Sụp Đổ

Đường kính bóng (mm)	Giảm	Mức độ mật độ	Đường kính đất danh nghĩa (mm)	Biến thể đất (mm)
0.75	25%	A	0.55	0.60 đến 0.50
0.65	25%	A	0.50	0.55 đến 0.45
0.60	25%	A	0.45	0.50 đến 0.40
0.55	25%	A	0.40	0.45 đến 0.35
0.50	20%	B	0.40	0.45 đến 0.35
0.45	20%	B	0.35	0.40 đến 0.30
0.40	20%	B	0.30	0.35 đến 0.25
0.35	20%	B	0.30	0.35 đến 0.25
0.30	20%	B	0.25	0.25 đến 0.20
0.25	20%	B	0.20	0.20 đến 0.17
0.20	15%	C	0.17	0.20 đến 0.14
0.17	15%	C	0.15	0.18 đến 0.12
0.15	15%	C	0.13	0.15 đến 0.10

Bi Không Sụp

Đường kính bóng (mm)	Giảm	Mức độ mật độ	Đường kính đất danh nghĩa (mm)	Biến thiên đất (mm)
0.75	15%	A	0.86	0.91 đến 0.81
0.65	15%	A	0.75	0.80 đến 0.70
0.60	15%	A	0.69	0.74 đến 0.64
0.55	15%	A	0.63	0.68 đến 0.58
0.50	10%	B	0.55	0.60 đến 0.50
0.45	10%	B	0.50	0.55 đến 0.40
0.40	10%	B	0.44	0.49 đến 0.39
0.35	10%	B	0.38	0.43 đến 0.33
0.30	10%	B	0.33	0.38 đến 0.28
0.25	10%	B	0.27	0.32 đến 0.22
0.20	5%	C	0.21	0.24 đến 0.18
0.17	5%	C	0.18	0.21 đến 0.15
0.15	5%	C	0.16	0.19 đến 0.13

SMD hay NSMD?

Đối với các khoảng cách bóng lớn hơn (từ 0,5 mm đến 1 mm), bạn sẽ có thể sử dụng tốt bất kỳ miếng đệm NSMD hoặc miếng đệm SMD nào trong mẫu đất của mình. Vẫn sẽ có đủ diện tích có thể hàn trên các miếng đệm để cung cấp độ bám dính. Diện tích miếng đệm lớn hơn được sử dụng cho các BGA này cũng sẽ ngăn miếng đệm bị bong ra khỏi lớp bề mặt nếu quá trình hàn quá nóng. Nếu khoảng cách của bạn gần với 1 mm, bạn có thể thiết lập 0 mil mở rộng mặt nạ hàn và cho phép nhà sản xuất mở rộng dựa trên phán đoán của họ. Ngay cả khi việc mở rộng được giữ ở mức 0 mil, sự không đăng ký sẽ nhỏ đến mức bạn sẽ không giảm đáng kể diện tích có thể hàn.

Ở giá trị khoảng cách 0,5 mm và nhỏ hơn, miếng đệm nên được đặt như một miếng đệm SMD. Lý do là các miếng đệm nhỏ hơn có khả năng bị bong ra nếu chúng trở nên quá nóng. Ngoài ra, mặt nạ hàn xung quanh miếng đệm tạo thành một bức tường ngăn giữ viên hàn lỏng tại chỗ trong quá trình tái hợp. Thiết lập kích thước miếng đệm lớn hơn và sử dụng mở rộng mặt nạ hàn âm để thiết lập diện tích có thể hàn hiển thị trên miếng đệm.

Tăng Tốc Độ Tạo Mẫu Đất BGA

Ngày nay, có nhiều nguồn lực mà bạn có thể tìm kiếm footprint cho các thành phần BGA của mình. Dựa vào kích thước pitch và bóng, thậm chí bạn có thể lấy một footprint BGA có sẵn với số lượng bóng cao hơn bạn cần, sau đó chỉnh sửa nó để có thể sử dụng với thành phần BGA mong muốn của bạn. Nếu bạn là người dùng Altium, bạn có thể tìm thấy footprint BGA của mình trong Bảng Tìm Kiếm Phần Sản Xuất.

Nếu bạn đang làm việc với một thành phần ít phổ biến hoặc một thành phần độc quyền, bạn có thể sử dụng một trình tạo footprint trong phần mềm thiết kế PCB của mình. Trình Hướng Dẫn Footprint Tuân Thủ IPC giúp bạn nhanh chóng tạo một footprint với số lượng bóng cao mà không buộc bạn phải sắp xếp thủ công các pad trong footprint. Bạn có thể thiết lập các đặc điểm quan trọng của mẫu đất như sự mở rộng của lớp mặt nạ hàn, kích thước pad, khoảng cách pad, và kích thước gói trong công cụ này bằng cách cấu hình một số thiết lập. Một số mẫu đất bỏ qua một số pad/bóng, ngay cả trong các BGA có số lượng bóng cao. Một khi bạn tạo ra một mẫu đất BGA tiêu chuẩn cho thành phần của mình, bạn có thể chỉnh sửa nó bằng cách thêm/bỏ bất kỳ pad nào.

PCB footprint generator — *Dễ dàng tạo mẫu chân BGA của bạn với Trình hướng dẫn Tạo Footprint Tuân thủ IPC.*

Mặc dù bạn có thể không cần tạo dấu chân cho mọi linh kiện, nhưng các hướng dẫn trên có thể được sử dụng để kiểm tra dấu chân mà bạn nhận được từ nguồn bên ngoài. Thật không may, không có quy tắc thiết kế PCB chuẩn nào bao gồm những hướng dẫn này, vì vậy bạn phải giải quyết vấn đề này thông qua kiểm tra thủ công, hoặc bạn cần tạo một lớp linh kiện cho các linh kiện có khoảng cách chân nhỏ, áp dụng các quy tắc mở rộng và khoảng cách mặt nạ hàn cần thiết. Theo ý kiến của tôi, bạn nên xem xét từng BGA có khoảng cách chân nhỏ một cách riêng lẻ khi kiểm tra dấu chân.

Nếu bạn muốn đảm bảo rằng mẫu đất BGA của mình cho phép lắp ráp chính xác, hãy sử dụng Trình hướng dẫn Dấu chân Tuân thủ IPC trong Altium Designer®. Việc tạo dấu chân cho các gói linh kiện tiêu chuẩn trong tiện ích này rất dễ dàng trong khi vẫn tuân thủ các tiêu chuẩn IPC. Một khi bạn đã tạo dấu chân PCB của mình và bạn muốn chia sẻ chúng với các cộng sự, nhóm của bạn có thể làm việc cùng nhau thông qua nền tảng Altium 365™. Mọi thứ bạn cần để thiết kế và sản xuất điện tử tiên tiến có thể được tìm thấy trong một gói phần mềm.

Chúng tôi mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện được với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.

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 has an extensive technical background in academia and industry. He currently provides research, design, and marketing services to companies in the electronics industry. Prior to working in the PCB industry, he taught at Portland State University and conducted research on random laser theory, materials, and stability. His background in scientific research spans topics in nanoparticle lasers, electronic and optoelectronic semiconductor devices, environmental sensors, and stochastics. His work has been published in over a dozen peer-reviewed journals and conference proceedings, and he has written 2500+ technical articles on PCB design for a number of companies. He is a member of IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society, and the Printed Circuit Engineering Association (PCEA). He previously served as a voting member on the INCITS Quantum Computing Technical Advisory Committee working on technical standards for quantum electronics, and he currently serves on the IEEE P3186 Working Group focused on Port Interface Representing Photonic Signals Using SPICE-class Circuit Simulators.