高密BGA器件的设计方法

一、BGA 的概述:

90 年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI、VLSI、ULSI相继出现，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路封装要求更加严格，I/O 引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足发展的需要，在原有封装品种基础上，又增添了新的品种——球栅阵列封装，简称 BGA(Ball Grid Array Package)。 设计工程师在设计 BGA器件时将会面临很多问题，布局和布线设计的瓶颈、设计的工艺是否能与加工企业相互匹配、设计 BGA 焊盘是否容易导致虚焊或容易短接、设计的规划是否导致成本上涨等。

二、高密 BGA 器件的设计方法:

● BGA 封装要求

● BGA 布局要求

● BGA 布线要求

● 0.5MM BGA 设计案例

三、BGA 焊盘大小设置：

焊盘直径 = 焊点中心间距/2

例：BGA1.0mm PAD=0.5mm

四、BGA 焊盘阻焊设置：

BGA 焊盘阻焊直径 = BGA 焊盘直径+4mil

例如：焊盘=20mil 焊盘阻焊=24mil

五、BGA 过孔定义：

★通孔(through via)：穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位

孔。

★盲孔(blind via)： 位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线

路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。

★埋孔(buried via)： 位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。

六、孔铜厚度：国标和 IPC 二级 孔铜厚在常规 20um 。

IPC 三级和军品 孔铜 25um

使用时一般电流额降 30%-70%去评估，即 1.84A 保守按一个孔过 0.6A，评估不超过 1.3A。

关于过孔寄生电容这参数，我个人认为是过孔越小寄生电容越小，越适合用于高速信号。

七、BGA 过孔大小设置:

BGA 过孔焊盘直径 = BGA 焊盘中心间距/2 BGA 过孔孔径 = 过孔焊盘直径/2

例：BGA1.27mm Via Pad = 24mil Via hole = 12mil

BGA1.0mm Via Pad = 20mil Via hole = 10mil

BGA0.8mm Via Pad = 16mil Via hole = 8mil

≤BGA0.5mm 需采用埋盲孔.

八、注意点：

1, 过孔的高度（板厚）与孔径比≤12：1

2, BGA 内部过孔需要覆盖绿油，切勿阻焊开窗!

九、BGA 布局方面要求：

★为了使 BGA 更好的返修，BGA 四周 3MM 内建议不要摆放元器件。

十、★一般情况下面 BGA 器件不建议放置背面；当背面有 BGA 或面阵列器件时，不能在

正面面阵列器件 3mm 禁布区的投影范围内。

十一、 BGA 布局要求:

★ 为了使 BGA 电源滤波和储能效果最佳，建议 BGA 四周各摆放 22uf 以上坦电容。

BGA 布线方面要求：

优秀的 Fanout 特色：

▶ 能够为布线提供更好的通道。

▶ 能够防止割断地/电源平面、保证通流能力。

▶ 能够抑制 PI、EMC 等问题的发生。

▶ 能够更容易添加 ICT 测试点，进一步提高测试点的覆盖率。

十二、BGA 布线基本要求：

▶ 将 BGA 由中心以十字划分，VIA 分别朝左上、左下、右上、右下方向打。

▶ 线要保证在两焊盘正中间引出，不要偏移某焊盘。

▶ 差分信号两端需完全并行走线引入 BGA 管脚内。

▶ BGA 内过孔的反盘不易过大，否则影响电源铜箔通道面积。

▶ 以辐射型态向外拉出，避免在内部回转。

BGA Fanout 基本要求:▶将 BGA 由中心以十字划分，VIA 分别朝左上、左下、右上、

右下方向打.

▶线要保证在两焊盘正中间引出，不要偏移某焊盘。

▶差分信号两端完全并行走线引入 BGA 管脚内，尽量避免一对差分走各自通道进入 BGA管脚内。

▶ BGA 内过孔的反盘不易过大，否则影响电源铜箔通道面积。

▶BGA 内以辐射型态向外拉出，避免在内部回转。

▶BGA Fanout 原则减少 BGA 内过孔的个数，尽可能将 BGA 四周向外的管脚通过表层走线进行引出，越远越好。层面少的时候，最外圈尽量不要打过孔，向外引出！