BGA激光植球封装的应用及焊盘设计基本规则

BGA激光植球封装的应用及焊盘设计基本规则

紫宸双工位激光锡球焊接机主要由激光发生器、锡球供给系统、精密运动平台、视觉定位系统以及控制系统等部分组成。在芯片制造过程中，激光植球可以达到微米级，加工时间程序控制，精度远高于传统加工方式。搭载自主研发的智能焊接软件，支持导入各种格式的文件。独创的PID在线温度调节反馈系统能有效控制焊料的恒温，保证焊料的成品率和精度，具有大量的应用前景。

BGA器件的封装结构按焊点形状分为两类：球形焊点和柱状焊点。BGA封装技术是采用将圆型或者柱状焊点隐藏在封装体下面，其特点是引线间距大、引线长度短。

一、BGA焊盘设计

据统计，在表面贴装技术中，70％的焊接缺陷是由设计原因造成的。BGA：卷片组装技术也不例外，随着BGA芯片的锡球直径逐渐向0．5mm、0．45 mm、0．30 mm等小型化发展，印制板上焊盘的大小及形状直接关系到BGA芯片与印制板的可靠连接，焊盘设计对锡球焊接质量影响也逐渐增大。对同样的BGA芯片(球径0．5 mm，间距0.8 mm)采用相同的焊接工艺分别焊接在直径为0．4 mm、0．3 mm的印制板焊盘上，验证结果为后者出现BGA虚焊的比例高达8％。因此，BGA焊盘设计直接关系到BGA的焊接质量。标准的BGA焊盘设计如下：

A、阻焊层设计

设计形式一：阻焊层围绕铜箔焊盘并留有间隙；焊盘间引线和过孔全部阻焊。

设计形式二：阻焊层在焊盘上，焊盘铜箔直径比阻焊开孔尺寸大。

这两种阻焊层设计中，一般优选设计形式一，其优点是铜箔直径比阻焊尺寸容易控制，且BGA焊点应力集中较小，焊点有充分的空间沉降，增加了焊点的可靠。

B、焊盘设计图形及尺寸

经研究发现，焊接点应力均衡的焊盘设计具有最好的焊点可靠性。如果电路板上采用了SMD的焊盘设计，电路板上表面焊盘的大小应该与BGA焊盘的大小尺寸一样，这样才能让焊点应力均衡。如果电路上采用NSMD的焊盘设计，电路板上表面焊盘的大小应该比BGA焊盘的小15-20%，电路板上表面焊盘的大小应该与BGA焊盘的大小尺寸一样，以达到焊点的应力均衡。

二、BGA焊盘设计的一般规则：

(1)焊盘直径既能影响焊点的可靠性又能影响元件的布线。焊盘直径通常小于焊球直径，为了获得可靠的附着力，一般减少20%--25%。焊盘越大，两焊盘之间的布线空间越小。如1.27mm间距的BGA封装，采用0.63mm直径焊盘，在焊盘之间可以安排2根导线通过，线宽125微米。如果采用0.8 mm的焊盘直径，只能通过1根线宽为125微米的导线。

(2)下列公式给出了计算两焊盘间布线数，其中P为封装间距、D为焊盘直径、n为布线数、x为线宽。P-D≥(2n+1)x

(3)通用规则为PBGA基板上的焊盘和PCB上焊盘直径相同。

(4)CBGA的焊盘设计要保证模板开口使焊膏漏印量≥0.08mm3。这是较小要求，才能保证焊点的可靠性。所以CBGA的焊盘要比PBGA大。

三、BGA芯片封装领域：

BGA 封装：在球栅阵列封装（BGA）中，需要在芯片底部形成均匀的锡球阵列以实现与电路板的连接。激光锡球焊接机可以精确地将锡球喷射或植入到指定位置，确保锡球的尺寸、间距和高度的一致性，提高封装的质量和可靠性。例如，对于高集成度的智能手机芯片、电脑处理器等的 BGA 封装，该技术能够满足其对焊接精度和稳定性的高要求。

晶圆级封装（WLP）：晶圆级封装是将芯片直接封装在晶圆上，以实现更小的封装尺寸和更高的集成度。激光锡球焊接的自动喷球和植球技术可以在晶圆上快速、准确地进行锡球焊接，用于芯片与晶圆之间的连接以及晶圆之间的堆叠封装，有助于提高晶圆级封装的生产效率和良率。