SMT技術順應了智能電子產品小型化，輕型化的發展潮流，為實現電子產品的輕、薄、短、小打下了基礎。SMT技術在90年代也走向成熟的階段。但隨著電子產品向便攜式／小型化、網絡化方向的迅速發展，對電子組裝技術提出了更高的要求，其中BGA(Ball Grid Array 球柵陣列封裝)就是一項已經進入實用化階段的高密度組裝技術。 BGA技術的研究始于60年代，最早被美國IBM公司采用，但一直到90年代初，BGA 才真正進入實用化的階段。由于之前流行的類似QFP封裝的高密管腳器件，其精細間距的局限性在于細引線易彎曲、質脆而易斷，對于引線間的共平面度和貼裝精度的要求很高。 BGA技術采用的是一種全新的設計思維方式，它采用將圓型或者柱狀點隱藏在封裝下面的結構，引線間距大、引線長度短。這樣， BGA就消除了精細間距器件中由于引線問題而引起的共平面度和翹曲的缺陷。 BGA是PCB上常用的元器件，通常80﹪的高頻信號及特殊信號將會由這類型的封裝Footprint內拉出。因此，如何處理BGA 器件的走線，對重要信號會有很大的影響。 通常的BGA器件如何走線？ 普通的BGA器件在布線時，一般步驟如下： 1.先根據BGA器件焊盤數量確定需要幾層板，進行疊層設計。 2.然后對主器件BGA進行扇出（即從焊盤引出一小段線，然后在線的末端放置一個過孔，以此過孔到達另一層）。 3.再然后從過孔處逃逸式布線到器件的邊緣，通過可用的層來進行扇出，一直到所有的焊盤都逃逸式布線完畢。 扇出及逃逸時布線是根據適用的設計規則來進行的。包括扇出控制 Fanout Control 規則，布線寬度 RouTIng Width 規則，布線過孔方式 RouTIng Via Style 規則，布線層 RouTIng Layers 規則和電氣間距 Electrical Clearance 規則。 如果規則設置的不合理，比如層數不夠，不限寬度太寬走不出來，過孔太大打不下孔，間距違犯安全距離等等，扇出都會失敗。當扇出操作沒有反應的時候，請檢查您的各處規則設置并進行合適的修改，沒有問題之后扇出才能成功。如下圖所示。每一層的走線顏色是不同的。 扇出對話框可讓你控制并定義扇出和逃逸式布線的相關選項，同時有些選項用于盲孔（層對之間的鉆孔，可在層棧管理器 Layer Stack Manager 對話框設置）。其他的選項包含是否在內部行列扇出的同時扇出另外兩行列，以及是否僅有網絡分配到的焊盤被扇出。 極小BGA(0.4mm間距)器件該如何布線？ BGA因為其加工工藝復雜，在設計階段除了考慮其功能設計之外，最主要還是要和PCB制板廠和貼片裝配廠溝通一下，不同的廠家所采取的工藝不同，能力也不一樣。對于加工制造成本方面，打樣和批量生產也不同。所以，BGA設計更重要的還要考慮加工成本，生產的良品率等等因素。 今天要聊的這款BGA可不是個省油的燈。這一類BGA模塊設計已經是刷新底線，屬于最小加工能力范疇。我們先來看看它的參數特征： BGA焊盤0.3mm(12mil) BGA中心間距是0.4mm(16mil) 焊盤與焊盤邊到邊的X Y方向均為0.1mm(4mil)。 焊盤與焊盤邊沿對角線方向均為0.27mm(10.8mil) 那么問題來了！ 我們回顧一下對PCB加工板廠的最精密加工能力的介紹。現在對主要的線寬線距和孔徑極限加工能力截圖如下： 這里各位看官注意了！最小線寬0.1mm(4mil)，最小安全間距0.1mm(4mil)，最小鐳射孔徑0.1mm(4mil)。咱也不考慮機械打孔了，激光孔都放不下！ 問題1：線走不出來！——解決辦法：盲埋孔打孔方式替代通孔 如上圖所示，最小4mil線寬的線走不出來，因為間距只有0.1mm(4mil)。該BGA器件除了最外面一圈能走線出去，里面的線沒辦法布出來！所以通孔(Through Hole)是行不通的，它在每一層都會擋住里面焊盤的走線。只能采用盲埋孔，錯層打孔錯層布線。 問題2：孔沒有地方打！——解決辦法：盤中孔(Via in Pad) 如上圖所示，最小激光孔0.1mm(4mil)沒辦法打在焊盤之間，因其焊盤邊沿對角線最大間距0.27mm。最小的孔打在中間也滿足不了最小間距4mil的安全規則。因此，只能打盤中孔。但是，盤中孔工藝復雜，需要后續處理，填孔塞孔，加電鍍，磨平表面等等工序。加工成本也會相應增加。 極小BGA(0.4mm間距)器件的布線解決方案結論： 技術上只能進行4層以上的多層板布線。BGA器件0.4mm球間距，0.3mm球焊盤直徑，需要做激光盲孔來做互聯(激光最小加工孔徑能力為 0.1mm），根據設計要求有可能做2階互聯；并且需要做盤中孔設計。 加工制造方工藝與成本考慮 含有BGA器件的PCB在設計的時候，除了技術功能層面上的設計之外，還需要跟相應的有此加工能力的PCB制造板廠溝通。包括制造工藝以及相應的成本。不同的加工工藝會影響到將來的裝貼難度，產品的良品率。經與某制造板廠(深圳市偉強森電子有限公司)工程技術人員溝通與咨詢，相對含有這款小間距BGA器件的PCB在設計在工程設計與加工工藝以及大概成本方面的反饋信息如下。 加工工藝方面，激光盲孔工藝需要做VCP側噴脈沖電鍍銅將盲孔填平，研磨后做負片酸性蝕刻來確保BGA的完整性，蝕刻后BGA最終尺寸在0.27mm~0.28mm。另外，因BGA間距小，加工過程需要注意事項; 1.工程設計對BGA的補償處理，確保最終焊盤的要求； 2.阻焊開窗，保證開窗不能上BGA焊盤，否則影響貼裝； 3.油墨的選擇， 因間距比較小優先選擇粘度高的綠色油墨； 4.表面處理工藝的選擇，通常BGA封裝的PCB板表面處理選擇相對平整的表面處理工藝，才能保證后面芯片錫球和PCB板的最佳貼裝效果； 表面工藝分：熱風整平，沉金， 化銀， 化錫， OSP 等幾種表面工藝。OSP的助焊性最優越，但需要注意保護氧化膜不被氧化和檫花。本文所用示例PCB，可以做OSP表面工藝。PCB表面處理做OSP后要求在3個月內做完貼裝，否則影響焊接。成本方面OSP表面處理工藝相對加工成本低。 下面科普一下PCB加工制造的表面處理工藝： PCB表面處理目的： 表面處理最基本的目的是保證良好的可焊性或電性能。由于自然界的銅在空氣中傾向于以氧化物的形式存在，不大可能長期保持為原銅，因此需要對銅進行其他處理。雖然在后續的組裝中，可以采用強助焊劑除去大多數銅的氧化物，但強助焊劑本身不易去除，因此業界一般不采用強助焊劑。 現在業界有很多種表面處理工藝，常見的五種表面處理工藝。是熱風整平（噴錫）、有機涂覆（OSP）、沉金、浸銀（化銀）和浸錫（化錫）這五種工藝，下面將逐一介紹。 熱風整平（噴錫） 有機涂覆OSP板(OrganicSolderabilityPreservaTIves)