Копланарность

Табл. 3. Параметры контактных площадок для разных значений диаметра выводов BGA.

Табл. 2. Параметры шариков для разных значений шага выводов BGA.

Тип Шаг выводов, мм

Шаг выводов, размеры и материал шариков, параметры контактных площадок для монтажа BGA.

Таблица 1. Геометрические характеристики BGA-корпусов по стандартам JEDEC

Следует также отметить, что наравне с квадратными корпусами BGA широко используются и прямоугольные корпуса. Также существуют корпуса BGA с разными величинами шага выводов по двум сторонам, так называемые dual pitch BGA.

Согласно JEDEC JEP95, все корпуса BGA подразделяются на два класса в зависимости от шага выводов: стандартные BGA с шагом 1,5; 1,27 и 1,0 мм и BGA с малым шагом выводов (fine-pitch), шаг которых <1,0 мм:

Стандартные BGA 1,5; 1,27; 1,0

BGA с малым шагом (fine-pitch),

выпускаемые в настоящее время 0,8; 0,75; 0,65; 0,5; 0,4

Планируемые к выпуску BGA с

малым шагом (fine-pitch) 0,3; 0,25

В настоящее время BGA с шагом 1,5 мм редки и постепенно сходят со сцены. Наиболее массовое применение имеют 1,27; 1,0 и 0,8 м м корпуса. Для BGA корпусов близких к размеру кристалла (CSP) самым распространенным является шаг 0,5 мм, начат выпуск корпусов с шагом 0,4 мм.

Шаг выводов играет решающую роль в выборе размеров контактных шариков. В Табл.2. приведены характеристики шариков для разных значений шага выводов (согласно IPC-7095).

Номинальный диаметр шарика, мм	Допустимое отклонение диаметра шарика, мм	Шаг выводов, мм
Выпускаемые корпуса BGA
0,75	0,90-0,65	1,5; 1,27
0,60	0,70-0,50	1,0
0,50	0,55-0,45	1,0; 0,8
0,45	0,50-0,40	1,0; 0,8; 0,75
0,40	0,45-0,35	0,8; 0,75; 0,65
0,30	0,35-0,25	0,8; 0,75; 0,65; 0,50
0,25	0,28-0,22	0,40
Корпуса BGA, планируемые к выпуску
0,20	0,22-0,18	0,30
0,15	0,17-0,13	0,25

В качестве материалов для шариковых выводов применяются несколько разных классов сплавов.

Для пластиковых PBGA шариковые выводы чаще всего выполняют из эвтектического сплава Sn63/Pb37 с температурой плавления 183°C или из эвтектического сплава Sn62/Pb36/Ag2 с температурой плавления 179°C. Такие компоненты паяют как с применением паяльной пасты, так и без нее, нанося только флюс. При пайке температура оплавления в печи должна быть 215°C -220°C.

Для CBGA (керамических) и TBGA (с полиимидным основанием) обычно используют неоплавляемые шарики из высоко температурного сплава Sn10/Pb90 с температурой ликвидуса 302°C. Шарики крепятся к корпусу микросхемы либо с помощью эвтектического сплава, либо частичным оплавлением (преимущественно у TBGA). Такие компоненты следует устанавливать только на паяльную паст.

Для бессвинцовых применений используют шарики из сплавов типа Sn/Ag, Sn/Cu или Sn/Ag/Cu (таких как Sn100C,SAC305 и др.) с температурами ликвидуса (плавления для

эвтектических сплавов) 210°C -227°C. Иногда используют неоплавляемые шарики из высокотемпературных бессвинцовых сплавов. Бессвинцовые BGA следует устанавливать на паяльную пасту и оплавлять при температуре в печи 235°C - 240°C и выше.

Следует также помнить, что максимальная допустимая температура для большинства корпусов электронных компонентов и печатных плат не превышает 260°C. Выбор размера контактной площадки является важным моментом при проектировании печатной платы.

Контактные площадки на печатной плате должны быть того же диаметра, что и площадки на подложке микросхемы, к которым крепятся шариковые выводы. Площадки должны быть меньше диаметра вывода на определенную величину. В таком случае паяное соединение будет максимально надежным. В Табл.3. представлены рекомендуемые размеры контактных площадок и допустимые отклонения от номинальных размеров для разных диаметров шариковых выводов (согласно IPC-7095).

Важным параметром, влияющим на точность и качество монтажа BGA и надежность паяных соединений, является копланарность. Проблема копланарности BGA – достаточно сложная проблема – подробно рассматривается в JEDEC JEP95 Section 4.17.

Копланарность зависит от точности изготовления шариковых выводов, их диаметра, шага, точности позиционирования шариков на подложке. Упрощенный параметр некопланарность определяется как максимальное расстояние между самым нижним и самым верхним шариковым выводом, когда корпус BGA стоит на идеально плоской поверхности. Максимальное значение некопланарности устанавливается JEP95 для каждого типа корпуса BGA. Типичные максимальные значения приведены в Табл. 4.

Корпус	Тип корпуса	Максимальная некопланарность,мм
МО-151	PBGA (пластик)	0,20
МО-156, МО-157	CBGA (керамика)	0,15
МО-195	Fine pitch BGA	0,08