一文读懂BGA焊盘分类和阻焊层要求
BGA焊盘分类
焊盘是BGA焊球与PCB接触的部分，焊盘的大小直接影响过孔和布线的可用空间。一般而言，BGA焊盘按照阻焊的方式不同，可以分为NSMD（非阻焊层限定焊盘）与SMD（阻焊层限定焊盘）。
【1】NSMD（Copper Defined Land, 非阻焊层限定焊盘），阻焊层Solder Mask围绕球形焊盘并留有小“沟”间隙，球形焊盘独立，表面焊盘的铜箔完全裸露，类型类似于标准的表面安装焊盘。如下图24.6所示。
NSMD在大多数情况下推荐使用，它的优点是球形焊盘直径比阻焊层尺寸大，焊接中焊球有更大接触面，热风整平表面光滑、平整，焊盘之间的走线空间更大些。且在BGA焊点上应力集中较小，增加了焊点的可靠性，特别是BGA芯片和电路板上都使用NSMD焊盘时，优势明显。如下图24.6所示。
【2】SMD（Solder Mask Defined Land,阻焊层限定焊盘），阻焊层Solder Mask在球形焊盘上部分重叠，球形焊盘直径比阻焊层开窗直径大，球形焊盘周围被阻焊层部分覆盖。
SMD球形焊盘被阻焊层包裹，除了焊盘和电路板焊接之外，在电路板焊接中包裹的阻焊层同时也可以起到粘粘作用，所以这样的焊盘焊接后有较大的附着强度，能够承受更大的弯曲。但是，该类型的焊盘减少了BGA球形焊盘与电路板铜表面接触的面积，当高温的情况下，焊盘和电路板的附着力就会变的极其微弱，很可能造成失效从而导致焊点断裂。
图1 NSMD和SMD接触焊盘侧视图
【3】NSMD和SMD焊盘侧视图
从侧视图中来看，NSMD焊盘中焊盘周围有间隙，焊球可以更大面积的和电路板焊接铜箔接触，焊点有充分的空间沉降，增加焊接牢固性。SMD的焊盘表面有阻焊层，阻焊层有一定的高度，那么阻焊层会对焊接焊球起到支持的作用，这样一来焊球和电路板焊接面铜箔接触面积会减少。在若引脚很密的情况下,因焊球与电路板焊接面铜箔面积减少，加之周围被阻焊层包裹，可以在一定程度上防止电气短接。
图2 NSMD和SMD焊点侧视图
电路板中NSMD焊盘设计的时候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。SMD焊盘设计的时候阻焊层在焊盘上，焊盘铜箔直径比阻焊开孔尺寸大。两种焊盘的设计，优选NSMD的焊盘，其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。
图3 NSMD阻焊层围绕铜箔焊盘并留有间隙 图4 SMD阻焊层在焊盘上
A是BGA焊盘开口直径，B是焊球直径。
图5 BGA焊盘尺寸
【1】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。
【2】下表格中给出了常见的SMD和NSMD焊盘尺寸关系建议，在高密度的电路板中推荐按照NSMD的尺寸进行焊盘设计。因为NSMD的焊盘尺寸是SMD焊盘尺寸的75-85%，焊盘比SMD焊盘要小，焊盘之间会有更大的空间用于布线、摆放过孔。
BGA焊盘的间距（单位毫米） | BGA焊盘开口直径（单位毫米） | 焊球直径（单位毫米） | 建议的 SMD焊盘（单位毫米） | 建议的NSMD焊盘（单位毫米） | ||
SMD焊盘尺寸 | SMD阻焊尺寸 | SMD焊盘尺寸 | SMD阻焊尺寸 | |||
1.27mm（PBGA） | 0.60 | 0.75 | 0.60 | 0.60 | 0.51 | 0.75 |
1.27mm（SBGA） | 0.60 | 0.75 | 0.60 | 0.60 | 0.51 | 0.75 |
1.27mm（TBGA） | 0.60 | 0.75 | 0.60 | 0.60 | 0.51 | 0.75 |
1.27mm(flip-BGA芯片) | 0.65 | 0.75 | 0.65 | 0.65 | 0.55 | 0.75 |
1.00 mm (wirebond) | 0.45 | 0.63 | 0.45 | 0.45 | 0.38 | 0.63 |
1.00mm(flip-BGA芯片) | 0.55 | 0.63 | 0.55 | 0.55 | 0.47 | 0.63 |
1.00mm(flip-BGA芯片) | 0.60 | 0.65 | 0.60 | 0.60 | 0.51 | 0.65 |
0.80 mm UBGA (BT Substrate) | 0.40 | 0.55 | 0.40 | 0.40 | 0.34 | 0.55 |
0.80 mm UBGA | 0.40 | 0.45 | 0.40 | 0.40 | 0.34 | 0.45 |
0.50 mm MBGA | 0.30 | 0.3 | 0.27 | 0.27 | 0.26 | 0.3 |
图6 SMD和NSMD焊盘的建议焊盘尺寸
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