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Calculadora BGA Land Pad

Calcule el diámetro de la plataforma de aterrizaje BGA, la abertura de la máscara de soldadura y el enrutamiento de escape según los niveles de densidad del IPC-7351B.

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Fórmula

Dpad=round0.05(Dball×k)D_{pad} = \text{round}_{0.05}(D_{ball} \times k)
D_pad— Pad diameter (mm)
D_ball— Ball diameter (mm)
k— Density factor (1.0/0.9/0.8)

Cómo Funciona

El tamaño de las plataformas terrestres BGA sigue el IPC-7351B, que define tres niveles de densidad según la relación entre el diámetro de la plataforma y el diámetro de la bola. El nivel L (en la mayoría de los terrenos) utiliza el 100% del diámetro de la bola, lo que supone el máximo volumen y fiabilidad de la junta de soldadura. El nivel N (nominal) utiliza un 90% de enrutamiento y confiabilidad equilibrados. El nivel M (mínimo terreno) utiliza una densidad de enrutamiento máxima del 80%, a costa de uniones de soldadura más delgadas.

La elección entre las almohadillas NSMD (no definidas por máscara de soldadura) y SMD (definidas por máscara de soldadura) afecta a la autoalineación durante el reflujo. Las almohadillas NSMD tienen la máscara de soldadura retirada del borde de cobre, por lo que la almohadilla de cobre define la geometría de la unión. Las almohadillas SMD tienen una máscara que se superpone al cobre, por lo que la abertura de la máscara define la unión. Se prefiere el NSMD para el BGA, ya que la cúpula de cobre expuesta favorece el autocentrado de la soldadura durante el reflujo, lo que corrige pequeños errores de colocación.

El enrutamiento de escape determina el modo en que las señales salen de la matriz de BGA. El ancho del canal (inclinación menos el diámetro de la almohadilla) determina el número de trazas que pueden pasar entre las almohadillas adyacentes. Con una separación de 1 mm con una densidad nominal, el ancho del canal suele ser de 0,45 mm, suficiente para dos trazas según las reglas de separación estándar. Los BGA de paso fino (≤ 0,5 mm) suelen requerir la entrada en la almohadilla para escapar de las hileras interiores.

Ejemplo Resuelto

Dado: Paso del balón = 1,0 mm, diámetro de la bola = 0,6 mm, nivel de densidad = nominal (N), almohadillas NSMD, sin pasador Paso 1: diámetro de la almohadilla

Factor de densidad nominal = 0.9

Dpad= textround0.05(0.6 times0.9)= textround0.05(0.54)=0.55D_ {pad} =\ text {round} _ {0.05} (0.6\ times 0.9) =\ text {round} _ {0.05} (0.54) = 0.55 mm Paso 2: Apertura de la máscara de soldadura (NSMD) Dmaˊscara=Dalmohadilla+0.1=0.55+0.1=0.65D_ {máscara} = D_ {almohadilla} + 0.1 = 0.55 + 0.1 = 0.65 mm Paso 3: Ancho del canal Wcanal=P−Dpad=1,0−0,55=0,45W_ {canal} = P - D_ {pad} = 1,0 - 0,55 = 0,45 mm Paso 4: Rutas de escape

Una traza necesita ≈ 0,2 mm (traza + 2 veces más espacio libre). Dos trazas necesitan ≈ 0,38 mm.

0,45 mm ≥ 0,38 mm → 2 trazas por canal

Paso 5: Ancho máximo de traza Wtrace= fracWchannel−2 times0.05 times22= frac0.45−0.22=0.125W_ {trace} =\ frac {W_ {channel} - 2\ times 0.05\ times 2} {2} =\ frac {0.45 - 0.2} {2} = 0.125 mm Paso 6: Apertura del esténcil

Paso ≥ 0,5 mm → sin reducción: $ D_ {stencil} = 0,55$ mm

Resultado: Almohadilla de 0,55 mm, apertura de máscara de 0,65 mm, 2 vías de escape por canal con un ancho de trazo de 0,125 mm.

Consejos Prácticos

  • ✓Comience con la densidad nominal (N) y solo vaya a la mayoría (L) si las simulaciones de confiabilidad de las juntas de soldadura o los requisitos del ciclo térmico lo exigen
  • ✓Para obtener una inclinación de 0,8 mm o menos, planifica a través de la almohadilla las filas interiores de BGA desde el principio; el abanico en forma de hueso de perro no cabe
  • ✓Comprueba que tu fábrica puede contener un registro de máscara a almohadilla de 0,075 mm antes de especificar NSMD con un espacio reducido
  • ✓Utilice almohadillas BGA de relieve térmico en el plano del suelo para evitar que las lápidas distribuyan el calor de manera desigual
  • ✓Para la ejecución de prototipos, utilice el nivel L (la mayoría de los terrenos) para maximizar la ventana de proceso; optimice a N o M solo después de que pase el primer artículo

Errores Comunes

  • ✗Uso de almohadillas SMD para BGA: la superposición de la máscara de soldadura evita la autoalineación durante el reflujo, lo que lleva a la formación de puentes de soldadura
  • ✗No redondea el diámetro de la almohadilla a una rejilla de 0,05 mm: los fabricantes se ajustan a la rejilla de todos modos, lo que podría cambiar el diseño previsto
  • ✗Haciendo caso omiso de la reducción de la apertura de la plantilla para obtener un paso fino: por debajo de 0,5 mm, las aperturas de tamaño completo depositan demasiada pasta y forman puentes
  • ✗Suponiendo que via-in-pad sea gratuito, se requieren vias rellenadas y planarizadas, lo que añade entre 0,50 y 2,00 USD por placa al precio fabuloso

Preguntas Frecuentes

Con un diámetro de bola típico de 0,45 mm con una densidad nominal: 0,45 × 0,9 = 0,405, redondeado a 0,40 mm. Esto da como resultado un canal de 0,40 mm, suficiente para una traza (traza de 0,1 mm + 0,075 mm de espacio libre en cada lado). Las filas interiores necesitarán una almohadilla integrada.
El NSMD expone la cúpula completamente de cobre, lo que permite que la tensión superficial de la soldadura centre la bola por sí sola durante el reflujo. Esto corrige un error de colocación de hasta un 50% del diámetro de la almohadilla. El SMD restringe la soldadura dentro de la abertura de la máscara, lo que evita que se alinee automáticamente.
Máximo mediante broca = diámetro de la almohadilla − 2 × mínimo del anillo anular. Para una almohadilla de 0,55 mm con un anillo anular de 0,1 mm: taladro máximo = 0,35 mm. La vía debe estar rellena (cobre o epoxi) y aplanada para que quede coplanar con la superficie de la almohadilla.
Con las reglas de diseño estándar (trazo/espacio de 0,1 mm), el abanico en forma de hueso de perro funciona de forma fiable con un paso de hasta 0,8 mm. Con 0,65 mm, solo las dos hileras exteriores pueden salir con huesos de perro. Con 0,5 mm o menos, es necesario colocar una almohadilla en todas las hileras, excepto en la más externa.
No: el IPC-7351B proporciona la metodología (porcentaje del diámetro de la bola por nivel de densidad) pero no los números absolutos, ya que los diámetros de las bolas varían según el paquete. La hoja de datos del fabricante especifica el diámetro y la inclinación de la bola; aplique el factor de densidad para calcular el tamaño de la almohadilla.

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