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Calculateur Land Pad BGA

Calculez le diamètre de la pastille BGA, l'ouverture du masque de soudure et le routage d'échappement selon les niveaux de densité IPC-7351B.

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Formule

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)

Comment ça marche

Le dimensionnement de la surface de sol BGA est conforme à la norme IPC-7351B, qui définit trois niveaux de densité en fonction du rapport entre le diamètre du patin et le diamètre de la boule. Le niveau L (la plupart des terres) utilise 100 % du diamètre de la bille, ce qui permet de maximiser le volume et la fiabilité du joint de soudure. Le niveau N (nominal) utilise 90 % de routage équilibré et de fiabilité. Le niveau M (surface minimale) utilise une densité de routage maximale de 80 % au détriment de joints de soudure plus fins.

Le choix entre des pastilles NSMD (non définies par un masque de soudure) et SMD (définies par un masque de soudure) affecte l'auto-alignement lors de la refusion. Les pastilles NSMD ont le masque de soudure retiré du bord en cuivre, de sorte que la pastille en cuivre définit la géométrie du joint. Les pastilles SMD ont un masque recouvrant le cuivre, de sorte que l'ouverture du masque définit le joint. Le NSMD est fortement préféré pour le BGA car le dôme en cuivre exposé favorise l'autocentrage de la soudure pendant la refusion, corrigeant ainsi les erreurs de placement mineures.

Le routage d'échappement détermine la manière dont les signaux sortent de la matrice BGA. La largeur du canal (hauteur moins diamètre de la pastille) détermine le nombre de traces pouvant passer entre des pastilles adjacentes. À un pas de 1,0 mm avec une densité nominale, la largeur du canal est généralement de 0,45 mm, ce qui est suffisant pour deux traces avec des règles de dégagement standard. Les BGA à pas fin (≤ 0,5 mm) nécessitent souvent un passage dans le tampon pour s'échapper des rangées intérieures.

Exemple Résolu

Étant donné : Pas de balle = 1,0 mm, diamètre de la balle = 0,6 mm, niveau de densité = nominal (N), coussinets NSMD, pas de pastille Étape 1 : Diamètre du coussin

Facteur de densité nominal = 0,9

D_ {pad} = \ text {rond} _ {0,05} (0,6 \ times 0,9) = \ text {rond} _ {0,05} (0,54) = 0,55

mm Étape 2 : Ouverture du masque de soudure (NSMD)

D_ {masque} = D_ {tampon} + 0,1 = 0,55 + 0,1 = 0,65

mm Étape 3 : Largeur du canal

W_ {canal} = P - D_ {pad} = 1,0 - 0,55 = 0,45

mm Étape 4 : itinéraires d'échappation

Une trace nécessite ≈ 0,2 mm (trace + 2 × dégagement). Deux traces nécessitent ≈ 0,38 mm.

0,45 mm ≥ 0,38 mm → 2 traces par canal

Étape 5 : Largeur maximale du tracé

W_ {trace} = \ frac {W_ {canal} - 2 \ times 0,05 \ times 2} {2} = \ frac {0,45 - 0,2} {2} = 0,125

mm Étape 6 : Ouverture du pochoir

Pas ≥ 0,5 mm → aucune réduction : $D_ {stencil} = 0,55$ mm

Résultat : Coussin de 0,55 mm, ouverture du masque de 0,65 mm, 2 voies d'évacuation par canal avec une largeur de trace de 0,125 mm.

Conseils Pratiques

✓Commencez par la densité nominale (N) — passez à la plus grande valeur (L) uniquement si les simulations de fiabilité des joints de soudure ou les exigences en matière de cycles thermiques l'exigent
✓Pour un pas de 0,8 mm et moins, prévoyez dès le départ des rangées intérieures du BGA via in-pad, car le ventilateur en os de chien ne rentrera pas
✓Vérifiez que votre usine peut supporter un enregistrement masque-tampon de 0,075 mm avant de spécifier le NSMD avec un dégagement serré
✓Utilisez un dispositif de protection thermique sur les coussinets BGA du plan du sol pour éviter la formation de pierres tombales en raison d'une répartition inégale de la chaleur
✓Pour les essais de prototypes, utilisez le niveau L (le plus grand nombre de terrains) pour optimiser la fenêtre de processus. Optimisez à N ou M uniquement après le passage du premier article

Erreurs Fréquentes

✗Utilisation de pastilles SMD pour le BGA : le chevauchement du masque de soudure empêche l'auto-alignement lors de la refusion, ce qui entraîne la formation de ponts de soudure
✗Ne pas arrondir le diamètre du patin à une grille de 0,05 mm : les fabricants s'accrochent quand même à la grille, ce qui peut modifier le design que vous souhaitez
✗Ignorer la réduction de l'ouverture au pochoir pour un pas fin : en dessous de 0,5 mm, les ouvertures de taille normale déposent trop de pâte, provoquant des ponts
✗En supposant que le via-in-pad soit gratuit, il nécessite des vias remplis et planarisés, ce qui ajoute 0,50 à 2,00$ par carton au coût de fabrication

Foire Aux Questions

Quelle taille de pad dois-je utiliser pour un BGA à pas de 0,8 mm ?

Avec un diamètre de boule typique de 0,45 mm à une densité nominale : 0,45 × 0,9 = 0,405, arrondi à 0,40 mm. Cela donne un canal de 0,40 mm, suffisant pour une trace (trace de 0,1 mm + dégagement de 0,075 mm de chaque côté). Les rangées intérieures auront besoin d'un via-in-pad.

Pourquoi le NSMD est-il préféré au SMD pour le BGA ?

Le NSMD expose le dôme entièrement en cuivre de la pastille, ce qui permet à la tension de la surface de soudure d'autocentrer la bille pendant la refusion. Cela permet de corriger jusqu'à 50 % du diamètre du tampon en cas d'erreur de placement. Le SMD contraint la soudure à l'intérieur de l'ouverture du masque, empêchant ainsi cet auto-alignement.

Comment puis-je dimensionner Via-in-Pad pour BGA ?

Maximum par perçage = diamètre de la plaquette − 2 × minimum de la bague annulaire. Pour un patin de 0,55 mm avec un anneau annulaire de 0,1 mm : perçage max = 0,35 mm. Le tube doit être rempli (cuivre ou époxy) et planarisé pour être coplanaire avec la surface du tampon.

Quelle est la hauteur minimale du BGA pour permettre un fanout en forme d'os de chien ?

Avec des règles de conception standard (tracé/espace de 0,1 mm), le ventilateur en os de chien fonctionne de manière fiable jusqu'à un pas de 0,8 mm. À 0,65 mm, seules les deux rangées extérieures peuvent s'échapper avec des os de chien. À 0,5 mm et moins, une pastille intermédiaire est requise pour toutes les rangées sauf pour la rangée la plus extérieure.

La norme IPC spécifie-t-elle les diamètres exacts des pastilles ?

Non — La norme IPC-7351B fournit la méthodologie (pourcentage du diamètre de la bille par niveau de densité) mais pas de chiffres absolus, car les diamètres des billes varient d'un emballage à l'autre. La fiche technique du fabricant précise le diamètre et le pas de la balle ; appliquez le facteur de densité pour calculer la taille du patin.

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