PCB

BGA 랜드 패드 계산기

IPC-7351B 밀도 수준에 따라 BGA 랜드 패드 직경, 솔더 마스크 개구부 및 이스케이프 라우팅을 계산합니다.

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공식

D_{pad} = \text{round}_{0.05}(D_{ball} \times k)

D_pad— 패드 지름 (mm)

D_ball— 볼 지름 (mm)

k— 밀도 계수 (1.0/0.9/0.8)

작동 방식

BGA 랜드 패드 크기는 패드 직경과 볼 직경의 비율을 기준으로 세 가지 밀도 수준을 정의하는 IPC-7351B 규격을 따릅니다.레벨 L (대부분의 랜드) 은 볼 직경의 100% 를 사용하므로 솔더 조인트 부피와 안정성이 극대화됩니다.레벨 N (공칭) 은 90% 의 균형 잡힌 라우팅과 신뢰성을 사용합니다.레벨 M (최소 랜드) 은 80% (최대 배선 밀도) 를 사용하지만 솔더 조인트가 얇은 대신 사용됩니다.

NSMD (솔더 마스크 정의가 아닌) 패드와 SMD (솔더 마스크 정의) 패드 중 하나를 선택하면 리플로우 시 셀프 얼라인먼트에 영향을 미칩니다.NSMD 패드에는 솔더 마스크가 구리 가장자리에서 뒤로 당겨져 있으므로 구리 패드가 접합 형상을 정의합니다.SMD 패드에는 마스크가 구리와 겹치므로 마스크 개구부가 접합부를 정의합니다.NSMD는 노출된 구리 돔이 리플로우 시 솔더 셀프 센터링을 촉진하여 사소한 배치 오류를 수정하기 때문에 BGA에 가장 적합합니다.

이스케이프 라우팅은 신호가 BGA 어레이에서 나가는 방식을 결정합니다.채널 폭 (피치에서 패드 직경을 뺀 값) 에 따라 인접한 패드 사이를 통과할 수 있는 트레이스의 수가 결정됩니다.공칭 밀도의 1.0mm 피치에서 채널 폭은 일반적으로 0.45mm로 표준 클리어런스 규칙을 따르는 트레이스 2개에 충분합니다.미세 피치 BGA (≤0.5 mm) 의 경우 내부 열을 빠져나가려면 비아-인-패드가 필요한 경우가 많습니다.

계산 예제

제공: 볼 피치 = 1.0mm, 볼 직경 = 0.6mm, 밀도 수준 = 공칭 (N), NSMD 패드, 비아-인-패드 없음 1단계: 패드 직경

공칭 밀도 계수 = 0.9

D_{pad} = \text{round}_{0.05}(0.6 \times 0.9) = \text{round}_{0.05}(0.54) = 0.55

밀리미터 2단계: 솔더 마스크 오프닝 (NSMD)

D_{mask} = D_{pad} + 0.1 = 0.55 + 0.1 = 0.65

mm 3단계: 채널 너비

W_{channel} = P - D_{pad} = 1.0 - 0.55 = 0.45

mm 4단계: 탈출 경로

하나의 트레이스에는 ≈ 0.2 mm (트레이스+2배 클리어런스) 가 필요합니다.트레이스 두 개에는 ≈ 0.38mm가 필요합니다.

0.45mm ≥ 0.38mm → 채널당 트레이스 2개

5단계: 최대 트레이스 너비

W_{trace} = \frac{W_{channel} - 2 \times 0.05 \times 2}{2} = \frac{0.45 - 0.2}{2} = 0.125

mm 6단계: 스텐실 개구부

피치 ≥ 0.5 mm → 감소 없음: $D_{stencil} = 0.55$ mm

결과: 0.55mm 패드, 0.65mm 마스크 개구부, 0.125mm 트레이스 폭에서 채널당 이스케이프 루트 2개.

실용적인 팁

✓공칭 밀도 (N) 로 시작 — 솔더 조인트 신뢰성 시뮬레이션 또는 열 사이클링 요구 사항에서 요구하는 경우에만 대부분 (L) 으로 이동
✓피치가 0.8mm 이하인 경우 처음부터 내부 BGA 행을 위한 비아-인-패드를 계획하세요. 도그본 팬아웃은 맞지 않습니다.
✓NSMD를 엄격한 간격으로 지정하기 전에 팹에 0.075mm 마스크-패드 정합이 가능한지 확인하십시오.
✓그라운드 플레인 BGA 패드에 써멀 릴리프를 사용하여 고르지 않은 열 분포로 인한 툼스톤을 방지하십시오.
✓프로토타입 실행의 경우 레벨 L (대부분의 토지) 을 사용하여 프로세스 창을 최대화하고 첫 번째 아티클이 통과한 후에만 N 또는 M으로 최적화합니다.

흔한 실수

✗BGA용 SMD 패드 사용 — 솔더 마스크 오버랩은 리플로우 시 셀프 얼라인먼트를 방지하여 솔더 브리지로 이어집니다.
✗패드 직경을 0.05mm 그리드로 반올림하지 않음 — 제작자가 어쨌든 그리드에 스냅하여 의도한 설계가 변경될 수 있음
✗미세 피치 (0.5mm 피치 미만) 의 경우 스텐실 개구부 축소 무시, 풀 사이즈 개구부 사용 시 페이스트가 너무 많이 쌓여 브리지가 발생합니다.
✗비아-인-패드가 무료라고 가정하면 채워지고 평면화된 비아가 필요하며, 팹 비용에 보드당 0.50~2.00 USD가 추가됩니다.

자주 묻는 질문

0.8mm 피치 BGA에는 어떤 패드 크기를 사용해야 하나요?

공칭 밀도에서 볼 직경이 일반적으로 0.45mm인 경우 볼 지름은 0.45 × 0.9 = 0.405이며 0.40mm로 반올림되었습니다.따라서 채널 0.40mm가 제공되므로 한 트레이스에 충분합니다 (0.1mm 트레이스+각 면에 0.075mm의 클리어런스).내부 행에는 비아-인-패드가 필요합니다.

BGA에서 SMD보다 NSMD가 선호되는 이유는 무엇입니까?

NSMD는 전체 구리 패드 돔을 노출시켜 솔더 표면 장력이 리플로우 시 볼의 자체 중심에 위치하도록 합니다.이를 통해 배치 오류를 패드 직경의 최대 50% 까지 교정할 수 있습니다.SMD는 솔더를 마스크 개구부 내로 제한하여 이러한 자체 정렬을 방지합니다.

BGA용 비아-인-패드 사이징은 어떻게 하나요?

최대 비아 드릴 = 패드 직경 − 환형 링 최소 2배.0.1mm 환형 링이 있는 0.55mm 패드의 경우: 최대 드릴 수는 0.35mm입니다.비아를 채우고 (구리 또는 에폭시) 패드 표면과 동일 평면상에 있도록 평탄화해야 합니다.

도그본 팬아웃을 허용하는 최소 BGA 피치는 얼마입니까?

표준 설계 규칙 (0.1mm 트레이스/스페이스) 에 따라 도그본 팬아웃은 0.8mm 피치까지 안정적으로 작동합니다.0.65mm에서는 도그본이 있는 바깥쪽 두 줄만 빠져나갈 수 있습니다.0.5mm 이하에서는 가장 바깥쪽 줄을 제외한 모든 줄에 비아 인 패드가 필요합니다.

IPC 표준은 정확한 패드 직경을 지정합니까?

아니요 — IPC-7351B 은 방법론 (밀도 수준당 볼 직경의 백분율) 을 제공하지만 볼 직경이 패키지마다 다르기 때문에 절대 수치는 제공하지 않습니다.제조업체의 데이터시트에는 볼 직경과 피치가 명시되어 있습니다. 밀도 계수를 적용하여 패드 크기를 계산하십시오.

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