IC基板 - BGAパッド設計基準と基本規則

BGAパッドは、チップ半田ボールをPCB（プリント基板）に接続するためのBGAパッケージの接触部分である。パッケージの底部のアレイに分布し、各パッドは1つの溶接ボールに対応し、溶接によってチップとPCB間の電気的接続を実現します。

BGAデバイスのパッケージ構造は、溶接点の形状に応じて、球状溶接点と円筒状溶接点の2種類に分けることができます。BGAパッケージ技術はパッケージの下に隠された円形または円筒形の溶接点を使用しており、リード線の間隔が大きく、リード線の長さが短いことが特徴です。

BGAパッド

BGAパッド設計

統計によると、表面貼付技術において、溶接欠陥の70%は設計原因によるものである。BGA：パッケージ技術も例外ではありません。BGAチップの半田ボール直径が0.5 mm、0.45 mm、0.30 mmに小型化するにつれて、プリント基板上の半田パッドのサイズと形状はBGAチップとプリント基板との信頼できる接続に直接関係し、半田パッド設計が半田ボールの半田付け品質に与える影響も徐々に増大している。同じBGAチップ（球径0.5 mm、ピッチ0.8 mm）を、直径0.4 mmと0.3 mmのプリント基板パッドに同じ溶接プロセスによりそれぞれ溶接した。検証の結果、後者におけるBGA虚溶接の割合は8%に達することが分かった。そのため、BGAパッドの設計はBGAの溶接品質に直接関係している。標準BGAパッドの設計は以下の通り：

A.抵抗溶接設計

設計形式1：ソルダーレジスト層は銅箔パッドの周りに隙間を残し、パッド間のすべてのリード線と貫通孔を溶接する必要があります。

設計形式2：ソルダーレジスト層はパッド上に位置し、パッド銅箔の直径はソルダーレジスト開口の寸法より大きい。

これら2つのソルダーレジスト層の設計においては、通常、第1の設計形態が好ましい。その利点は、銅箔の直径がソルダーレジスト層の寸法より制御しやすく、BGA溶接点の応力集中が小さく、溶接点に十分な空間沈降があり、溶接点の信頼性を高めたことである。

B.スペーサ設計図形と寸法

BGAパッドとスルーホールはプリント配線で接続されており、スルーホールは直接パッドに接続されていないか、直接パッドに開いていません。

BGA設計

BGAパッド設計の一般的な規則：

（1）パッド径は、パッドの信頼性だけでなく、素子の配線にも影響を与える。スペーサ直径は通常、ボール直径よりも小さい。確実な接着を得るためには、

一般的には20〜25%減少する。パッドが大きいほど、2つのパッド間の配線スペースが小さくなります。例えば、ピッチ1.27 mmのBGAパッケージには、直径0.63 mmのパッドが使用されています。2本のワイヤは、ワイヤ幅が125マイクロメートルのパッドの間に配置することができる。直径0.8 mmのパッドを使用している場合は、線幅125ミクロンの1本の線しか通過できません。

（2）以下の式は2つのパッド間の配線数の計算を提供し、ここでpはパッケージピッチ、Dはパッド直径、nは配線数、Xは線幅である。P-D（2n+1）x

（3）一般的なルールは、PBGA基板上のパッド直径とPCB上のパッド直径が同じであることである。

（4）CBGAのパッド設計はテンプレート開口部がペーストを0.08 mm 3漏洩させることを確保しなければならない。これは、溶接点の信頼性を確保するための最低限の要件です。そのため、CBGAのパッドはPBGAのパッドよりも大きい