BGA概述
BGA是一种芯片封装，是Ball Grid Array的缩写。封装引脚位于封装底部，呈球形排列，排列成网格状，因此得名BGA。
许多主板控制芯片都采用这种封装技术，材料大多为陶瓷。采用BGA封装技术的内存可以在不改变体积的情况下将内存容量提高两到三倍。与TSOP相比，BGA具有体积更小、散热性能更好、电气性能更佳等优点。
BGA封装焊盘布线设计
1. BGA焊盘间的布线
设计时，BGA焊盘间距小于10mil，且不允许在两个BGA之间进行布线，因为布线的线宽超过了生产工艺能力。如果必须进行布线，则只能缩小BGA焊盘。在制作生产图纸时，为了确保间距足够，需要对BGA焊盘进行切割。切割后的焊盘形状特殊，可能会导致后续焊接位置不准确。
2. 用树脂塞填充焊盘上的过孔
当BGA封装的焊盘间距较小，无法直接布线时，需要在焊盘上设计过孔，即在焊盘上冲孔，然后从内层或底层布线。此时，需要对过孔进行树脂填充和电镀处理。如果过孔未采用树脂填充工艺，则焊接时会因焊盘中间存在孔洞且焊接面积较小而导致焊点不良，焊锡会从孔洞处渗出。
3. BGA区域的插拔
BGA焊盘区域的过孔通常需要进行封堵。对于样品而言，考虑到成本和生产难度，基本过孔采用油封堵。封堵方法为油墨封堵。封堵的优点在于防止异物进入孔内，从而延长过孔的使用寿命。此外，当SMT贴片回流焊时，过孔上的锡会导致另一侧短路。
4. 焊盘上的过孔，HDI 设计
对于引脚间距较小的BGA芯片，当工艺限制导致引脚焊盘无法布线时，建议直接在焊盘上设计过孔。例如，手机电路板上的BGA芯片尺寸较小，引脚数量多且引脚间距小，因此无法从引脚中间布线。此时只能采用HDI盲埋孔布线方式设计PCB。具体做法是在PCB板上冲压BGA焊盘，在内层冲压埋孔，然后对内层进行布线连接。
BGA焊接工艺质量
1. 印刷焊膏
焊膏印刷的目的是将适量的焊膏均匀地涂覆在PCB的焊盘上，以确保贴片元件与PCB上相应的焊盘通过回流焊牢固连接，从而实现良好的电气连接和足够的机械强度。焊膏印刷需要制作一个钢丝网。焊膏通过钢丝网上每个焊盘对应的孔洞流过，在刮刀的作用下均匀地涂覆在每个焊盘上，从而实现良好的焊接效果。
2. 设备放置
器件贴装即贴片，是指使用贴片机将芯片元件精确地放置在印刷有焊膏或贴片胶的PCB表面上的相应位置。高速贴片机适用于贴装小型和大型元件，例如电容器、电阻器等，也可以贴装一些集成电路元件。通用贴片机适用于贴装异质封装或高精度元件，例如QFP、BGA、SOT、SOP等。 PLCC 等。
3.回流焊
回流焊是将电路板焊盘上的焊膏熔化，使表面贴装元件的焊端与PCB焊盘之间形成机械和电气连接，从而构成电路。回流焊是SMT生产中的关键工艺。合理的温度曲线设置是保证回流焊质量的关键。不合适的温度曲线会导致PCB板上出现焊点缺陷，例如焊点不完整、冷焊、元件翘曲、焊球过多等，从而影响产品质量。
4. X射线检测
X射线几乎可以检测所有工艺缺陷。利用X射线的透视特性，可以检查焊点的形状，并将其与计算机库中的标准形状进行比较，从而判断焊点的质量。这对于BGA和DCA元件的焊点检测尤为有效。X射线检测无需测试模具，其作用不可替代。然而，其缺点是目前X射线检测的成本相当高昂。
BGA焊接质量差的原因
1. 未处理的BGA焊盘孔
BGA焊接焊盘上存在孔洞。焊接过程中，焊球可能会随焊锡一起脱落。由于PCB生产中缺乏合适的电阻焊接工艺，焊锡和焊球可能会从焊接板附近的孔洞逸出，导致焊球脱落。
2. 不同尺寸的垫子
BGA焊盘尺寸的差异会影响焊接质量。BGA焊盘的引线长度不应超过焊盘直径的50%，电源焊盘的引线长度不应小于0.1mm，并且应加粗以防止焊盘变形。此外，焊接遮挡窗口不应大于0.05mm，且铜表面的开口尺寸应与电路焊盘尺寸相匹配。否则，BGA焊盘尺寸会不一致，从而导致焊接过程中出现问题。
wonderfulpcb DFM 服务 关于BGA芯片焊接解决方案
1. 包装式垫中垫孔
wonderfulpcb DFM 服务的一键分析功能可以检测设计文件中是否存在焊盘嵌套孔，并提示设计工程师是否需要修改该焊盘嵌套孔。由于制造成本高昂，焊盘嵌套孔的设计通常会被避免。如果可以将焊盘嵌套孔替换为普通孔，则可以降低产品成本。此外，该系统还会提醒电路板制造商，焊盘嵌套孔需要填充树脂，并且必须采用相应的焊盘嵌套孔生产工艺。
2. 焊盘引脚比
wonderfulpcb 的 DFM 服务装配分析会检测设计文件中 BGA 焊盘相对于实际器件引脚的尺寸比例。如果焊盘直径小于 BGA 引脚直径的 20%，则可能导致焊接不良。相反，如果大于 25%，则布线空间会过小。在这种情况下，设计工程师需要调整焊盘与 BGA 引脚直径的比例。
wonderfulpcb DFM 服务提供 BGA 焊盘可焊性解决方案，帮助用户在生产前审核 BGA 设计文件的可焊性。这有助于避免组装过程中出现可焊性问题，并确保 BGA 芯片符合可焊性质量良率标准。
BGA焊接工艺质量
1. 印刷焊膏
焊膏印刷的目的是将适量的焊膏均匀地涂覆在PCB的焊盘上，以确保贴片元件与PCB上相应的焊盘通过回流焊牢固连接，从而获得良好的电气连接和足够的机械强度。焊膏印刷时使用钢丝网。焊膏通过钢丝网上每个焊盘对应的孔隙流过，在刮刀的作用下均匀地涂覆在每个焊盘上，从而实现良好的焊接效果。
2. 设备放置
器件贴装是一种焊接工艺，它使用贴片机将芯片元件精确地放置在印刷有焊膏或焊胶的PCB表面上的相应位置。高速贴片机适用于贴装小型和大型元件，例如电容器、电阻器和一些集成电路元件。通用贴片机适用于贴装异质或高精度元件，例如QFP、BGA、SOT、SOP等封装的元件。 PLCC 等。
