BGA焊盘分类和阻焊层要求

      BGA焊盘分类

       焊盘是BGA焊球与PCB接触的部分，焊盘的大小直接影响过孔和布线的可用空间。一般而言，BGA焊盘按照阻焊的方式不同，可以分为NSMD（非阻焊层限定焊盘）与SMD（阻焊层限定焊盘）。

【1】NSMD（Copper Defined Land, 非阻焊层限定焊盘），阻焊层Solder Mask围绕球形焊盘并留有小“沟”间隙，球形焊盘独立，表面焊盘的铜箔完全裸露，类型类似于标准的表面安装焊盘。如下图24.6所示。

NSMD在大多数情况下推荐使用，它的优点是球形焊盘直径比阻焊层尺寸大，焊接中焊球有更大接触面，热风整平表面光滑、平整，焊盘之间的走线空间更大些。且在BGA焊点上应力集中较小，增加了焊点的可靠性，特别是BGA芯片和电路板上都使用NSMD焊盘时，优势明显。如下图24.6所示。

【2】SMD（Solder Mask Defined Land,阻焊层限定焊盘），阻焊层Solder Mask在球形焊盘上部分重叠，球形焊盘直径比阻焊层开窗直径大，球形焊盘周围被阻焊层部分覆盖。

SMD球形焊盘被阻焊层包裹，除了焊盘和电路板焊接之外，在电路板焊接中包裹的阻焊层同时也可以起到粘粘作用，所以这样的焊盘焊接后有较大的附着强度，能够承受更大的弯曲。但是，该类型的焊盘减少了BGA球形焊盘与电路板铜表面接触的面积，当高温的情况下，焊盘和电路板的附着力就会变的极其微弱，很可能造成失效从而导致焊点断裂。

图1 NSMD和SMD接触焊盘侧视图

【3】NSMD和SMD焊盘侧视图

从侧视图中来看，NSMD焊盘中焊盘周围有间隙，焊球可以更大面积的和电路板焊接铜箔接触，焊点有充分的空间沉降，增加焊接牢固性。SMD的焊盘表面有阻焊层，阻焊层有一定的高度，那么阻焊层会对焊接焊球起到支持的作用，这样一来焊球和电路板焊接面铜箔接触面积会减少。在若引脚很密的情况下,因焊球与电路板焊接面铜箔面积减少，加之周围被阻焊层包裹，可以在一定程度上防止电气短接。

图2 NSMD和SMD焊点侧视图

电路板上阻焊的设计

电路板中NSMD焊盘设计的时候阻焊层围绕铜箔焊盘并留有间隙，焊盘间引线和过孔全部阻焊。SMD焊盘设计的时候阻焊层在焊盘上，焊盘铜箔直径比阻焊开孔尺寸大。两种焊盘的设计，优选NSMD的焊盘，其铜箔直径比阻焊尺寸容易控制，且BGA焊点应力集中较小，焊点有充分的空间沉降，增加了焊点的可靠。

图3 NSMD阻焊层围绕铜箔焊盘并留有间隙             图4 SMD阻焊层在焊盘上

      BGA焊盘的尺寸关系

       A是BGA焊盘开口直径，B是焊球直径。

图5 BGA焊盘尺寸

【1】经研究发现，焊接点应力均衡的焊盘设计具有最好的焊点可靠性。如果电路板上采用了SMD的焊盘设计，电路板上表面焊盘的大小应该与BGA焊盘的大小尺寸一样，这样才能让焊点应力均衡。如果电路上采用NSMD的焊盘设计，电路板上表面焊盘的大小应该比BGA焊盘的小15-20%，电路板上表面焊盘的大小应该与BGA焊盘的大小尺寸一样，以达到焊点的应力均衡。

【2】下表格中给出了常见的SMD和NSMD焊盘尺寸关系建议，在高密度的电路板中推荐按照NSMD的尺寸进行焊盘设计。因为NSMD的焊盘尺寸是SMD焊盘尺寸的75-85%，焊盘比SMD焊盘要小，焊盘之间会有更大的空间用于布线、摆放过孔。

图6 SMD和NSMD焊盘的建议焊盘尺寸