BGA封装制作方法与高精度设计技巧

一、 BGA 封装的特点与制作难点

二、 BGA 封装的制作步骤

1. 提取关键参数

    

   打开芯片数据手册，找到 “Package Dimensions” 章节，提取以下参数：
    
   • 焊锡球直径（Ball Diameter）：比如 0.6mm；
   • 焊球中心间距（Pitch）：比如 0.8mm；
   • 焊球排列数：比如 16×16 的阵列；
   • 封装本体尺寸：比如 14mm×14mm。
      
     这些参数是制作 BGA 封装的基础，必须精准提取，不能有任何误差。
    
2. 新建封装并设置网格

    

   新建 PCB 封装库，设置单位为毫米（mm），网格大小设置为0.05mm—— 这是 BGA 封装的关键，小网格能保证焊盘的精准对齐。同时，将捕获网格和可视网格都设置为 0.05mm，方便操作。
    
3. 绘制 BGA 焊盘阵列

    

   BGA 封装的焊盘是圆形的贴片焊盘，步骤如下：
    
   • 选择贴片焊盘，设置焊盘的直径为焊锡球直径的 80%-90%。比如焊锡球直径 0.6mm，焊盘直径可以设计为 0.5-0.54mm。焊盘太小会导致焊锡球无法完全贴合，太大则会导致相邻焊盘短路。
   • 按照焊球的排列方式，放置第一个焊盘，然后使用软件的阵列粘贴功能，快速生成整个焊盘阵列。比如 16×16 的阵列，设置 X 方向和 Y 方向的间距为 0.8mm，就能一键生成 256 个焊盘，效率远超手动放置。
   • 检查焊盘阵列的尺寸，确保最外层焊盘的间距和数据手册中的封装本体尺寸一致。
    
4. 绘制丝印层和占位符

    

   BGA 封装的丝印层不需要绘制完整的轮廓，因为芯片焊接后会覆盖丝印，只需要在丝印层标注芯片的方向—— 比如在第一脚的位置画一个小圆点，或者在封装的角落画一个缺口。

    

   占位符（Courtyard）的尺寸要比封装本体大 0.5mm，用于 PCB 布局时检查元器件间距，避免和其他元器件干涉。
    
5. 设计过孔与扇出

    

   BGA 封装的引脚密度高，引脚无法直接连接导线，必须通过扇出（Fanout） 工艺，将引脚连接到过孔，再从过孔引出导线。这是 BGA 封装设计的核心技巧：
    
   • 过孔类型：优先选择盲埋孔，避免过孔出现在 PCB 表面，影响焊接。如果没有盲埋孔工艺，则选择微孔，孔径控制在 0.2-0.3mm。
   • 扇出规则：每个 BGA 焊盘对应一个过孔，过孔与焊盘的距离控制在 0.2-0.3mm；过孔的阻焊开窗要覆盖过孔，避免焊锡堵塞过孔；相邻过孔的间距要大于 0.3mm，防止短路。
   • 扇出方向：按照 “就近原则”，将过孔引到 PCB 的内层或外层，方便后续布线。
    
6. 验证封装精度

    

   BGA 封装的精度要求极高，验证步骤不能少：
    
   • 软件测量：使用软件的测量工具，检查焊盘的直径、间距，确保误差≤±0.05mm。
   • 3D 预览：在软件中查看封装的 3D 模型，检查焊盘阵列是否整齐，是否有偏移。
   • 样板测试：制作一块样板，焊接 BGA 芯片，通过 X 光检测焊接效果，看焊锡球是否和焊盘完全贴合，是否有短路或虚焊。
    

三、 BGA 封装高精度设计的技巧

1. 焊盘尺寸的优化

    

   对于间距小于 0.6mm 的高密度 BGA 封装，焊盘直径可以适当减小，比如为焊锡球直径的 75%，同时增大阻焊开窗的尺寸，确保焊锡能充分润湿焊盘。
    
2. 考虑 PCB 的制造工艺

    

   BGA 封装的设计要和 PCB 的制造工艺匹配。比如 PCB 的最小线宽、最小过孔直径，都会影响扇出设计。如果 PCB 厂的最小过孔直径是 0.2mm，就不能设计 0.15mm 的过孔，否则无法生产。
    
3. 添加散热焊盘

    

   很多 BGA 芯片的中心区域有一个散热焊盘（Thermal Pad），用于提升散热效果。在制作封装时，要单独设计这个散热焊盘，尺寸和芯片底部的散热区域一致，并且要在焊盘上设计多个散热过孔，连接到 PCB 的内层接地层，增强散热能力。