BGA芯片布局要点：实现最优性能的关键技巧
随着芯片封装技术发展，BGA（球栅阵列）已成为标准封装形式。对于数百引脚的芯片，BGA封装带来巨大优势。
BGA封装外形使芯片物理尺寸大幅缩小，焊球阵列取代QFP（方形扁平封装）的周边引脚，优势在多I/O引脚时尤为明显。BGA表面积随I/O引脚数线性增长，而QFP随平方增长，因此BGA为多引脚元件提供更好可制造性。I/O引脚数通常250-1089，具体取决于封装类型和尺寸。可制造性方面，BGA也优于QFP。BGA引脚为球状、二维阵列分布，间距大于QFP，作为硬球不因接触变形。对芯片厂商而言，BGA良率高，装配缺陷率通常0.3-5ppm/引脚，可视为近乎零缺陷。
基于上述原因，BGA封装芯片被电子装配商广泛应用。但BGA特殊形状导致焊接短路风险较高，除非设计阶段利用关键布局技巧。本文将介绍BGA芯片重要布局规则，以在SMT（表面贴装技术）装配中获得最佳焊接效果。
间距与间隙
BGA封装焊球间距通常为50mil。为满足PCB制造工艺要求，通孔与焊盘边缘间距至少8mil，走线与焊盘边缘间距可缩减至5-6mil。因此合理定义BGA芯片焊盘尺寸为18-25mil，BGA焊球间走线宽度6-8mil。
定位标记设置
BGA封装肉眼难以检查，焊点甚至肉眼不可见，必须设置精准基准标记，满足装配检验、手工装配和返工更换要求。常规做法是在BGA元件对角放置两个基准标记或两个角标，如下图所示。
基准标记和角标均置于与BGA封装同层（元件层）。基准标记通常有方形、圆形、三角形三种形状，尺寸20-80mil，保留60mil无阻焊覆盖区域。角标宽度8-10mil，为BGA焊盘图形提供最精准对齐。
焊盘间导电通孔
通常通孔不应布置在焊盘间，应用盲孔和埋孔替代。但此法会增加PCB制造成本。若必须在焊盘间用通孔，应用阻焊油阻止焊料流失或填塞/覆盖孔以防焊接短路。
焊盘设计
BGA芯片众多引脚源自电源或地。若焊盘设计为通孔，可为布线节省大量空间。但此设计仅适用于回流焊技术。采用通孔装配法时，通孔体积应与锡膏量匹配。只要应用该技术，锡膏会填满通孔。不考虑该因素时，焊球会沉入焊点导致导电性下降。
BGA芯片布局不限于上述方面，单篇文章不可能涵盖所有布局技巧。除上述项目，BGA元件布局还与承制商或装配商的能力和设备参数相关。例如贴片机可处理的最大/最小板尺寸可能不同，需相应修改设计以适配不同要求。因此，全面确认BGA芯片布局相关一切事项，对获得组装PCB最优性能及最终产品至关重要。
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