芯耀
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在SMT贴片工艺中，BGA（球栅阵列）封装因其高密度、高性能的特点，广泛应用于CPU、FPGA等核心芯片。然而，BGA也是PCB设计中最容易“踩雷”的区域——焊盘设计不当、掩膜选择错误，往往会导致开短路、虚焊甚至芯片报废。
今天，聚焦BGA的焊盘设计与阻焊处理，为大家带来一份详尽的LF（无铅）工艺设计规范。
一、BGA焊盘尺寸的一般设计原则
针对Pitch（引脚间距）≥ 0.8mm的BGA零件，为了保证焊接强度和应力分布，有一个特殊的“角落加固”规则：
核心规则：BGA零件四个角落的各9个PAD（焊盘），必须在标准尺寸基础上加大2mil。
这是因为角落的焊球在回流焊过程中受力较大，适当加大焊盘可以提高机械强度和可靠性。
BGA焊盘尺寸对照表 (通用设计)
| Pitch (mm) | 角落9个PAD (加大2mil) | 其他PAD (标准) |
|---|---|---|
| 1.27 | SR27 | SR25 |
| 1.2 | SR27 | SR25 |
| 1.092 | SR22 | SR20 |
| 1.0 | SR20 | SR18 |
| 0.8 | SR16 | SR14 |
注：SR代表Solder Resist Opening（阻焊开窗）尺寸，数字代表直径（mil）。
二、SMD与NSMD：阻焊设计的博弈
在BGA设计中，阻焊层（Solder Mask）的处理方式直接决定了焊接的良率。主要有两种设计：SMD（定义焊盘）和NSMD（非定义焊盘）。
1. 设计定义与尺寸换算
| 设计类型 | Finish Pad (成品焊盘) | Copper Pad (底层铜箔) | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| SMD (阻焊定义) | A (厂商建议值) | A + 4 mil | 客户要求或特定零件建议 |
| NSMD (非阻焊定义) | A (厂商建议值) | A (与成品一致) | 追求更高焊接强度，防止铜箔剥离 |
SMD：阻焊油墨覆盖在铜箔边缘，定义的焊盘较小，但铜箔实际上更大，提供更好的附着力和散热。
NSMD：阻焊油墨不覆盖铜箔边缘，焊盘完全由铜箔定义，焊接时润湿面积大，但铜箔容易被拉脱。
2. 不同Pitch下的SMD与NSMD选型表
下表结合了“角落加大”规则与“阻焊设计”规则，是Layout时的直接参考依据，提供给大家参考：
| Pitch (mm) | SMD设计 (阻焊定义) | NSMD设计 (非阻焊定义) |
|---|---|---|
| 1.27 | SR29-SM25 (角落SR29) | SR25 |
| 1.2 | SR29-SM25 (角落SR29) | SR25 |
| 1.092 | SR24-SM20 (角落SR24) | SR20 |
| 1.0 | SR22-SM18 (角落SR22) | SR18 |
| 0.8 | SR18-SM14 (角落SR18) | SR14 |
解读：以1.27mm Pitch为例，若采用SMD设计，角落焊盘开窗为29mil，阻焊桥宽度为25mil；若采用NSMD，则统一使用25mil焊盘。
三、BGA区域的连接与禁布规范
除了焊盘本身，BGA下方的电气连接和物理空间管理同样重要。
1. 红色范围内的连接设计
在BGA焊盘引出区域（通常称为“红色范围”），需遵循以下走线规则：
Pad to Signal Trace (焊盘至信号线)：走线应从焊盘中心引出，避免斜角出线，以减少阻抗不连续。
Pad to Via (焊盘至过孔)：对于细间距BGA，通常需要采用盘中孔（Via in Pad）技术并进行填平处理，或者通过狗骨头（Dog-bone）方式引出。
2. 严格的禁布区限制
这是很多工程师容易忽视的“红线”：
⚠️ 硬性规定：
文字框外围限制：BGA零件（包括CPU Socket）的文字框外围，必须保留 2.0mm 的带状限制区（Keep-out Zone）。
下方元件限制：BGA零件正下方（Bottom Side或内层），严禁放置外形尺寸大于 3216 （即1206封装）的零件。
这一规则是为了防止返修时热风枪损坏周边元件，同时也为了避免大元件引起的局部应力变形影响BGA焊接。
四、总结
最后给大家一个总结，其实BGA PCB Layout 需要记住如下这三个关键点：
角落加强：≥0.8mm Pitch的BGA，角落焊盘记得加大2mil。
阻焊选型：SMD抗拉力强，NSMD润湿性好，根据芯片Datasheet建议选择。
空间隔离：留足2.0mm禁布区，别在BGA底下放大元件。
BGA设计做得稳，核心芯片跑得顺。 建议大家可以收藏本文表格，下次Layout时拿出来对照一下！
