Forum: Platinen BGA Footprint erstellen


von Icke_Wa (Gast)


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Hallo alle zusammen,

auf meiner aktuellen Platine befindet sich diesesmal ein BGA Bauteil 
(gibts leider nicht anders) und jetzt stell ich mir die Frage, wie ich 
denn den Footprint zu gestalten habe. Gibts es da soetwas wie eine 
Faustformel a la Wenn Balldurchmesser x, dann muss das Gegenstück auf 
der Platine gleich y sein? Habe schon einiges gefunden, aber dort wird 
das Problem immer zu einer derartigen Wissenschaft gemacht, dass ich am 
Ende wieder nicht mehr weiß was denn richtig ist :/

Würde mich über Tipps freuen.

PS: In anderen Threads wurde das Thema sehr kurz gehalten, da selber 
gelötet werden wollte. Ich würde die Platine Anfertigen lassen und würde 
mich um eine Diskussion sehr freuen.

: Verschoben durch Moderator
von Sebastian V. (sebi_s)


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Im Datenblatt des (bisher unbekannten) Bauteils nichts zu finden? Dort 
gibt es doch normalerweise recommended footprints.

von Icke_Wa (Gast)


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Ja ich nu wieder... Es geht um den Toshiba TC358746AXBG, dessen 
Datenblatt ihr hier: 
http://toshiba.semicon-storage.com/info/lookup.jsp?pid=TC358746AXBG&lang=en 
finden könnt.

Natülich hat auch Toshiba die Seite mit den Bauteilabmessungen nicht 
ausgelassen, aber ich habe das Gefühl, wenn ich das Footprint genau nach 
diesen Maßen mache, wirds falsch :/

von Georg (Gast)


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Icke_Wa schrieb:
> Natülich hat auch Toshiba die Seite mit den Bauteilabmessungen nicht
> ausgelassen

Das verlinkte Datenblatt enthält überhaupt keinen "Recommended 
Footprint". Die Positionen sind schon klar, die empfohlenen 
Pad-Durchmesser findest du hier:

http://www.engr.sjsu.edu/mjones/2000pkgguide.pdf

auf Seite 371.

Georg

von Icke_Wa (Gast)


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Georg schrieb:
> Die Positionen sind schon klar, die empfohlenen
> Pad-Durchmesser findest du hier:
>
> http://www.engr.sjsu.edu/mjones/2000pkgguide.pdf
>
> auf Seite 371.
>
> Georg

Wow, wo hast du denn das Dokument her? Zu ärgerlich nur, dass mein 
Bauteil noch kleiner ist als in der Tabelle auf S. 379 (Pdf Seite. Nicht 
die, die auf das Blatt "gedruckt" ist) angegeben. Ich habe einen Ball 
Pitch von nur 0.4mm und Ball Durchesser von 0.25mm +/- 0.05mm. :(

von Alex (Gast)


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Der TC358748XBG könnte immerhin 0,65mm Pitch haben.
Da hättest du noch die Change, die Vias zwischen die Pads zu bekommen.
Bei 0,4 Pitch kommst du um Via-in-Pad nicht herum, dann wird's richtig 
teuer. Dafür gibt's auch keinen PCB-Pool!

von Christian (Gast)


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Hallo,

ich habe kürzlich erst mit vergleichbaren BGAs gearbeitet.

Meistens macht man das Pad genauso groß wie den Balldurchmesser. Oft
bekommt man aber bessere Ergebnisse mit Ball minus Toleranz, bei Dir
also 0.2 mm.

Die Vias setzt Du mittig in die Balls und gehst von da aus per Laser
in die erste oder zweite Lage. Das kann eigentlich jeder 
Platinenhersteller.

Viel Erfolg,
Christian

von xxx (Gast)


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1
IPC-7095C
2
Design and
3
Assembly Process
4
Implementation
5
for BGAs

Dort ist eine Tabelle mit Ball Diameter -> Pad Diameter enthalten.

von Icke_Wa (Gast)


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Ach du heilige ... na das wird dann ja ein Jokus. Vielleicht sollte ich 
das ganze dann doch eher zum Profilayouter geben. Das klingt ja nach 
sehr viel möglichen Fehlern ...

Bezüglich Paddurchmesser = Balldurchmesser. Bisher habe ich nur gesehen, 
dass das Pad etwas kleiner als der Ball ist. Ich wüßte jetzt zwar nicht 
warum das so gemacht wird, aber dafür gibts doch bestimmt auch nen Grund 
oder?

von Icke_Wa (Gast)


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Habe grade mal nach dem IPC 7095 gesucht... Das ist ja nen richtig 
kostspieliges Dokument :/

von Icke_Wa (Gast)


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Achso und das mit dem ...48XBG ist tatsächlich keine dumme Idee. 
Allerdings sind die Bausteine schon gesampelt. Werde jetzt wohl mit der 
46er Variante leben müssen :(

von Icke_Wa (Gast)


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@ Alex

Alex schrieb:
> Dafür gibt's auch keinen PCB-Pool!

Hilf mir hier doch mal noch bitte auf die Sprünge. Hat PCB Pool 
irgendwie noch fertige footprints oder was meinst du? Dachte das wäre 
einfach nen Platinenhersteller?!

von xxx (Gast)


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Statt dem IPC Dokument genügt vielleicht das hier für den Anfang. Ist 
nicht speziell für das Toshiba-IC, aber das Problem Ball Seize /Pad  ist 
dort beschrieben.

http://www.nxp.com/documents/application_note/AN10778.pdf

von Georg (Gast)



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Icke_Wa schrieb:
> Bezüglich Paddurchmesser = Balldurchmesser. Bisher habe ich nur gesehen,
> dass das Pad etwas kleiner als der Ball ist

Nicht nur etwas, sondern deutlich, besonders bei kleinen Balls. Das ist 
einzusehen, weil ja der Ball rund ist (deswegen heisst er so...) und 
auch bleiben soll, d.h. er liegt nicht mit seinem Durchmesser auf, 
sondern mit einer kleineren Fläche (ein Punkt wäre aber zu wenig). Das 
lässt etwas mehr Freiheiten für thermische Spannungen als flachgepresste 
Balls. Dazu kommt, dass der Layouter sowieso über jedes µ mehr Platz 
froh ist.

Von "solder mask defined" würde ich übrigens abraten, da kann man beim 
Layout und in der Herstellung viel falsch machen, und in der Praxis habe 
ich das nur selten gesehen.

Anbei noch ein hübsches Dokument, dass auf viel mehr eingeht als nur auf 
die Padgrössen. Ich hoffe ich mache mich nicht strafbar damit.

Georg

von 6A66 (Gast)


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Icke_Wa schrieb:
> Dachte das wäre
> einfach nen Platinenhersteller?!

Heißt einfach:
Die Leiterplatte bekommst Du mal nicht beim Fertiger um die Ecke. Via in 
Pad ist einfach teuer. Da lohnt sich zu überlegen an allen anderen 
Schrauben zu drehen um das Gehäuse zu vermeiden. Ausnahme: 
Mainboardhersteller u.a. Spezialisten. Frag die Leiterplatte in dieser 
Technik doch einfach mal an - und bitte vorher hinsetzten.

rgds

von Georg (Gast)


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Hallo,

Noch was zur Beachtung: manche Hersteller setzen Microvias konzentrisch 
übereinander, andere verlangen von Lage zu Lage einen minimalen 
seitlichen Versatz. Das sind aber leider 2 sehr verschiedene Layouts. Im 
Gegensatz zu fast allen anderen Leiterplatten musst du so ein Layout 
nach den Vorschriften des ausgesuchten Herstellers machen (seitlich 
versetzte Microvias sind schon richtig Arbeit) und kannst später damit 
nicht ohne weiteres zu einem anderen Hersteller gehen. Wenn du etwa 
deine Vias direkt übereinander setzt, sagt ein Hersteller, der 
seitlichen Versatz vorschreibt, einfach Nein dazu. Oder du machst das 
ganze Layout neu (weil das mehr Platz braucht, machst du es wirklich 
total neu).

Georg

von Icke_Wa (Gast)


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Eerstmal vielen Dank für die Tipps und Dokumente. Werd ich mich mal 
durchwurschteln.

Ich habe mich jetzt sehr an dieses Dokument gehalten: 
http://www.ti.com/lit/an/spraav1b/spraav1b.pdf
Auf S.9 werden die "Layoutmaße" für der Omap3x (welcher zufälliger Weise 
die exakt selben Kontaktabmessungen hat wie mein Toshiba Chip) gezeigt. 
Habe das jetzt so erstmal übernommen und mir dazu noch ein wenig das 
Layout vom Beagleboard angeschaut. Hoffe das funktioniert als Richtwert 
...

von Icke_Wa (Gast)


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Georg schrieb:
> Von "solder mask defined" würde ich übrigens abraten, da kann man beim
> Layout und in der Herstellung viel falsch machen, und in der Praxis habe
> ich das nur selten gesehen.

Wollt hier nochmal kurs drauf eingehen. Das Paper von TI sagt hierzu. 
Auf jedenfall SMD benutzen! mit NSMD hat man wohl bei der Größenordnung 
eine höhere Gefahr auf Kurzschlüsse zwischen den Pins. Hier das 
entsprechende Zitat aus dem Dokument:

Real-world assembly experiments with the BeagleBoard and the OMAP35x EVM 
revealed a tendency for solder bridging between pads when NSMD were 
used. There was insufficient solder mask webbing between the pads to 
ward off bridging. Therefore, a SMD design was used which resulted in 
much better assembly yields  with no solder bridging.

von Frank B. (f-baer)


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Icke_Wa schrieb:

> Wollt hier nochmal kurs drauf eingehen. Das Paper von TI sagt hierzu.
> Auf jedenfall SMD benutzen! mit NSMD hat man wohl bei der Größenordnung
> eine höhere Gefahr auf Kurzschlüsse zwischen den Pins. Hier das
> entsprechende Zitat aus dem Dokument:

TI empfiehlt das! Das ist ein Unterschied. Aber bevor du so ein Design 
anfangen kannst, solltest du sowieso mit deinem LP-Hersteller sprechen. 
Aufwändige Designs müssen immer am Prozess des LP-Herstellers orientiert 
sein, also erst den Hersteller aussuchen, dann Design machen.
Ich persönlich halte von den Angaben in dem TI-Dokument nicht allzuviel, 
0.28mm Pad-Durchmesser habe ich nichtmal bei 0,5mm-Raster verwendet, da 
waren es 0.23, glaube ich.
Mein Gefühl für 0.4mm Pitch mit 0.25mm Ballsize geht eher Richtung 
0.18-0.2mm.
Soldermask-defined hat eben immer den Nachteil, dass man sich keinen 
Versatz zwischen Lötstopp und Leiterbild erlauben darf. Die 0.1mm 
Toleranz, die beim Aufbringen des Stopplackes üblich sind, sind bei SMD 
und solchen Pitches schon viel zu viel.

von Georg (Gast)


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Icke_Wa schrieb:
> Das Paper von TI sagt hierzu.
> Auf jedenfall SMD benutzen!

Das ist recht, wenn du abertausende LP produzierst und alle Beteiligten 
alle Prozesse fest im Griff haben. Allein das Aufbringen der 
Lötstoppmaske so hinzukriegen dass sie an der Padkante "hinaufklettert" 
ohne zu dünn zu werden und oben eine saubere Kante mit einer Genauigkeit 
im µ-Bereich relativ zur Padaussenkante hat, ist keineswegs so mit links 
zu schaffen (auch wenn die Zeichnungen das so suggerieren - das sind 
keine realen Schliffbilder, sondern Powerpoint-Präsentationen). Auch das 
Auf- oder Einbringen der Lotpaste ist nicht ohne Probleme, die muss ja 
in eine Mulde hinein gedruckt werden. usw. usw.

Wer hier fragt, leitet wohl kaum die Apple-Produktion.

Georg

von Icke_Wa (Gast)


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Die Apple Produktion leiten ist ja wohl auch kein Maßstab. In meinem 
alter hat das glaube ich noch keiner geschafft :P
Mit dem LP Hersteller habe ich bereits gesprochen und das Fazit war: 
Kann man machen! Wird zwar schweine teuer, aber es geht. Habe auch einen 
Bestücker empfohlen bekommen, der vermutlich die nötige Erfahrung hat, 
dass auch hinzubekommen.

Er würde mir dann eine 300µm Pad mit 250µm Lötstopplacköffnung, mit 
einer 100µm Bohrung machen. Diese kann allerdings nur durch eine Schicht 
gehen (bzw. max. 100µm tief) und wäre nicht aufgefüllt.


Verstehe ich das richtig, dass ihr eher noch kleinere Pads machen würdet 
und dann in NSMD? Was würde euch dazu bewegen?

von Stephan (Gast)


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Bei BGA habe ich bisher immer die Soldermask so groß wie den Ball 
gemacht, das Pad kleiner und die Lötpaste nochmal kleiner, als das Pad. 
Damit bin ich bisher immer sehr gut gefahren.

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