¿Cómo definir correctamente la huella BGA en Eagle?

Esta pregunta es algo relevante para ésta . Sin embargo, estoy seguro de que bien merece ser separado.

Creé un dispositivo/símbolo/huella personalizado para una MCU ARM. Sin embargo, tengo dudas sobre si creé una huella correctamente. La documentación de MCU define las dimensiones de la siguiente manera:

Documentación del paquete

Cuando estaba definiendo las almohadillas, usé una almohadilla SMD con una redondez del 100 % y un tamaño de 0,5 x 0,5 mm. Lo que resultó en la salida a continuación (las capas visibles son top, tStop y tCream). Lo que parece que no será posible enviar ni un solo rastro entre las bolas (debido al tamaño de tStop):

Muestra de la huella del paquete

Ahora, entiendo que tradicionalmente queda suficiente espacio entre las bolas para al menos un solo rastro de cobre, lo que no parece que esté sucediendo en la imagen de arriba.

Mi pregunta: ¿Leí/entendí correctamente las dimensiones del paquete de la documentación? ¿He definido correctamente el tamaño de la almohadilla? O debería ser más pequeño? En otras palabras, ¿cuál es la forma correcta de definir la huella del dispositivo BGA usando Eagle?

ACTUALIZACIÓN: Encontré este documento que obviamente se aplica principalmente a los chips TI, pero hay una sección de "BGA estándar", que creo que debería ser muy útil. Muestra diferentes tamaños (incluido el tamaño de aterrizaje de la pelota, etc.).

No es una respuesta, pero puede encontrar que esta es una lectura interesante sobre los desafíos de trabajar con BGA con un presupuesto: hforsten.com/making-embedded-linux-computer.html
@DanielGiesbrecht gracias. ¡Eso definitivamente va a ser muy útil!

Respuestas (2)

Para paquetes BGA, normalmente desea que la máscara de parada sea un poco más pequeña (almohadilla definida por máscara) o un poco más grande (almohadilla definida por cobre) que la almohadilla de cobre.

Eagle automáticamente hará que la máscara de parada sea más grande que el pad en un porcentaje específico establecido en el DRC de la placa. Esto suele ser mucho más grande de lo que desearía para un BGA.

Le aconsejo que deshabilite las opciones Stopy Creamen las propiedades de la almohadilla para cada almohadilla, y luego dibuje manualmente un círculo con un width0 (es decir, relleno) en cada una de las capas tStop y tCream. De esta manera, tienes control total sobre qué tan pequeños son los círculos.

La hoja de datos debe brindar detalles sobre el tamaño que deben tener la máscara y los círculos de crema/plantilla.

Como nota al margen, para un BGA de paso de 0,8 mm, es posible que pueda o no enrutar entre los pads, aunque probablemente pueda obtener un solo rastro a través del espacio. Por lo general, al cablear los BGA, los enruta para escapar colocando una pequeña vía en diagonal desde el pad (¡ no en el pad!). De esa manera, puede enrutar los trazos en otras capas.

Correcto, el documento de especificaciones que obtuve no tiene nada sobre el tamaño de la almohadilla. Sospecho que podría estar en otro documento (al que hacen referencia las especificaciones, llamado "Guía de diseño de hardware") del mismo fabricante, sin embargo, ese documento es N/A. Así que estoy tratando de averiguar los tamaños con lo que tengo. Podría intentar encontrar cualquier biblioteca existente con un tamaño de bola similar y ver allí, supongo.
@AlexKey, ¿cuál es el número de pieza de la MCU?
Es el 88F6828 de Marvell.
Comuníquese con el soporte de Marvell; este documento puede estar restringido.
@Anónimo se preguntaría por qué, sin embargo, las especificaciones de HW y otros documentos relacionados tuvieron acceso sin restricciones hace algún tiempo y ese documento aún permanecería restringido. Traté de contactarlos de hecho, y nadie me respondió (varias veces)
@TomCarpenter, gracias por todas sus recomendaciones, con eso investigué y encontré información útil. Lo publicaré como mi propia respuesta, ya que haré referencias allí y estas referencias también podrían ser útiles para otros.
@AlexKey, why thoughpor ejemplo, para minimizar los diseños no controlados. Tal vez me equivoque y simplemente asuman que 17x17 mm TFBGA package with a 0.8 mm ball pitches un estándar y que todos pueden diseñar PCB para él.
@Anónimo they just assume that everyone can design PCB ...esa es una suposición [de su parte] que no se sostiene muy bien. No todos los que intentan hacer un diseño de PCB tienen una amplia experiencia en hacerlo y tienen toda la información relevante a mano;) es decir, en mi caso, he hecho diseños antes (como mi pasatiempo) que no necesitaban BGA, ahora estoy haciendo uno con BGA y obviamente hay falta de información sobre esto en línea, razón por la cual esta pregunta se publicó aquí.
Bueno, estoy totalmente de acuerdo contigo. Como regla general, en caso de que el proveedor no responda, descarto el producto y uso otro de un proveedor más responsable y accesible.

Gracias a los consejos de @TomCarpenter (y mi investigación), encontré la información que estaba buscando.

El primer (y principal) documento relevante es una página wiki de TI que proporciona tablas en la parte inferior de esta respuesta. De acuerdo con esas tablas para BGA con paso de 0,8 mm y diámetro de bola de 0,5 mm, se aplica lo siguiente:

  1. Diámetro de aterrizaje nominal (tamaño de la almohadilla de cobre) = 0,4 mm ± 0,05 mm
  2. a través de cobre (exterior) diámetro = 18 mil (~ 0,45 mm)
  3. a través del tamaño del taladro = 10-8mil (~0.254-0.2mm)
  4. ancho de traza de cobre = 4-5mil (~0.1-0.127mm)
  5. Ancho de espacio libre = 4 mil (~ 0,1 mm)

El segundo documento encontrado producido por IPC supuestamente tiene información más detallada sobre estos números, sin embargo, el documento es de pago y, por lo tanto, es N/A.

El tercer documento que se encontró proviene de JEDEC y proporciona información muy detallada sobre cada medida que se ve en la imagen de dimensiones en la pregunta. En este documento en la tabla 4.27-2 proporciona una dimensión b1 para diámetro de bola de 0,50 mm igual a 0,35 mm. Según la descripción, este es el tamaño de la abertura en la capa resistente que dejaría expuesta la almohadilla de cobre para soldar con la bola (o, en otras palabras, este es el tamaño mínimo de la almohadilla de cobre).

Dado que el documento JEDEC proporcionó un tamaño mínimo pero sin límite superior, consideraría usar números del documento TI. Usando esos tamaños en el editor de paquetes Eagle y habilitando Cream y Stop en las almohadillas, obtengo la siguiente imagen:

Enrutamiento BGA entre pads y con vías

Lo que parece un enrutamiento normal con valores predeterminados de límites de parada debería funcionar bien. Vale la pena señalar que con estos tamaños, el valor predeterminado de los límites de parada es igual al recomendado por TI (4 mil o 0,1 mm).

Tablas relevantes de la página de TI:

IPC-7351A for NSMD Pads

Nominal            Land    Nominal  Land
Ball     Reduction Pattern Land     Variation
Diameter           Density Diameter

0.75        25%       A      0.55   0.60-0.50
0.65        25%       A      0.50   0.55-0.45
0.6         25%       A      0.45   0.50-0.40
0.55        25%       A      0.40   0.45-0.35
0.5         20%       B      0.40   0.45-0.35  
0.45        20%       B      0.35   0.40-0.30
0.4         20%       B      0.30   0.35-0.25
0.35        20%       B      0.30   0.35-0.25
0.3         20%       B      0.25   0.25-0.20
0.25        20%       B      0.20   0.20-0.17
0.2         15%       C      0.17   0.20-0.14
0.17        15%       C      0.15   0.18-0.12
0.15        15%       C      0.13   0.15-0.10




PCB Typical Feature Sizes For Standard (non-Via Channel) BGA Arrays

Ball         Via        Via Hole  Trace    Clearance  Micro
Pitch        Diameter     Size    Size                Vias?

0.8mm pitch   18 mil    10-8 mil  4-5 mil     4 mil    No
0.65mm pitch  16 mil*   8 mil*    4 mil*      4 mil*   No
              12 mil    6 mil     4 mil       4 mil    Yes
0.5mm pitch   10 mil    5 mil     3 mil       3 mil    Yes
0.4mm pitch   10-8 mil  5-4 mil   3 mil       3 mil    Yes

*16 mil diameter/8 mil hole vias are only possible if done in 
 a creative way that puts traces only in between every other via.
 In other words, 16/8 vias, when placed between the balls, will 
 move enough to allow one 4 mil trace per pair, but not one 4 mil 
 trace per via, so for some designs like the DM365 and DM355, 
 16/8 mil vias should be possible in your application since there 
 are some areas to place vias in the array.  However for Freon, 
 since it's a full array, it is not possible to use 16/8 vias 
 unless only every other pin is used (not likely).  16/8 vias are 
 uncommon in the PCB fab world, but some companies can do them 
 without micro vias.
¿Cómo definir correctamente la huella BGA en Eagle?
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