Leiterplattentechnisch - Leiterplatte PCIe BGA Lüfterausgang und Fluchtführung

Da alle Chips auf der Platine PCI oder PCIe Karte erscheinen, scheint das Layout und Routing dieser Platinen sehr kompliziert. Die standardisierte Architektur von PCIe bietet Designern jedoch erhebliche Flexibilität.

Ein etwas kompliziertes Problem ist der PCIe BGA Lüfter der Komponenten auf diesen Karten. Der Trick bei der Implementierung von Fan-Out- und Escape-Routing-Strategien besteht darin, sicherzustellen, dass Sie die PCIe-Layout- und Routingspezifikationen einhalten. In diesem Sinne, lassen Sie uns in einige Techniken für Fan-Out und Flucht Routing eintauchen.

PCIe BGA Lüfter aus

Wie die meisten Komponenten mit BGA gibt es keine goldene Regel für BGA Fan-Out. Die richtige Wahl hängt vom Abstand zwischen den Kugeln im BGA ab. Komponentenhersteller können verschiedene Fan-Out-Strategien für bestimmte Leiterplattenkomponenten empfehlen, daher ist es am besten, ihre Datenblätter zu überprüfen, bevor Sie Fan-Out-Strategien implementieren.

Die tatsächliche Escape-Routing-Strategie hängt zum Teil vom Layerstapel ab. PCIe-Geräte werden hauptsächlich auf 4-Lagen-Leiterplatten gebaut, obwohl 6-Lagen-Leiterplatten auch eine häufige Wahl sind. Unabhängig von der Anzahl der Schichten ist die Gesamtdicke der Karte auf 1.57 mm begrenzt. Für eine vierschichtige Leiterplatte, da es zwei interne Kupferschichten gibt, wird der Verdrahtungsraum auf zwei Schichten begrenzt.

Wenn Sie einen BGA mit einer sehr dicken Tonhöhe verwenden, können Sie ihn möglicherweise direkt aus dem Paket führen, ohne Vias auf der Signalleitung zu platzieren. Die PCIe-Routing-Richtlinien spezifizieren symmetrisches Routing auch unter der BGA. Wenn Sie unter dem Paket zwischen benachbarten Kugeln laufen, müssen Sie möglicherweise einen Ellbogen auf die Signalleitung legen, um die erforderliche Verbindung herzustellen. Versuchen Sie, alle Biegungen in den beiden Spuren des Differenzialpaares so nah wie möglich zu spiegeln. Es ist besser, Differentialpaare zwischen Pads zu routen, anstatt Pads zwischen einem Paar Spuren zu platzieren.

Die Dogbone Fan-Out Strategie eignet sich für BGAs mit grober bis mittlerer Tonhöhe, aber der Trick ist, die Spuren unter der Verpackung zu halten. In Anbetracht der Begrenzung der Plattendicke kann dies schwierig sein, da dadurch die Anzahl der verfügbaren Schichten begrenzt wird. Tatsächlich macht es die Anforderung, Differentialpaare zwischen Kugeln zu routen, im Vergleich zu einer typischen Dogbone-Fan-Out-Strategie tatsächlich einfacher, die ersten beiden Reihen im BGA direkt auf der obersten Signalschicht (d.h. keine Vias) zu erreichen. Dann kann in der inneren Reihe eine Hundeknochen-Fächerstruktur mit Durchgangslöchern verwendet werden, um eine andere Signalschicht zu erreichen. Achten Sie beim Verlegen durch die Kupferschicht darauf, den entsprechenden Pad-Durchmesser anzugeben.

Für die extrem hohe Tonhöhe BGA ist die Pin-Anzahl sehr hoch, Sie haben möglicherweise keine andere Wahl, als eine höhere Anzahl von Ebenen durch HDI-Routing auszuwählen. Aufgrund der Anzahl der zum Verbinden erforderlichen Scheren unterstützt die feine BGA-Neigung möglicherweise nicht die typische Fan-Out-Strategie. Sie sollten VIPPO-Durchgänge verwenden, um auf die inneren Schichten der Leiterplatte zuzugreifen, da die Beschichtung in VIPPO verhindert, dass Löt auf die Rückseite der Leiterplatte transportiert wird.

Route nach Flucht

Sobald Ihre Trace aus dem BGA entweicht ist, hängt das weitere Vorgehen vom Gerät ab, das auf dem BGA installiert werden soll. Obwohl die formalen PCIe-Layout- und Routingspezifikationen die maximal zulässige Leiterbahnlänge, den Differenzimpedanzwert und die maximale Anzahl von Durchgängen definieren, die auf der Verbindung erscheinen können, können Ihre Komponenten unterschiedliche Anforderungen haben. Die Routing-Spezifikationen außerhalb des BGA hängen mehr von den verwendeten Komponenten und Signalstandards ab, als nur die maximal zulässige Menge im PCIe-Standard zu betrachten.

Aufgrund der sensiblen Toleranzen der Elektronikkomponenten selbst sind die minimalen, typischen und maximalen Verdrahtungsanforderungen für diese Änderungen durch den Einsatz verschiedener Komponenten verursacht. Diese Anforderungen sind oft strenger als die im formalen PCIe-Standard festgelegten Grenzwerte, unabhängig von ihrem Alter. Daher sollten Sie immer das Datenblatt des Bauteils überprüfen, bevor Sie mit der Gestaltung von Layout und Routing beginnen.

BGA-Leiterplatte

Um die Impedanzdifferentialspuren konsistent und innerhalb des erforderlichen Toleranzbereichs zu halten, kann PCB-Designsoftware mit kontrollierten Impedanzdesign- und Routingfunktionen verwendet werden. Dies ermöglicht automatisches Routing oder interaktive Routing-Funktionen, um den Spurabstand und die Geometrie automatisch während der Route festzulegen. Achten Sie darauf, die "5W"-Regel für den Abstand zwischen Differentialpaaren zu befolgen und Abweichungen in einer der benachbarten Leiterbahnen zu spiegeln, um Symmetrie zu gewährleisten. Achten Sie auch darauf, die Toleranz für Längenabgleich entsprechend dem gewählten Signalübertragungsstandard zu definieren.

Die heutige Gerätegeschwindigkeit erfordert, dass Konstrukteure eine Differentialspurgeometrie mit konstanter Kennimpedanz als Designregel definieren, die dem PCIe-Standard entspricht. Zusammen mit regelgesteuerter PCB-Design-Software kann Layout und Routing erheblich vereinfacht werden, was es einfacher macht, Leiterplatten nach PCIe-Spezifikationen zu entwerfen.