Diseño electrónico - ¿¿ utilizar la tecnología de enrutamiento de señales bga en el diseño de pcb?

El encapsulamiento de la matriz de rejilla esférica (bga) es el tipo de encapsulamiento estándar utilizado actualmente por varios dispositivos semiconductores altamente avanzados y complejos, como FPGAs y microprocesadores. Con el desarrollo tecnológico de los fabricantes de chips, la tecnología de encapsulamiento bga para el diseño de PCB integrados está progresando constantemente. Este tipo de encapsulamiento suele dividirse en dos tipos: el estándar y el bga en miniatura. Ambos tipos de encapsulamiento deben hacer frente al creciente desafío de E / s, lo que significa que el enrutamiento de escape es cada vez más difícil, incluso para diseñadores experimentados de PCB y PCB integrados. Desafiante

La prioridad de los diseñadores de PCB integrados es desarrollar estrategias adecuadas de salida de abanico para promover la fabricación de placas de circuito. Los factores clave a tener en cuenta al elegir la estrategia correcta de salida / cableado del abanico son: espaciamiento de la bola, diámetro de contacto, número de pines de E / s, tipo de agujero, tamaño de la almohadilla, ancho y espaciamiento del rastro, y el número de capas necesarias para pasar por bga.

Abanico de hueso de perro

El método de abanico bga en forma de hueso de perro se divide en cuatro cuadrantes, dejando un canal más amplio en el Centro de bga para organizar múltiples canales de registro desde el Interior. Descomponer las señales de bga y conectarlas a otros circuitos implica varios pasos clave.

El primer paso es determinar el tamaño del agujero necesario para que el abanico bga salga. El tamaño del agujero depende de muchos factores: el espaciamiento del dispositivo, el grosor del PCB y el número de rastros que deben ser cableado de una zona o perímetro del agujero a otra o perímetro. La figura 3 muestra tres perimetrales diferentes relacionados con bga. La circunferencia es un límite poliplo que se define como una matriz o cuadrado alrededor de una bola bga.

La primera circunferencia está formada por líneas punteadas que pasan por la primera línea (horizontal) y la primera columna (vertical) correspondiente, seguida de la segunda y tercera circunferencia. El diseñador comienza el cableado desde el perímetro exterior de la bga y luego lo hace hacia adentro hasta el perímetro interior de la bola de la bga. El tamaño del agujero se calcula por el diámetro del contacto y el espaciamiento de la bola.

Una vez que se completa el abanico del hueso del perro y se determina un tamaño específico de la almohadilla perforada, el segundo paso es definir el ancho de la pista desde bga hasta la capa interior de la placa de circuito. Al confirmar el ancho de la traza, hay que tener en cuenta muchos factores. La Tabla 1 muestra el ancho del rastro. El espacio mínimo necesario entre los rastros limita el espacio de desvío de bga. Es importante saber que reducir el espacio entre los rastros aumentará los costos de fabricación de las placas de circuito.

El área entre los dos agujeros se llama Canal de cableado. El área del canal entre las almohadillas adyacentes a través del agujero es el área más pequeña por la que debe pasar el cableado de la señal. La Tabla 1 se utiliza para calcular el número de rastros que se pueden cableado a través de esta área.

Muchos rastros se pueden cableado a través de diferentes canales. Por ejemplo, si la distancia entre bga no es muy buena, se pueden organizar una o dos trazas, a veces tres. Por ejemplo, para bga con una distancia de 1 mm, se pueden desplegar varios rastros. Sin embargo, con el diseño avanzado de PCB de hoy, la mayoría de las veces un canal solo tiene un rastro.

Una vez que el diseñador de PCB integrado determina el ancho y la distancia de los rastros, el número de rastros enrutados a través del canal y el tipo de agujero utilizado para el diseño del diseño bga, él o ella puede estimar el número de capas de PCB necesarias. El uso de un número menor de pines de E / s máximo puede reducir el número de capas. Si se permite el cableado en la primera y segunda capas, el cableado en las dos periféricas no requiere el uso de agujeros. Los otros dos perímetro se pueden cablear en la planta baja.

En el tercer paso, el diseñador necesita mantener la coincidencia de resistencia según sea necesario y determinar el número de capas de cableado para descomponer completamente la señal bga. A continuación, complete el cableado del anillo exterior de bga utilizando la capa superior de la placa de circuito o colocando la capa de bga.

El resto de los parámetros internos se distribuyen en la capa de cableado interno. En función del número de cableado interno en cada canal, es necesario estimar de manera justa el número de capas necesarias para completar todo el cableado bga.

En algunos diseños que deben tener en cuenta la interferencia electromagnética (emi), la capa exterior o superior no se puede utilizar para el cableado, ni siquiera para el anillo exterior. En este caso, la planta superior se utiliza como plano de tierra. El IME incluye la sensibilidad de los campos magnéticos externos del producto, que suelen pasar de un producto a otro mediante acoplamiento o radiación, y a menudo hacen que este último no pase la prueba de consistencia. El producto debe cumplir con los siguientes tres criterios para considerarse que cumple con los requisitos de las especificaciones de compatibilidad electromagnética:

No interfiere con otros sistemas

No afectado por la radiación de otros sistemas

No interfiere consigo mismo.

Para evitar que el producto envíe y reciba señales de interferencia, se recomienda tomar medidas de blindaje contra el producto. El blindaje generalmente se refiere al cierre completo de todo el producto electrónico o parte del producto con una carcasa metálica. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el relleno de la capa exterior con un plano de tierra también puede desempeñar un papel de blindaje, ya que puede atraer energía y minimizar la interferencia.

Tecnología de perforación interna de la almohadilla para asfalto ultrafino

Cuando se utiliza la tecnología de paso de agujeros en la almohadilla para la fuga de la señal bga y el cableado, el paso de agujeros se coloca directamente en la almohadilla bga y se llena con un material conductor (generalmente plata) y proporciona una superficie plana.

El ejemplo de abanico a través del agujero en la soldadura bga en miniatura utilizada en este artículo utiliza una distancia de bola o alambre de 0,4 mm. El PCB tiene 18 capas, incluidas 8 capas de cableado de señal. El cableado bga generalmente requiere más capas. Pero en este ejemplo, el número de capas no es un problema, ya que solo se utilizan pequeñas cantidades de bolas bga. El problema clave sigue siendo el espaciamiento estrecho de 0,4 mm de la microbbga y que no se permite el cableado en la planta superior excepto el abanico. El objetivo es lograr el abanico de bga en miniatura sin un impacto negativo en la fabricación de pcb.

Para poder elegir diferentes empresas de fabricación de pcb, el diámetro del agujero de la placa de circuito de 93 mils de espesor no puede ser inferior a 6 mils, y el ancho del rastro no puede ser inferior a 4 mils. De lo contrario, solo unos pocos fabricantes de placas de circuito de alta gama pueden hacerse cargo del proyecto y son caros. La figura 6 muestra el esquema bga asociado a este ejemplo.

¿¿ qué pasa si no hay estos pasos?

Tanto el uso de huesos de perro como la tecnología de almohadilla, la manufacturabilidad y la funcionalidad son dos aspectos importantes que deben considerarse cuidadosamente. La clave es conocer los límites de fabricación de las fábricas de fabricación. Algunas fábricas de PCB pueden fabricar diseños particularmente estrictos. Sin embargo, si el producto está listo para la producción a gran escala, el costo será alto. Por lo tanto, es particularmente importante considerar la elección de las fábricas de fabricación ordinarias en el diseño.