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ボールグリッドアレイ （BGA）包装 現在、FPGAやマイクロプロセッサなどの高度に高度で複雑な半導体デバイスによって使用される標準的なパッケージタイプである. 組込み用BGAパッケージ技術 PCB設計 チップメーカーの技術開発に続く. このタイプのパッケージングは、一般的に2つのタイプ. 両方の種類のパッケージは、私の増加している数に対処しなければなりません/挑戦, これは、エスケープルーティングがますます難しくなっていることを意味します, 経験豊かなPCBと埋め込みさえ PCB設計ers. 挑戦.
埋め込まれたPCB設計者の最初の課題は、回路基板の製造を容易にする適切なファンアウト戦略を開発することである。適切なファンアウト/配線戦略を選択するときに考慮する必要がある重要な要因は：ボールピッチ、連絡先の直径、I / Oピンの種類、土地のサイズ、トレース幅と間隔、およびBGAからの迂回が必要な層の数。
ドッグボーンファンアウト
犬の骨タイプBGAのファンアウト方式は、4つの象限に分割され、内部から複数のトレースをレイアウトするためのBGAの中央に広いチャネルを残して。BGAからの信号を分解して、それらを他の回路に接続することは、いくつかのキーステップを含む。
最初のステップは、BGAのファンアウト. ビアの大きさは多くの要因に依存する, PCB厚, そして、ビアの1つの領域または周囲から別の領域または周辺部に送られる必要がある痕跡の数. 図3はBGAに関連する3つの異なる周辺部を示す. 周囲は多角形境界である, BGAボールを囲むマトリックスまたは正方形と定義される.
第1の周辺部は、第1の行（水平）および対応する第1のカラム（垂直）を通過している点線により形成される。設計者はBGAの最外周から配線を開始し、BGAボールの最内周まで内側に進み続ける。ビア直径は、コンタクト直径とボール間隔によって計算されます
一度ドッグボーンファンアウトが完了し、特定のビアパッドサイズが決定されると、第2ステップは、BGAから回路基板の内層へのトレース幅を定義することである。トレース幅を確認する際に考慮すべき要素が多い。トレース幅を表1に示す。トレース間の最小スペースはBGA迂回ルーティング空間を制限する。トレース間のスペースを減らすことは回路基板の製造コストを増加させることを知ることが重要である。
つのビアの間の領域はルーティング・チャンネルと呼ばれています。隣接ビア・パッド間のチャネル面積は、信号配線が通過しなければならない最小面積である。表1はこの領域を通る経路数を計算するために用いられる。
多くのトレースは、異なるチャンネルを通して発送されることができます。たとえば、BGAのピッチが非常に細かい場合は、1つまたは2つのトレース、時には3つを配置することができます。例えば、1 mmピッチのBGAについては、複数のトレースを展開することができる。しかし、今日の高度なPCB設計では、ほとんどの場合、1つのトレースだけがあります。
埋め込まれたPCB設計者がトレース幅と間隔、チャネルを通る経路の数、およびBGAレイアウト設計に使用されるビアのタイプを決定すると、彼または彼女は必要とされるPCB層の数を見積もることができる。I / Oピンの最大数より少ない使用は、層の数を減らすことができます。第1および第2のレイヤー上の配線が許可される場合、2つの外囲上の配線はビアを使用する必要はない。他の2つの周囲は、底層にルーティングすることができます。
第3のステップにおいて、設計者は必要に応じてインピーダンス整合を維持し、BGA信号を完全に分解するために使用される配線層の数を決定する必要がある。次に、BGAを配置してBGAの外輪の配線を完成させる回路基板の最上層を使用する。
残りの内部パラメータは内部配線層に分布する。また、各チャネルの内部配線数によって、BGA配線全体を完成させるために必要な層数をかなり見積もる必要がある。
電磁干渉（EMI）を考慮する必要があるいくつかの設計では、外側の層又は上部層は、外側リングであっても配線には使用できない。この場合、上層は接地面となる。EMIは、外部電磁場に対する製品の感受性を含み、外部電磁場は、一般的に、結合又は放射によって1つの製品から別の製品に入り、後者の製品が適合性試験に失敗することが多い。製品は、以下の3つの規格を満たしなければならない。
他のシステムと干渉しない
他のシステムからの放射線の影響を受けない
それ自体は干渉しない。
製品が干渉信号を送受信するのを防ぐために、製品のシールド対策を講じることをお勧めします。シールドは、全体的に完全に電子製品または部品の一部を金属シェルで囲むことを指します。しかし、ほとんどの場合、外層を接地面に充填することは、エネルギーを引きつけ、干渉を最小にすることができるので、シールドとしても機能することができる。
超微細ピッチのためのパッドビア技術
BGA信号のエスケープとルーティングのためのパッドを介した技術で使用する場合、ビアは直接BGAパッド上に配置され、導電性材料（通常銀）で満たされ、平坦な表面を提供する。
本明細書で使用するマイクロBGAパッドのファンアウトビアホールの例は0.4 mmボールまたはリードピッチを使用する。PCBは、8つの信号配線層を含む18層である。BGA配線は、通常より多くの層を必要とします。しかし、この例では、少数のBGAボールしか使用しないので、層数は問題ではない。キーの問題はまだマイクロBGAの0.4 mmの狭いピッチであり、トップ層はファンアウト以外の配線を許可しません。目標は、PCB製造に否定的に影響なしでマイクロアウトBGAを達成することです。
異なったPCB製造会社を選ぶことができるために、93 Milの厚い回路基板の穴サイズは6 mil未満でありえません、そして、痕跡幅は4 mil未満でありえません。さもなければ、いくつかのハイエンドの回路基板メーカーだけがこのプロジェクトを引き継ぐことができます、そして、それは高価です。図6は、この例に関連するBGA概略図を示す。
何がこれらの手順なしで間違って行く
犬の骨を使うか、パッドでテクノロジーを使うかどうか, 製造性と機能性は慎重に考慮する必要がある2つの重要な側面である. キーは製造工場の製造限界を知ることである. いくつか PCB工場 特に厳しいデザインを製造できる. しかし, 製品が大量生産の準備ができているならば, 費用は高い. したがって, 設計時に通常の製造工場の選定を考慮することが特に重要である.
