PCB技術 - 基板PCIe BGAの扇出し及び脱出経路

すべてのチップが基板PCIまたはPCIeカードに表示されるため、これらの基板のレイアウトと配線は非常に複雑なようです。しかし、PCIeの標準化されたアーキテクチャは、設計者にかなりの柔軟性を提供します。

少し複雑な問題は、PCIe BGAがこれらのカード上のコンポーネントから扇出していることです。セクタアウトとエスケープルーティングポリシーを実装するためのコツは、PCIeレイアウトとルーティング仕様に適合していることを確認することです。この点を考慮して、いくつかの扇出しとエスケープルーティングの技術を深く研究してみましょう。

PCIe BGA扇出し

ほとんどのBGA付きコンポーネントのように、BGA扇出しには黄金の法則はありません。正しい選択は、BGAのボール間の間隔に依存します。コンポーネント製造業者は、特定のpcbコンポーネントに対して異なる扇出しポリシーを推奨する可能性があるので、扇出しポリシーを実装する前に、データテーブルを確認することをお勧めします。

実際のエスケープルーティングポリシーは、レイヤスタックに部分的に依存します。PCIeデバイスは主に4層基板上に構築されていますが、6層基板も一般的な選択肢です。カードの総厚さは層数にかかわらず1.57 mmに制限されています。4層の回路基板については、内部に銅層が2層あるため、配線空間は2層に制限されます。

間隔が非常に厚いBGAを使用すると、信号線に穴を開けることなくパッケージを直接引き出すことができます。PCIeルーティングガイドは、BGAの下でも対称ルーティングを指定します。隣接するボール同士のバッグの下に配線する場合は、信号線に肘を置いて必要な接続を行う必要があるかもしれません。2つの記録トラックのいずれかの曲がりをできるだけ近接してミラーリングします。一対のトレース間にパッドを配置するのではなく、パッド間に差動ペアを配線することが望ましい。

犬の骨の扇出し戦略は、中音高まで粗いBGAに適していますが、痕跡をパッケージの下に残すのがコツです。使用可能な層数を制限しているため、板厚の制限を考慮すると、これは困難かもしれません。実際には、典型的な犬骨扇出し戦略と比較して、ボール間のルーティング差分対の要求は、実際には、上部信号層上でBGAの最初の2行（すなわち、ビアなし）に直接到達しやすい。その後、内側列には、貫通孔を有する犬骨扇動構造を用いて別の信号層に到達することができる。配線が銅層を貫通する場合は、適切なパッド直径を含む必要があります。

間隔が非常に高いBGAでは、ピンの数が非常に高く、HDI配線を使用してより高い数のレイヤを選択することしかできません。接続に必要な切断機の数のため、細かいBGA間隔は典型的な扇出し戦略をサポートしていない可能性があります。VIPPOのめっき層は、基板の裏面に半田コアが吸い込まれるのを防ぐことができるので、VIPPOビアを使用して基板の内側層にアクセスしたいと考えています。

脱出後のルート

あなたのトレースがBGAから脱出すると、次に何が起こるかはBGAにインストールするデバイスに依存します。正式なPCIeレイアウトと配線仕様では、最大許容トレース長、差分インピーダンス値、および相互接続に現れる可能性のあるビアの最大数が定義されていますが、コンポーネントには異なる要件がある可能性があります。BGA以外のルーティング仕様は、PCIe規格内の最大許容数を表示するだけでなく、使用するコンポーネントとシグナリング基準によっても大きく異なります。

これらの変化の最小、典型的および最大配線要件は、電子部品自体の敏感な公差のために、異なる部品の使用に起因する。これらの要件は通常、使用年数にかかわらず、正式なPCIe規格で提供されている制限よりも厳しいものです。したがって、レイアウトと配管の設計を開始する前に、コンポーネントのデータテーブルを常にチェックしておく必要があります。

BGA回路基板

インピーダンス差分トレースの整合性を維持し、必要な公差範囲内にするために、制御されたインピーダンス設計と配線機能を有するPCB設計ソフトウェアを使用することができる。これにより、自動配管またはインタラクティブ配管機能により、配管を配置するときに自動的にトレース間隔とジオメトリを設定できます。差分ペア間の間隔の「5 W」規則に従うことを確認し、対称性を確保するために隣接するトレースのいずれかの偏差をミラーリングします。また、選択した信号伝送規格に基づいて長さ不一致の許容値が定義されていることを確認してください。

現在の装置速度は、設計者が一貫した特性インピーダンスを持つ差動トレース幾何構造をPCIe規格に準拠した設計規則として定義する必要がある。規則的に駆動されるPCB設計ソフトウェアと一緒に使用することで、レイアウトと配線を大幅に簡略化でき、PCIe仕様に基づいて回路基板を設計することが容易になります。