전자 설계 - PCB 설계에 BGA 신호 라우팅 기술을 사용합니까?

볼 그리드 어레이 (BGA) 패키지는 현재 FPGA 및 마이크로프로세서와 같은 다양한 첨단 및 복잡한 반도체 부품에 사용되는 표준 패키지 유형입니다.칩 제조업체의 기술 발전에 따라 임베디드 PCB 설계에 사용되는 BGA 패키징 기술은 계속 진보하고 있습니다.이 유형의 패키지는 일반적으로 표준 및 미니 BGA 두 가지 유형으로 나뉩니다.이 두 가지 유형의 패키지는 모두 점점 더 많은 I/O 도전에 대응해야 하는데, 이는 Escape 라우팅이 점점 더 어려워지고 있다는 것을 의미하며, 경험이 풍부한 PCB와 임베디드 PCB 디자이너에게도 마찬가지이다.도전적

내장형 PCB 설계자의 최우선 과제는 보드 제조를 촉진하기 위해 적절한 부채 정책을 개발하는 것입니다.올바른 팬 아웃/경로설정 정책을 선택할 때 고려해야 할 주요 요소는 볼 간격, 접촉 지름, I/O 핀 수, 오버홀 유형, 용접 디스크 크기, 이력 너비 및 간격 및 BGA의 우회 경로에 필요한 계층 수입니다.

개뼈가 돋아나다

개뼈형 BGA 부채질법은 4개 사분면으로 나뉘는데 BGA의 중간에 더욱 넓은 통로를 남겨 내부에서 여러개의 흔적선을 배치하는데 사용한다.BGA의 신호를 분해하고 다른 회로에 연결하는 데는 몇 가지 중요한 단계가 있습니다.

첫 번째 단계는 BGA 팬 아웃에 필요한 통과 구멍 크기를 결정하는 것입니다.오버홀 크기는 부품 간격, PCB 두께 및 오버홀의 한 영역 또는 주변에서 다른 영역 또는 주변으로 경로설정해야 하는 동선 수에 따라 달라집니다.그림 3은 BGA와 관련된 세 가지 다른 둘레를 보여줍니다.둘레는 BGA 볼 주위의 행렬 또는 정사각형으로 정의된 다각형 경계입니다.

첫 번째 주변은 첫 번째 행 (수평) 과 해당 첫 번째 열 (수직) 을 통과하는 점선으로 이루어지며 두 번째 및 세 번째 주변이 됩니다.설계자는 BGA의 가장 바깥쪽부터 배선을 시작한 다음 BGA 볼의 가장 안쪽까지 계속 배선합니다.오버홀 치수는 접촉 지름과 구 간격으로 계산됩니다.

개뼈 부채질이 완료되고 특정 오버홀 용접 디스크 크기가 결정되면 두 번째 단계는 BGA에서 회로 기판 내부까지의 흔적 선 폭을 정의하는 것입니다.흔적선의 폭을 확인할 때는 여러 가지를 고려해야 한다.표1은 흔적선의 너비를 보여준다.동선 사이에 필요한 최소 공간은 BGA 우회 라우팅 공간을 제한한다.중요한 것은 흔적선 사이의 공간을 줄이면 회로기판의 제조 비용이 증가한다는 것을 알아야 한다.

두 오버홀 사이의 영역을 경로설정 채널이라고 합니다.인접한 오버홀 용접판 사이의 채널 면적은 신호 경로설정이 통과해야 하는 최소 면적입니다.표 1은 영역을 통해 경로설정할 수 있는 경로설정의 수를 계산하는 데 사용됩니다.

많은 흔적선은 서로 다른 통로를 통해 배선할 수 있다.예를 들어 BGA 간격이 그리 가늘지 않으면 1~2개의 흔적선을 배열할 수 있고 때로는 3개를 배열할 수 있다.예를 들어, 1mm 간격의 BGA의 경우 여러 개의 이력을 배치할 수 있습니다.그러나 오늘날의 첨단 PCB 설계에 따라 대부분의 경우 하나의 통로는 하나의 흔적선만 있습니다.

임베디드 PCB 설계자가 이력 폭과 간격, 채널을 통해 경로설정된 이력 수 및 BGA 레이아웃 설계에 사용되는 오버홀 유형을 결정하면 필요한 PCB 계층 수를 추정할 수 있습니다.I/O 핀의 최대 개수보다 작은 핀을 사용하면 계층 수를 줄일 수 있습니다.첫 번째 레이어와 두 번째 레이어의 경로설정을 허용하는 경우 두 외곽의 경로설정에 구멍이 필요하지 않습니다.다른 두 둘레는 베이스에서 경로설정할 수 있습니다.

3단계에서는 설계자가 필요에 따라 임피던스 일치를 유지하고 BGA 신호를 완전히 분해하는 데 사용되는 경로설정 레이어의 수를 결정해야 합니다.그런 다음 보드의 최상위 또는 BGA가 배치된 레이어를 사용하여 BGA 외곽선 경로설정을 완료합니다.

나머지 내부 매개변수는 내부 경로설정 레이어에 분포됩니다.각 채널의 내부 경로설정 수에 따라 전체 BGA 경로설정을 완료하는 데 필요한 계층 수를 공정하게 추정할 필요가 있습니다.

전자기 간섭(EMI)을 고려해야 하는 일부 설계에서는 외부 또는 최상위 레이어를 경로설정에 사용할 수 없으며 외부 루프에도 사용할 수 없습니다.이 경우 최상위가 지면으로 사용됩니다.EMI에는 일반적으로 결합 또는 복사를 통해 한 제품에서 다른 제품으로 들어가는 외부 전자장에 대한 제품의 민감성이 포함되며 종종 다음 제품이 일관성 테스트를 통과하지 못합니다.전자기 호환성 사양을 준수하는 것으로 간주하려면 다음 세 가지 기준을 충족해야 합니다.

다른 시스템을 방해하지 않음

다른 시스템 방사선의 영향을 받지 않음

자신을 방해하지 않는다.

제품이 교란 신호를 보내고 받는 것을 방지하기 위해 제품에 대한 차단 조치를 취할 것을 건의합니다.차폐란 일반적으로 금속 케이스로 전체 전자제품이나 제품의 일부를 완전히 폐쇄하는 것을 말한다.그러나 대부분의 경우 외부를 접지층으로 채우는 것도 에너지를 끌어들이고 간섭을 최소화할 수 있기 때문에 차단 역할을 할 수 있다.

극세사 아스팔트용 패드 내통공 기술

BGA 신호 일출 및 경로설정을 위해 용접 케이스 내 오버홀 기술을 사용할 때 오버홀은 BGA 용접 케이스에 직접 배치되고 전도성 재료 (일반적으로 실버) 를 채우며 평평한 표면을 제공합니다.

이 문서에 사용된 미니 BGA 용접판에서 구멍을 내는 예는 0.4mm의 공 또는 지시선 간격을 사용합니다.PCB는 8개의 신호 경로설정 레이어를 포함하여 18층입니다.BGA 경로설정에는 일반적으로 레이어가 더 필요합니다.그러나 이 예에서 층수는 문제가 아니다. 소량의 BGA 공만 사용했기 때문이다.중요한 문제는 여전히 마이크로 BGA의 0.4mm 좁은 간격이며 최상층은 부채질하는 것 외에는 경로설정이 허용되지 않는다는 것입니다.PCB 제조에 부정적인 영향을 주지 않고 마이크로 BGA를 구현하는 것이 목표다.

서로 다른 PCB 제조 회사를 선택할 수 있도록 93mil 두께의 회로 기판의 공경은 6mil 미만이어서는 안 되며, 흔적선 폭은 4mil 미만이어서는 안 된다.그렇지 않으면 소수의 고급 회로기판 제조업체만이 이 프로젝트를 인수할 수 있고 비용이 많이 든다.그림 6은 이 예제와 관련된 BGA 폼 팩터 그래프를 보여 줍니다.

이런 단계가 없으면 무슨 문제가 생길까

개뼈를 사용하든 패드 기술을 통해 제조성과 기능성은 모두 세심하게 고려해야 할 두 가지 중요한 부분이다.관건은 제조 공장의 제조 제한을 이해하는 것이다.일부 PCB 공장은 특별히 엄격한 설계를 만들 수 있다.그러나 이 제품이 대규모 생산을 준비한다면 비용이 많이 들 것이다.따라서 설계할 때 일반 제조 공장을 고려하는 선택이 특히 중요하다.