Rancangan Elektronik - Guna teknologi penghalaan isyarat BGA dalam rancangan PCB?

Pakej tata grid bola (BGA) adalah jenis pakej piawai yang digunakan oleh pelbagai peranti semikonduktor yang maju dan kompleks seperti FPGAs dan mikroprosesor. Teknologi pakej BGA yang digunakan untuk desain PCB terbenam terus maju mengikut pembangunan teknologi pembuat cip. Jenis pakej ini biasanya dibahagi kepada dua jenis: standar dan mikro BGA. Kedua-dua jenis pakej perlu menghadapi bilangan cabaran I/O yang bertambah, yang bermakna rute Escape semakin sukar, walaupun untuk penjana PCB yang mengalami pengalaman dan PCB yang terlibat. Mencabar.

Tugas pertama bagi perancang PCB terbenam adalah untuk mengembangkan strategi penggemar-keluar yang sesuai untuk memudahkan pembuatan papan sirkuit. Faktor kunci yang perlu dipertimbangkan bila memilih strategi penggemar-keluar/kawat yang betul adalah: pitch bola, diameter kenalan, bilangan pin I/O, melalui jenis, saiz tanah, lebar jejak dan jarak, dan pusingan dari BGA Bilangan lapisan yang diperlukan.

Penggemar tulang anjing keluar

Kaedah penggemar-keluar jenis tulang anjing BGA dibahagi menjadi 4 kuadran, meninggalkan saluran yang lebih luas di tengah-tengah BGA untuk meletakkan jejak berbilang dari dalam. Membongkar isyarat dari BGA dan menghubungkannya dengan sirkuit lain melibatkan beberapa langkah kunci.

Langkah pertama adalah menentukan yang diperlukan melalui saiz untuk penggemar-keluar BGA. Saiz melalui bergantung pada banyak faktor: ruang peranti, tebal PCB, dan bilangan jejak yang perlu dijalurkan dari satu kawasan atau perimeter melalui ke kawasan atau perimeter lain. Gambar 3 menunjukkan tiga perimeter berbeza yang berkaitan dengan BGA. Perimeter ialah sempadan poligon, ditakrif sebagai matriks atau kuasa dua mengelilingi bola BGA.

Perimeter pertama dibentuk oleh garis dotted melalui baris pertama (mengufuk) dan lajur pertama yang sepadan (menegak), diikuti oleh perimeter kedua dan ketiga. Para desainer mula mengawal dari perimeter paling luar BGA, dan kemudian terus masuk sehingga perimeter paling dalam bola BGA. Saiz dihitung dengan diameter kenalan dan jarak bola

Apabila penggemar tulang anjing selesai dan saiz spesifik melalui pad ditentukan, langkah kedua adalah untuk menentukan lebar jejak dari BGA ke lapisan dalaman papan sirkuit. Terdapat banyak faktor untuk dipertimbangkan bila mengesahkan lebar jejak. Jadual 1 menunjukkan lebar jejak. Ruang minimum yang diperlukan diantara jejak mengakhiri ruang laluan BGA. Penting untuk tahu bahawa mengurangi ruang antara jejak akan meningkatkan biaya penghasilan papan sirkuit.

Kawasan antara dua vias dipanggil saluran penghalaan. Kawasan saluran diantara sebelah melalui pads adalah kawasan minimum yang wayar isyarat mesti lalui. Jadual 1 digunakan untuk mengira bilangan jejak yang boleh dijalurkan melalui kawasan ini.

Banyak jejak boleh dijalankan melalui saluran yang berbeza. Contohnya, jika pitch BGA tidak terlalu baik, anda boleh mengatur satu atau dua jejak, kadang-kadang tiga. Contohnya, untuk BGA 1 mm, jejak berbilang boleh digunakan. Namun, dengan rancangan PCB yang lanjut hari ini, kebanyakan masa hanya ada satu jejak untuk saluran.

Setelah perancang PCB terbenam menentukan lebar jejak dan jarak, bilangan jejak yang dijalankan melalui saluran, dan jenis vias yang digunakan untuk desain bentangan BGA, dia atau dia boleh menghargai bilangan lapisan PCB yang diperlukan. Menggunakan kurang dari bilangan maksimum pins I/O boleh mengurangkan bilangan lapisan. Jika kabel pada lapisan pertama dan kedua dibenarkan, maka kabel pada dua perimeter luar tidak perlu menggunakan vias. Dua perimeter yang lain boleh dijalankan di lapisan bawah.

Dalam langkah ketiga, perancang perlu menyimpan persamaan impedance sesuai dengan yang diperlukan dan menentukan bilangan lapisan kabel yang digunakan untuk memusnahkan isyarat BGA sepenuhnya. Seterusnya, gunakan lapisan atas papan sirkuit atau lapisan di mana BGA ditempatkan untuk menyelesaikan kabel cincin luar BGA.

Parameter dalaman yang tersisa didistribusikan pada lapisan kawat dalaman. Menurut bilangan kawat dalaman dalam setiap saluran, perlu menghargai bilangan lapisan yang diperlukan untuk menyelesaikan seluruh kawat BGA.

Dalam beberapa rancangan yang perlu mempertimbangkan gangguan elektromagnetik (EMI), lapisan luar atau lapisan atas tidak boleh digunakan untuk kawat, walaupun cincin luar. Dalam kes ini, lapisan atas berkhidmat sebagai pesawat tanah. EMI termasuk kelemahan produk kepada medan elektromagnetik luaran, dan medan elektromagnetik luaran biasanya memasuki produk lain dari satu produk melalui sambungan atau radiasi, dan sering menyebabkan produk terakhir gagal ujian kesesuaian. Produk mesti memenuhi tiga piawai berikut untuk dianggap memenuhi keperluan spesifikasi kompatibilitas elektromagnetik:

tidak mengganggu sistem lain

Tidak terkesan oleh radiasi dari sistem lain

tidak akan mengganggu diri sendiri.

Untuk mencegah produk menghantar dan menerima isyarat gangguan, disarankan untuk mengambil tindakan perlindungan untuk produk. Perisai biasanya merujuk kepada penutup seluruh produk elektronik atau sebahagian produk dengan shell logam. Bagaimanapun, dalam kebanyakan kes, mengisi lapisan luar dengan pesawat tanah juga boleh bertindak sebagai perisai kerana ia boleh menarik tenaga dan mengurangkan gangguan.

In-pad melalui teknologi untuk pitch ultra-fine

Apabila menggunakan in-pad melalui teknologi untuk melarikan diri isyarat BGA dan penghalaan, via ditempatkan secara langsung pad a pad BGA dan dipenuhi dengan bahan konduktif (biasanya perak) dan menyediakan permukaan rata.

Contoh penggemar keluar melalui lubang dalam pad BGA mikro yang digunakan dalam artikel ini menggunakan bola 0.4 mm atau pitch lead. PCB adalah 18 lapisan, termasuk 8 lapisan kawat isyarat. Kawalan BGA biasanya memerlukan lebih banyak lapisan. Tetapi dalam contoh ini, bilangan lapisan bukan masalah, kerana hanya bilangan kecil bola BGA digunakan. Masalah kunci masih adalah titik sempit 0.4 mm bagi BGA mikro, dan lapisan atas tidak membenarkan kabel kecuali ventilasi. Tujuan adalah untuk mencapai penggemar-keluar mikro-BGA tanpa mempengaruhi negatif penghasilan PCB.

Untuk memilih syarikat penghasilan PCB yang berbeza, saiz lubang papan sirkuit tebal 93mil tidak boleh kurang dari 6 mil, dan lebar jejak tidak boleh kurang dari 4 mil. Jika tidak, hanya beberapa pembuat papan sirkuit tinggi boleh mengambil alih projek ini, dan ia mahal. Gambar 6 menunjukkan lukisan garis luar BGA berkaitan dengan contoh ini.

Apa yang akan berlaku tanpa langkah-langkah ini

Sama ada menggunakan tulang anjing atau melalui teknologi dalam pads, kemudahan dan fungsi adalah dua aspek penting yang perlu dipertimbangkan dengan hati-hati. Kuncinya ialah mengetahui had penghasilan kilang penghasilan. Beberapa kilang PCB boleh menghasilkan rancangan yang sangat ketat. Bagaimanapun, jika produk itu bersedia untuk produksi massa, biaya akan tinggi. Oleh itu, sangat penting untuk mempertimbangkan pemilihan kilang penghasilan biasa semasa merancang.