電路設計 - 在PCB設計中使用BGA訊號佈線科技？

球網格陣列 （BGA）包裝 現時是各種高度先進和複雜的半導體器件（如FPGA和微處理器）使用的標準封裝類型. 用於嵌入式系統的BGA封裝技術 PCB設計 隨著晶片製造商的科技發展不斷前進. 這種類型的封裝通常分為兩種類型：標準和微型BGA. 這兩種類型的套裝軟體都必須應對不斷增加的I/O挑戰, 這意味著逃生路線變得越來越困難, 即使對於經驗豐富的PCB和嵌入式 PCB設計ers公司. 具有挑戰性的.

嵌入式PCB設計師的第一項任務是製定合適的扇出策略，以方便電路板的製造。 選擇正確的扇出/佈線策略時需要考慮的關鍵因素是：球間距、接觸直徑、輸入/輸出引脚數量、通孔類型、焊盤尺寸、軌跡寬度和間距，以及從BGA繞道所需的層數。

狗骨頭扇出

狗骨型BGA扇出方法分為4個象限，在BGA中間留下一個更寬的通道，用於從內部佈置多條記錄道。 分解來自BGA的訊號並將其連接到其他電路涉及幾個關鍵步驟。

第一步是確定BGA扇出所需的通孔尺寸. 通孔尺寸取決於許多因素：設備間距, PCB厚度, 以及需要從通孔的一個區域或周長路由到另一個區域或周長的記錄道數量. 圖3顯示了與BGA相關的3個不同周長. 周長為多邊形邊界, 定義為圍繞BGA球的矩陣或正方形.

第一個周長由穿過第一行（水准）和相應的第一列（垂直）的虛線組成，然後是第二和第3個周長。 設計者從BGA的最外層開始佈線，然後繼續向內佈線，直到BGA球的最內層。 通孔尺寸由接觸直徑和球間距計算

一旦狗骨扇出完成並確定了具體的過孔焊盤尺寸，第二步是定義從BGA到電路板內層的軌跡寬度。 在確定軌跡寬度時，需要考慮許多因素。 錶1顯示了軌跡寬度。 記錄道之間所需的最小空間限制了BGA迂回路由空間。 重要的是要知道，减少記錄道之間的空間將新增電路板的製造成本。

兩個過孔之間的區域稱為佈線通道。 相鄰過孔焊盤之間的通道面積是訊號佈線必須通過的最小面積。 錶1用於計算可通過該區域佈線的記錄道數量。

許多記錄道可以通過不同的通道進行路由。 例如，如果BGA音高不是很好，可以排列一個或兩個記錄道，有時是3個。 例如，對於1毫米間距的BGA，可以部署多個記錄道。 然而，在當今先進的PCB設計中，大多數情况下，通道只有一個軌跡。

一旦嵌入式PCB設計師確定了跡線寬度和間距、通過通道佈線的跡線數量以及用於BGA佈局設計的過孔類型，他或她就可以估計所需的PCB層數量。 使用少於最大數量的輸入/輸出引脚可以减少層數。 如果允許在第一層和第二層上佈線，則兩個週邊上的佈線不需要使用過孔。 其他兩個周長可以在底層佈線。

在第3步中，設計者需要根據需要保持阻抗匹配，並確定用於完全分解BGA訊號的佈線層數量。 接下來，使用電路板的頂層或放置BGA的層來完成BGA外圈的佈線。

其餘的內部參數分佈在內部佈線層上。 根據每個通道中內部佈線的數量，有必要公平地估計完成整個BGA佈線所需的層數。

在一些需要考慮電磁干擾（EMI）的設計中，外層或頂層不能用於佈線，甚至不能用於外圈。 在這種情況下，頂層用作地平面。 電磁干擾包括產品對外部電磁場的敏感性，外部電磁場通常通過耦合或輻射從一個產品進入另一個產品，並經常導致後一個產品未通過一致性測試。 產品必須滿足以下3個標準才能考慮滿足電磁相容性規範的要求：

不干擾其他系統

不受其他系統輻射的影響

不會干擾自身。

為了防止產品發送和接收干擾訊號，建議對產品採取遮罩措施。 遮罩通常是指用金屬外殼將整個電子產品或產品的一部分完全封閉起來。 然而，在大多數情况下，用接地層填充外層也可以起到遮罩作用，因為它可以吸引能量並將干擾降至最低。

用於超細瀝青的焊盤內通孔科技

當使用焊盤內過孔科技進行BGA訊號逃逸和佈線時，過孔直接放置在BGA焊盤上，填充導電資料（通常為銀），並提供平坦的表面。

本文中使用的微型BGA焊盤中的扇出通孔示例使用0.4mm球距或鉛距。 PCB為18層，包括8個訊號佈線層。 BGA佈線通常需要更多層。 但在本例中，層的數量不是問題，因為只使用了少量BGA球。 關鍵問題仍然是微BGA的0.4mm窄間距，頂層除了扇出外不允許佈線。 目標是在不影響PCB製造的情况下實現扇出式微型BGA。

為了能够選擇不同的PCB製造公司，93mil厚電路板的孔徑不能小於6mil，軌跡寬度不能小於4mil。 否則，只有少數高端電路板製造商可以接管該項目，而且成本高昂。 圖6顯示了與此示例相關的BGA輪廓圖。

沒有這些步驟會出什麼問題

無論是使用狗骨還是通過墊板科技, 可製造性和功能性是需要仔細考慮的兩個重要方面. 關鍵是要知道製造工廠的製造極限. 一些 PCB工廠 可以製造特別嚴格的設計. 然而, 如果產品已準備好批量生產, 成本會很高. 因此, 在設計時，考慮普通製造廠的選擇尤為重要.