Sản xuất PCB BGA

Aspherical Grid Array Printed Circuit Board (BGA PCB) là một loại PCB gắn trên bề mặt được thiết kế cho các mạch tích hợp. Lắp đặt bề mặt bằng bảng BGA là một ứng dụng vĩnh viễn, ví dụ, trong các thiết bị như bộ vi xử lý. Đây là những bảng mạch in dùng một lần và không thể tái sử dụng. Bảng BGA có nhiều chân kết nối hơn PCB thông thường. Mỗi điểm trên tấm BGA có thể được hàn độc lập. Toàn bộ kết nối của các PCB này được phân tán trong một ma trận thống nhất hoặc lưới bề mặt. Những PCB này được thiết kế để làm cho toàn bộ phía dưới dễ sử dụng, không chỉ các khu vực xung quanh.

Pin đóng gói BGA ngắn hơn nhiều so với PCB thông thường vì nó chỉ có hình dạng kiểu ngoại vi. Do đó, nó có thể cung cấp tốc độ cao hơn và hiệu suất tốt hơn. Hàn BGA yêu cầu điều khiển chính xác và thường được hướng dẫn bởi máy tự động. Đây là lý do tại sao các thiết bị BGA không phù hợp để lắp đặt ổ cắm.

BGA là một thành phần phổ biến trên PCB. Thông thường, CPU, cầu bắc, cầu nam, chip AGP, chip xe buýt card, v.v. chủ yếu được đóng gói dưới dạng BGA. Nói tóm lại, 80% tín hiệu tần số cao và tín hiệu đặc biệt sẽ được trích xuất từ loại gói này. Do đó, cách bạn xử lý các tuyến đường của gói BGA sẽ có tác động lớn đến các tín hiệu quan trọng.

Thông thường, các widget xung quanh BGA có thể được chia thành nhiều loại dựa trên mức độ ưu tiên của tầm quan trọng:

1. Bỏ qua.

2. Thiết bị đầu cuối đồng hồ mạch RC. (dưới dạng điện trở nối tiếp và nhóm hàng, chẳng hạn như tín hiệu bus bộ nhớ)

4. Mạch EMI RC (ở dạng giảm xóc và kéo cao; ví dụ như tín hiệu USB).

5. mạch chuyên dụng khác (mạch chuyên dụng được thêm vào theo chip khác nhau; chẳng hạn như mạch cảm biến nhiệt độ của CPU).

6. Ngân hàng điện nhỏ dưới 40 triệu (ở dạng C, l, R, v.v.); mạch này thường xuất hiện gần chip AGP hoặc chip có chức năng AGP, tách các ngân hàng điện khác nhau bằng R và l.

7. Kéo thấp xuống.

8. Nhóm mạch nhỏ chung (ở dạng R, C, Q, u, v.v.); Không có yêu cầu dây điện.

9. Chiều cao kéo RP.

BGA PCB đóng gói thiết kế

Các mạch từ mục 1-6 thường là trọng tâm của vị trí. Họ sẽ được bố trí càng gần BGA càng tốt, điều này đòi hỏi phải xử lý đặc biệt. Mạch của mục 7 là quan trọng thứ hai, nhưng nó cũng sẽ được sắp xếp gần hơn với BGA. Mục 8, mục 9 là mạch thông dụng, thuộc về tín hiệu có thể kết nối.

Liên quan đến mức độ ưu tiên của tầm quan trọng của các widget gần BGA, các yêu cầu định tuyến như sau:

1. Bypass=>Khi nó ở cùng một bên với chip, kết nối trực tiếp từ pin chip với bypass, sau đó rút ra bằng bypass, kết nối qua lỗ với mặt phẳng; Khi nó khác với chip, nó có thể chia sẻ cùng một overhole với các chân VCC và GND của BGA. Chiều dài dòng không được vượt quá 100 ml.

2. Mạch RC của thiết bị đầu cuối đồng hồ=>Có yêu cầu về chiều rộng dòng, khoảng cách dòng, chiều dài dòng hoặc GND đóng gói; Các tuyến đường nên ngắn và trơn tru nhất có thể và không vượt qua VCC.

3. Giảm xóc=>

Có yêu cầu về chiều rộng đường dây, khoảng cách đường dây, chiều dài đường dây và định tuyến gói; Tuyến đường nên ngắn và trơn tru nhất có thể. Các tuyến đường nên được thực hiện theo nhóm và các tín hiệu khác không được trộn lẫn.

4. Mạch EMI RC=>Có yêu cầu về chiều rộng đường, khoảng cách đường, dây song song, GND đóng gói, v.v; Hoàn thành theo yêu cầu của khách hàng.

5. Mạch đặc biệt khác=>Có yêu cầu về chiều rộng đường, GND đóng gói hoặc giải phóng mặt bằng dây; Hoàn thành theo yêu cầu của khách hàng.

6. Ngân hàng mạch điện nhỏ dưới 40 triệu=>Yêu cầu về chiều rộng đường dây; Cố gắng hoàn thành các lớp bề mặt, để lại không gian bên trong đầy đủ cho các đường tín hiệu và cố gắng tránh nhiễu không cần thiết do tín hiệu nguồn đi qua các lớp lên xuống trong khu vực BGA.

Kéo thấp R, C=>Không có yêu cầu đặc biệt; Lộ tuyến rất thuận lợi.

Các nhà thiết kế PCB và nhúng luôn yêu cầu số lượng lớp bảng tối thiểu. Để giảm chi phí, số lượng lớp cần được tối ưu hóa. Tuy nhiên, đôi khi các nhà thiết kế phải dựa vào một số lớp nhất định. Ví dụ, để hạn chế tiếng ồn, lớp dây thực tế phải được kẹp giữa hai lớp hình thành.

Ngoài các yếu tố thiết kế vốn có trong thiết kế nhúng sử dụng BGA cụ thể, thiết kế này thường bao gồm hai phương pháp cơ bản mà các nhà thiết kế nhúng phải thích nghi để vượt qua đúng tuyến đường tín hiệu của BGA: phân tán xương chó (Hình 1) và thông qua các lỗ trong chảo hàn (Hình 2). Phân tán xương chó được sử dụng cho BGA với khoảng cách bóng từ 0,5mm trở lên, trong khi các lỗ quá mức trong đĩa được sử dụng cho BGA và MicroBGA (còn được gọi là khoảng cách siêu mịn) với khoảng cách bóng nhỏ hơn 0,5mm. Khoảng cách được định nghĩa là khoảng cách giữa tâm của quả bóng BGA và tâm của quả bóng liền kề.

Hàn pad thông qua phương pháp fan-out lỗ

Điều quan trọng là phải hiểu một số thuật ngữ cơ bản liên quan đến các kỹ thuật định tuyến tín hiệu BGA này. "Thông qua lỗ" đề cập đến một miếng đệm có lỗ trồng điện được sử dụng để kết nối dây đồng của một lớp PCB với một lớp khác. Bảng mạch nhiều lớp mật độ cao có thể được sử dụng trong lỗ mù hoặc lỗ chôn, còn được gọi là microoverhole. Các lỗ mù chỉ có thể nhìn thấy ở một bên, trong khi các lỗ chôn không thể nhìn thấy ở cả hai bên.

Cáp PCB BGA

Ba ranh giới khác nhau liên quan đến BGA

Bước đầu tiên là xác định kích thước lỗ thông qua cần thiết cho quạt BGA. Kích thước overhole phụ thuộc vào nhiều yếu tố: khoảng cách giữa các yếu tố, độ dày PCB và số lượng dây từ một khu vực hoặc chu vi của overhole khác. Chu vi là ranh giới ma trận, hình vuông hoặc đa giác bao quanh BGA.

Bước thứ hai là xác định chiều rộng đường từ BGA đến lớp bên trong của bảng. Có nhiều yếu tố cần xem xét khi xác nhận chiều rộng của đường. Không gian tối thiểu cần thiết giữa các tuyến giới hạn không gian cáp vòng BGA. Điều quan trọng cần lưu ý là giảm không gian giữa các dây dẫn sẽ làm tăng chi phí sản xuất của bảng.

Thứ ba, nhà thiết kế phải duy trì kết hợp trở kháng khi cần thiết và xác định số lượng lớp dây được sử dụng để phá vỡ hoàn toàn tín hiệu BGA. Tiếp theo, sử dụng lớp trên cùng của bảng hoặc lớp đặt BGA để hoàn thành việc định tuyến vòng ngoài BGA.

Các thông số còn lại được phân phối trên các lớp cáp nội bộ. Ước tính số lớp cần thiết để hoàn thành hệ thống dây điện BGA tổng thể dựa trên số lượng hệ thống dây điện bên trong mỗi kênh. Sau khi vòng ngoài được nối dây, hãy đi một vòng nữa. Các vòng bên trong tiếp theo sau đó được định tuyến theo cách tương tự cho đến khi tất cả các dây BGA được hoàn thành.

Lợi thế của gói BGA

Bao bì BGA có rất nhiều lợi thế, nhưng chỉ có các chuyên gia hàng đầu chi tiết bên dưới.

1. Gói BGA sử dụng hiệu quả không gian PCB: Gói BGA sử dụng các yếu tố nhỏ hơn và chiếm không gian nhỏ hơn. Các gói này cũng giúp tiết kiệm đủ không gian tùy chỉnh trong PCB để tăng hiệu quả của nó.

2. Cải thiện tính chất điện và nhiệt: Kích thước của gói BGA rất nhỏ, do đó, tổn thất nhiệt của các PCB này nhỏ hơn và dễ dàng đạt được quá trình tản nhiệt. Bất cứ khi nào tấm silicon được gắn trên đỉnh, hầu hết nhiệt được truyền trực tiếp đến cổng. Tuy nhiên, khi wafer được gắn ở phía dưới, wafer được kết nối với đỉnh của gói. Đó là lý do tại sao nó được coi là sự lựa chọn tốt nhất cho công nghệ làm mát. Không có chân uốn cong hoặc dễ vỡ trong gói BGA, giúp cải thiện độ bền của các PCB này trong khi vẫn đảm bảo tính chất điện tốt.

3. Cải thiện lợi nhuận sản xuất bằng cách cải thiện hàn: BGA đóng gói pad là đủ lớn để dễ dàng hàn và hoạt động. Vì vậy, nó rất dễ dàng để hàn và xử lý, làm cho nó rất nhanh chóng. Các miếng đệm lớn hơn của các PCB này cũng có thể dễ dàng được xử lý lại nếu cần.

4. Giảm nguy cơ thiệt hại: Gói BGA được bảo dưỡng, do đó cung cấp độ bền và độ bền mạnh mẽ trong mọi điều kiện.

Trang 5 của 5. Giảm chi phí: Những lợi thế này giúp giảm chi phí của gói BGA. Việc sử dụng hiệu quả các bảng mạch in cung cấp thêm cơ hội để tiết kiệm vật liệu và cải thiện hiệu suất nhiệt điện, giúp đảm bảo các thiết bị điện tử chất lượng cao và giảm khuyết tật.