BGA布线技巧及方法

来源:盛世时代 时间:2017-05-06

    随着芯片封装技术的发展,球栅阵列封装(BGA)正在成为一种标准的封装形式。对于有着上百个引脚数的芯片,采用BGA封装有着不可比拟的优点。 与 QGP相比,BGA的明显优点是形状因素,从QFP的周边引线转换为BGA的面阵列封装可大大减少封装的物理尺寸,而且这种尺寸优点在多1/O引脚数
    BGA是PCB上常用的組件,通常CPU、NORTH BRIDGE、SOUTH BRIDGE、AGP CHIP、CARD BUS CHIP…等,大多是以bga的型式包裝,簡言之,80﹪的高頻信號及特殊信號將會由這類型的package內拉出。因此,如何處理BGA package的走線,對重要信號會有很大的影響。
通常環繞在BGA四周的小零件,依重要性為優先級可分為幾類:
1. by pass。
2. clock終端RC電路。
3. damping(以串接電阻、排組型式泛起;例如memory BUS信號)
4. EMI RC電路(以dampin、C、pull height型式泛起;例如USB信號)。
5. 其它特殊電路(依不同的CHIP所加的特殊電路;例如CPU的感溫電路)。
6. 40mil以下小電源電路組(以C、L、R等型式泛起;此種電路常泛起在AGP CHIP or含AGP功能之CHIP四周,透過R、L分隔出不同的電源組)。
7. pull low R、C。
8. 一般小電路組(以R、C、Q、U等型式泛起;無走線要求)。
9. pull height R、RP。
1-6項的電路通常是placement的重點,會排的盡量靠近BGA,是需要特別處理的。第7項電路的重要性次之,但也會排的比較靠近BGA。8、9項為一般性的電路,是屬於接上既可的信號。
相對於上述BGA四周的小零件重要性的優先級來說,在ROUTING上的需求如下:
1.by pass =>與CHIP統一面時,直接由CHIP pin接至by pass,再由by pass拉出打via接plane;與CHIP不同面時,可與BGA的VCC、GND pin共享統一個via,線長請勿超越100mil。

2.clock終端RC電路=>有線寬、線距、線長或包GND等需求;走線盡量短,平順,盡量不跨越VCC分隔線。
3.damping=>有線寬、線距、線長及分組走線等需求;走線盡量短,平順,一組一組走線,不可參雜其它信號。
4.EMI RC電路=>有線寬、線距、並行走線、包GND等需求;依客戶要求完成。
5.其它特殊電路=>有線寬、包GND或走線淨空等需求;依客戶要求完成。
6.40mil以下小電源電路組=>有線寬等需求;盡量以表面層完成,將內層空間完整留存給信號線使用,並盡量避免電源信號在BGA區上下穿層,造成不必要的乾擾。
7.pull low R、C=>無特殊要求;走線平順。
8.一般小電路組=>無特殊要求;走線平順。
9.pull height R、RP=> 無特殊要求;走線平順。
為了更清晰的說明BGA零件走線的處理,將以一系列圖標說明如下:

A. 將BGA由中央以十字劃分,VIA分別朝左上、左下、右上、右下方向打;十字可因走線需要做分歧錯誤稱調整。
B. clock信號有線寬、線距要求,當其R、C電路與CHIP統一面時請盡量以上圖方式處理。
C. USB信號在R、C兩端請完全並行走線。
D. by pass盡量由CHIP pin接至by pass再進入plane。無法接到的by pass請就近下plane。
E. BGA組件的信號,外三圈往外拉,並保持原設定線寬、線距;VIA可在零件實體及3MM placement禁置區間調整走線順序,假如走線沒有層面要求,則可以延長而不做限制。內圈往內拉或VIA打在PIN與PIN正中間。另外,BGA的四個角落請盡量以表面層拉出,以減少角落的VIA數。
F. BGA組件的信號,盡量以輻射型態向外拉出;避免在內部回轉。
F_2 為BGA背面by pass的放置及走線處理。
By pass盡量靠近電源pin。
3 為BGA區的VIA在VCC層所造成的狀況
THERMAL VCC信號在VCC層的導通狀態。
ANTI GND信號在VCC層的隔開狀態。
因BGA的信號有規則性的引線、打VIA,使得電源的導通較充足。
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