Kľúčové body tohto článku
- Balíky BGA sú kompaktné a majú vysokú hustotu kolíkov.
- V balíkoch BGA sa presluchy signálu v dôsledku zarovnania guľôčok a nesprávneho zarovnania nazývajú presluchy BGA.
- Presluchy BGA závisia od umiestnenia signálu narušiteľa a signálu obete v poli guľôčkovej mriežky.
V integrovaných obvodoch s viacerými bránami a počtom pinov sa úroveň integrácie zvyšuje exponenciálne.Tieto čipy sa stali spoľahlivejšími, robustnejšími a ľahko použiteľnými vďaka vývoju balíčkov s guľovou mriežkou (BGA), ktoré sú menšie čo do veľkosti a hrúbky a väčšie čo do počtu kolíkov.Presluchy BGA však vážne ovplyvňujú integritu signálu, čím obmedzujú používanie balíkov BGA.Poďme diskutovať o balení BGA a presluchoch BGA.
Balíky Ball Grid Array
Balík BGA je balík na povrchovú montáž, ktorý na montáž integrovaného obvodu používa malé guľôčky kovových vodičov.Tieto kovové guľôčky tvoria mriežkový alebo matricový vzor, ktorý je usporiadaný pod povrchom čipu a spojený s doskou plošných spojov.
Balík s guľovou mriežkou (BGA).
Zariadenia, ktoré sú zabalené v BGA, nemajú na periférii čipu žiadne kolíky ani vodiče.Namiesto toho je pole guľôčkovej mriežky umiestnené na spodnej časti čipu.Tieto guľové mriežkové polia sa nazývajú spájkovacie gule a fungujú ako konektory pre balík BGA.
Mikroprocesory, čipy WiFi a FPGA často používajú balíčky BGA.V čipe puzdra BGA umožňujú spájkovacie guľôčky tok prúdu medzi doskou plošných spojov a puzdrom.Tieto spájkovacie guľôčky sú fyzicky spojené s polovodičovým substrátom elektroniky.Lepenie olova alebo flip-chip sa používa na vytvorenie elektrického spojenia so substrátom a matricou.Vodivé usporiadania sú umiestnené vo vnútri substrátu, čo umožňuje prenos elektrických signálov zo spojenia medzi čipom a substrátom do spojenia medzi substrátom a guľôčkovou mriežkou.
Balík BGA distribuuje spojovacie vodiče pod matricou v matricovom vzore.Toto usporiadanie poskytuje väčší počet zvodov v puzdre BGA ako v plochých a dvojradových puzdrách.V olovenom obale sú kolíky usporiadané na hraniciach.každý kolík puzdra BGA nesie guľôčku spájky, ktorá je umiestnená na spodnej ploche čipu.Toto usporiadanie na spodnom povrchu poskytuje väčšiu plochu, čo má za následok viac kolíkov, menej blokovania a menej olovených skratov.V puzdre BGA sú guľôčky spájky zarovnané najviac od seba ako v puzdre s vývodmi.
Výhody balíkov BGA
Obal BGA má kompaktné rozmery a vysokú hustotu pinov.puzdro BGA má nízku indukčnosť, čo umožňuje použitie nižších napätí.Pole guľôčkovej mriežky je dobre rozmiestnené, čo uľahčuje zarovnanie čipu BGA s doskou plošných spojov.
Niektoré ďalšie výhody balíka BGA sú:
- Dobrý odvod tepla vďaka nízkemu tepelnému odporu obalu.
- Dĺžka zvodu v puzdrách BGA je kratšia ako v puzdrách so zvodmi.Vysoký počet vodičov v kombinácii s menšou veľkosťou spôsobuje, že puzdro BGA je vodivejšie, čím sa zlepšuje výkon.
- BGA balíky ponúkajú vyšší výkon pri vysokých rýchlostiach v porovnaní s plochými balíkmi a dvojitými in-line balíkmi.
- Rýchlosť a výťažnosť výroby DPS sa zvyšuje pri použití zariadení s BGA.Proces spájkovania sa stáva jednoduchším a pohodlnejším a obaly BGA sa dajú ľahko prepracovať.
BGA Crosstalk
Obaly BGA majú určité nevýhody: guľôčky spájky sa nedajú ohnúť, kontrola je ťažká kvôli vysokej hustote obalu a výroba veľkých objemov vyžaduje použitie drahého spájkovacieho zariadenia.
Na zníženie presluchov BGA je rozhodujúce usporiadanie BGA s nízkym presluchom.
Balíky BGA sa často používajú vo veľkom množstve I/O zariadení.Signály vysielané a prijímané integrovaným čipom v puzdre BGA môžu byť rušené prepojením energie signálu z jedného vodiča do druhého.Presluchy spôsobené zarovnaním a nesprávnym usporiadaním guľôčok spájky v puzdre BGA sa nazývajú presluchy BGA.Konečná indukčnosť medzi poliami guľových mriežok je jednou z príčin presluchových efektov v balíkoch BGA.Keď sa vo vodičoch BGA puzdra vyskytnú vysoké I/O prúdové prechody (intruzívne signály), konečná indukčnosť medzi poliami guľôčkovej mriežky zodpovedajúcimi signálnym a spätným kolíkom vytvára napäťové rušenie na substráte čipu.Toto napäťové rušenie spôsobuje poruchu signálu, ktorá sa prenáša z balíka BGA ako šum, čo vedie k efektu presluchu.
V aplikáciách, ako sú sieťové systémy s hrubými PCB, ktoré používajú priechodné otvory, môže byť presluch BGA bežný, ak sa neprijmú žiadne opatrenia na ochranu priechodných otvorov.V takýchto obvodoch môžu dlhé priechodné otvory umiestnené pod BGA spôsobiť značné spojenie a generovať viditeľné rušenie presluchov.
Presluchy BGA závisia od umiestnenia signálu narušiteľa a signálu obete v poli guľôčkovej mriežky.Na zníženie presluchov BGA je rozhodujúce usporiadanie balíka BGA s nízkym presluchom.So softvérom Cadence Allegro Package Designer Plus môžu dizajnéri optimalizovať zložité návrhy drôtových spojov a flip-chipov s jednou alebo viacerými matricami;radiálne smerovanie pod plným uhlom push-squeeze na riešenie jedinečných výziev smerovania návrhov substrátov BGA/LGA.a špecifické kontroly DRC/DFA pre presnejšie a efektívnejšie smerovanie.Špecifické kontroly DRC/DFM/DFA zaisťujú úspešné návrhy BGA/LGA v jedinom prechode.Poskytuje sa aj podrobná extrakcia prepojenia, 3D modelovanie balíkov a integrita signálu a tepelná analýza s dôsledkami napájania.
Čas odoslania: 28. marca 2023