Ключевые моменты этой статьи
- Корпуса BGA компактны по размеру и имеют высокую плотность контактов.
- В корпусах BGA перекрестные помехи из-за выравнивания и смещения шариков называются перекрестными помехами BGA.
- Перекрестные помехи BGA зависят от местоположения сигнала злоумышленника и сигнала жертвы в решетке шариков.
В микросхемах с несколькими вентилями и числом выводов уровень интеграции возрастает экспоненциально.Эти микросхемы стали более надежными, прочными и простыми в использовании благодаря разработке корпусов с шариковой решеткой (BGA), которые меньше по размеру и толщине и имеют большее количество контактов.Однако перекрестные помехи BGA серьезно влияют на целостность сигнала, что ограничивает использование корпусов BGA.Давайте обсудим корпус BGA и перекрестные помехи BGA.
Пакеты с шариковой решеткой
Корпус BGA — это корпус для поверхностного монтажа, в котором для монтажа интегральной схемы используются крошечные металлические проводящие шарики.Эти металлические шарики образуют сетку или матричный рисунок, который расположен под поверхностью чипа и соединен с печатной платой.
Пакет массива шариковых решеток (BGA)
Устройства, упакованные в BGA, не имеют контактов или выводов на периферии чипа.Вместо этого массив шариковой сетки размещается в нижней части чипа.Эти массивы шариковых решеток называются шариками припоя и действуют как разъемы для корпуса BGA.
Микропроцессоры, чипы WiFi и FPGA часто используют корпуса BGA.В чипе корпуса BGA шарики припоя пропускают ток между печатной платой и корпусом.Эти шарики припоя физически соединены с полупроводниковой подложкой электроники.Свинцовое соединение или флип-чип используется для установления электрического соединения с подложкой и кристаллом.Проводящие выравнивания расположены внутри подложки, что позволяет передавать электрические сигналы от места соединения между чипом и подложкой к месту соединения между подложкой и решеткой шариков.
В корпусе BGA выводы подключения под кристаллом распределены по матричной схеме.Такое расположение обеспечивает большее количество выводов в корпусе BGA, чем в плоском и двухрядном корпусах.В свинцовом корпусе контакты расположены по краям.На каждом выводе корпуса BGA имеется шарик припоя, расположенный на нижней поверхности чипа.Такое расположение на нижней поверхности обеспечивает большую площадь, что приводит к большему количеству контактов, меньшему количеству блокировок и меньшему количеству замыканий выводов.В корпусе BGA шарики припоя расположены дальше друг от друга, чем в корпусе с выводами.
Преимущества корпусов BGA
Корпус BGA имеет компактные размеры и высокую плотность контактов.Корпус BGA имеет низкую индуктивность, что позволяет использовать более низкие напряжения.Сетка шариков хорошо разнесена, что упрощает выравнивание чипа BGA с печатной платой.
Некоторые другие преимущества пакета BGA:
- Хороший отвод тепла благодаря низкому термическому сопротивлению упаковки.
- Длина вывода в корпусах BGA короче, чем в корпусах с выводами.Большое количество выводов в сочетании с меньшим размером делает корпус BGA более проводящим, что повышает производительность.
- Корпуса BGA обеспечивают более высокую производительность на высоких скоростях по сравнению с плоскими корпусами и корпусами с двойным рядным расположением линий.
- Скорость и производительность изготовления печатных плат увеличиваются при использовании устройств в корпусе BGA.Процесс пайки становится проще и удобнее, а корпуса BGA можно легко переделывать.
Перекрестные помехи BGA
У корпусов BGA есть некоторые недостатки: шарики припоя невозможно согнуть, проверка затруднена из-за высокой плотности корпуса, а крупносерийное производство требует использования дорогостоящего паяльного оборудования.
Для уменьшения перекрестных помех BGA решающее значение имеет расположение BGA с низким уровнем перекрестных помех.
Корпуса BGA часто используются в большом количестве устройств ввода-вывода.Сигналы, передаваемые и принимаемые встроенным чипом в корпусе BGA, могут быть нарушены из-за передачи энергии сигнала от одного провода к другому.Перекрестные помехи в сигнале, вызванные совмещением и смещением шариков припоя в корпусе BGA, называются перекрестными помехами BGA.Конечная индуктивность между массивами шариковых решеток является одной из причин возникновения перекрестных помех в корпусах BGA.Когда в выводах корпуса BGA возникают сильные переходные процессы ввода-вывода (сигналы вмешательства), конечная индуктивность между решетками шариков, соответствующими сигнальному и обратному выводам, создает помехи напряжения на подложке чипа.Эти помехи напряжения вызывают выбросы сигнала, которые передаются из корпуса BGA в виде шума, что приводит к эффекту перекрестных помех.
В таких приложениях, как сетевые системы с толстыми печатными платами, в которых используются сквозные отверстия, перекрестные помехи BGA могут быть обычным явлением, если не принять меры по экранированию сквозных отверстий.В таких схемах длинные переходные отверстия, расположенные под BGA, могут вызывать значительную связь и создавать заметные перекрестные помехи.
Перекрестные помехи BGA зависят от местоположения сигнала злоумышленника и сигнала жертвы в решетке шариков.Для уменьшения перекрестных помех BGA решающее значение имеет корпус BGA с низким уровнем перекрестных помех.С помощью программного обеспечения Cadence Allegro Package Designer Plus проектировщики могут оптимизировать сложные конструкции с одним и несколькими кристаллами, а также конструкции с перевернутыми кристаллами;Радиальная полноугольная фрезеровка для решения уникальных задач трассировки подложек BGA/LGA.и специальные проверки DRC/DFA для более точной и эффективной маршрутизации.Специальные проверки DRC/DFM/DFA гарантируют успешное проектирование BGA/LGA за один проход.Также предоставляется подробное извлечение межсоединений, 3D-моделирование корпуса, а также целостность сигнала и термический анализ с учетом источников питания.
Время публикации: 28 марта 2023 г.