Hovedpunkter i denne artikkelen
- BGA-pakker er kompakte i størrelse og har høy pin-densitet.
- I BGA-pakker kalles signalkrysstale på grunn av kulejustering og feiljustering for BGA-krysstale.
- BGA-krysstale avhenger av plasseringen av inntrengersignalet og offersignalet i ballnettet.
I multi-gate og pin-count ICer øker integrasjonsnivået eksponentielt.Disse brikkene har blitt mer pålitelige, robuste og enkle å bruke takket være utviklingen av ball grid array (BGA)-pakker, som er mindre i størrelse og tykkelse og større i antall pinner.BGA-krysstale påvirker imidlertid signalintegriteten alvorlig, og begrenser dermed bruken av BGA-pakker.La oss diskutere BGA-emballasje og BGA-krysstale.
Ball Grid Array-pakker
En BGA-pakke er en overflatemonteringspakke som bruker små metalllederkuler for å montere den integrerte kretsen.Disse metallkulene danner et rutenett eller matrisemønster som er anordnet under overflaten av brikken og koblet til det trykte kretskortet.
En ball grid array (BGA)-pakke
Enheter som er pakket i BGA-er har ingen pinner eller ledninger i periferien av brikken.I stedet plasseres kulegitteret på bunnen av brikken.Disse kulenett-arrayene kalles loddekuler og fungerer som koblinger for BGA-pakken.
Mikroprosessorer, WiFi-brikker og FPGA-er bruker ofte BGA-pakker.I en BGA-pakkebrikke lar loddekulene strøm flyte mellom PCB og pakken.Disse loddekulene er fysisk koblet til halvledersubstratet til elektronikken.Blybinding eller flip-chip brukes til å etablere den elektriske forbindelsen til underlaget og formen.Ledende justeringer er plassert inne i substratet, slik at elektriske signaler kan overføres fra krysset mellom brikken og substratet til krysset mellom substratet og kulegitteret.
BGA-pakken fordeler tilkoblingsledningene under dysen i et matrisemønster.Dette arrangementet gir et større antall avledninger i en BGA-pakke enn i flate og dobbeltradspakker.I en blyholdig pakke er pinnene ordnet ved grensene.hver pinne i BGA-pakken har en loddekule, som er plassert på den nedre overflaten av brikken.Dette arrangementet på den nedre overflaten gir mer areal, noe som resulterer i flere pinner, mindre blokkering og færre bly-shorts.I en BGA-pakke er loddekulene justert lengst fra hverandre enn i en pakke med ledninger.
Fordeler med BGA-pakker
BGA-pakken har kompakte dimensjoner og høy pinnedensitet.BGA-pakken har lav induktans, noe som tillater bruk av lavere spenninger.Kulenettet er godt plassert, noe som gjør det lettere å justere BGA-brikken med PCB-en.
Noen andre fordeler med BGA-pakken er:
- God varmespredning på grunn av pakkens lave termiske motstand.
– Blylengden i BGA-pakker er kortere enn i pakker med ledninger.Det høye antallet avledninger kombinert med den mindre størrelsen gjør BGA-pakken mer ledende, og forbedrer dermed ytelsen.
- BGA-pakker tilbyr høyere ytelse ved høye hastigheter sammenlignet med flate pakker og doble in-line-pakker.
- Hastigheten og utbyttet av PCB-produksjon øker ved bruk av BGA-pakkede enheter.Loddeprosessen blir enklere og mer praktisk, og BGA-pakker kan enkelt omarbeides.
BGA Crosstalk
BGA-pakker har noen ulemper: loddekuler kan ikke bøyes, inspeksjon er vanskelig på grunn av pakkens høye tetthet, og høyvolumproduksjon krever bruk av dyrt loddeutstyr.
For å redusere BGA-overhøring er en lav-overhøring BGA-arrangement avgjørende.
BGA-pakker brukes ofte i et stort antall I/O-enheter.Signaler som sendes og mottas av en integrert brikke i en BGA-pakke kan forstyrres av signalenergikobling fra en ledning til en annen.Signalovertale forårsaket av justering og feiljustering av loddekuler i en BGA-pakke kalles BGA-krysstale.Den endelige induktansen mellom kulenett-arrayene er en av årsakene til krysstaleeffekter i BGA-pakker.Når høye I/O-strømtransienter (inntrengningssignaler) oppstår i BGA-pakkens ledninger, skaper den endelige induktansen mellom kulenettoppstillingene som tilsvarer signal- og returpinnene spenningsinterferens på brikkesubstratet.Denne spenningsforstyrrelsen forårsaker en signalfeil som sendes ut av BGA-pakken som støy, noe som resulterer i en krysstaleeffekt.
I applikasjoner som nettverkssystemer med tykke PCB-er som bruker gjennomgående hull, kan BGA-krysstale være vanlig dersom det ikke iverksettes tiltak for å skjerme de gjennomgående hullene.I slike kretser kan de lange via-hullene plassert under BGA forårsake betydelig kobling og generere merkbar krysstaleinterferens.
BGA-krysstale avhenger av plasseringen av inntrengersignalet og offersignalet i kulenettet.For å redusere BGA-overhøring er et BGA-pakkearrangement med lavt krysstalk kritisk.Med Cadence Allegro Package Designer Plus-programvare kan designere optimalisere komplekse single-die og multi-die wirebond og flip-chip design;radiell, full-vinkel push-squeeze-ruting for å møte de unike rutingutfordringene til BGA/LGA-substratdesign.og spesifikke DRC/DFA-sjekker for mer nøyaktig og effektiv ruting.Spesifikke DRC/DFM/DFA-kontroller sikrer vellykkede BGA/LGA-design i en enkelt omgang.detaljert utvinning av sammenkoblinger, 3D-pakkemodellering og signalintegritet og termisk analyse med implikasjoner for strømforsyning er også gitt.
Innleggstid: 28. mars 2023