Ключови точки на тази статия
- BGA пакетите са с компактни размери и висока плътност на изводите.
- В BGA пакети кръстосаното смущаване на сигнала, дължащо се на подравняване и неправилно подравняване на топката, се нарича BGA кръстосано смущаване.
- BGA кръстосаните смущения зависят от местоположението на сигнала на нарушителя и сигнала на жертвата в матрицата на топката.
В интегралните схеми с няколко порта и броя на изводите, нивото на интеграция нараства експоненциално.Тези чипове са станали по-надеждни, здрави и лесни за използване благодарение на разработването на пакети с решетка с топка (BGA), които са с по-малък размер и дебелина и с по-голям брой щифтове.BGA кръстосаните смущения обаче сериозно засягат целостта на сигнала, като по този начин ограничават използването на BGA пакети.Нека да обсъдим BGA опаковката и BGA кръстосаните смущения.
Пакети с масиви с топка
BGA пакет е пакет за повърхностен монтаж, който използва малки метални проводящи топчета за монтиране на интегралната схема.Тези метални топки образуват решетка или матричен модел, който е подреден под повърхността на чипа и е свързан към печатната платка.
Пакет с решетъчна матрица (BGA).
Устройствата, които са опаковани в BGA, нямат щифтове или проводници по периферията на чипа.Вместо това решетката с топки се поставя на дъното на чипа.Тези сферични решетки се наричат топки за спояване и действат като съединители за BGA пакета.
Микропроцесорите, WiFi чиповете и FPGA често използват BGA пакети.В чип BGA пакет топките за запояване позволяват протичане на ток между печатната платка и пакета.Тези топки за запояване са физически свързани към полупроводниковия субстрат на електрониката.Оловно свързване или флип-чип се използва за установяване на електрическа връзка към субстрата и матрицата.Проводимите подравнявания са разположени в субстрата, позволявайки електрическите сигнали да бъдат предавани от кръстовището между чипа и субстрата към кръстовището между субстрата и масива от сферична решетка.
Пакетът BGA разпределя свързващите проводници под матрицата в матричен модел.Това разположение осигурява по-голям брой проводници в BGA пакет, отколкото в плоски и двуредови пакети.В оловен пакет щифтовете са подредени по границите.всеки щифт на BGA пакета носи топка за спояване, която се намира на долната повърхност на чипа.Тази подредба на долната повърхност осигурява повече площ, което води до повече щифтове, по-малко блокиране и по-малко водещи шорти.В BGA пакет топките за запояване са подравнени на най-голямо разстояние една от друга, отколкото в пакет с проводници.
Предимства на BGA пакетите
BGA пакетът има компактни размери и висока плътност на изводите.пакетът BGA има ниска индуктивност, което позволява използването на по-ниски напрежения.Решетката на топката е добре раздалечена, което улеснява подравняването на BGA чипа с печатната платка.
Някои други предимства на BGA пакета са:
- Добро разсейване на топлината поради ниското термично съпротивление на опаковката.
- Дължината на кабела в BGA пакети е по-къса отколкото в пакети с кабели.Големият брой проводници, комбиниран с по-малкия размер, прави BGA пакета по-проводим, като по този начин подобрява производителността.
- BGA пакетите предлагат по-висока производителност при високи скорости в сравнение с плоските пакети и двойните редови пакети.
- Скоростта и добивът на печатни платки се увеличава при използване на BGA-опаковани устройства.Процесът на запояване става по-лесен и удобен, а BGA пакетите могат лесно да се преработват.
BGA Crosstalk
BGA пакетите имат някои недостатъци: топките за спояване не могат да бъдат огънати, проверката е трудна поради високата плътност на пакета, а производството в голям обем изисква използването на скъпо оборудване за запояване.
За да се намалят BGA кръстосаните смущения, BGA подредбата с ниски смущения е от решаващо значение.
BGA пакетите често се използват в голям брой I/O устройства.Сигналите, предавани и получавани от интегриран чип в BGA пакет, могат да бъдат нарушени от свързване на енергия на сигнала от един проводник към друг.Напречно смущаване на сигнала, причинено от подравняването и неправилното подравняване на сферичните спойки в BGA пакет, се нарича BGA смущаване.Крайната индуктивност между масивите от сферична решетка е една от причините за ефектите на кръстосани смущения в BGA пакетите.Когато се появят преходни процеси с висок входно-изходен ток (сигнали за проникване) в проводниците на BGA пакета, крайната индуктивност между решетъчните масиви от сферични решетки, съответстващи на сигналните и връщащите щифтове, създава смущения в напрежението върху субстрата на чипа.Това смущение на напрежението причинява бъг на сигнала, който се предава извън BGA пакета като шум, което води до ефект на кръстосано смущаване.
В приложения като мрежови системи с дебели печатни платки, които използват проходни отвори, BGA кръстосаните смущения могат да бъдат често срещани, ако не се вземат мерки за екраниране на проходните отвори.В такива вериги дългите проходни отвори, поставени под BGA, могат да причинят значително свързване и да генерират забележими смущения при кръстосани смущения.
BGA кръстосаните смущения зависят от местоположението на сигнала на нарушителя и сигнала на жертвата в матрицата на топката.За да се намалят BGA кръстосаните смущения, BGA пакетът с ниски смущения е от решаващо значение.Със софтуера Cadence Allegro Package Designer Plus, дизайнерите могат да оптимизират сложни дизайни с единична матрица и няколко матрици и флип-чип;радиално маршрутизиране с натискане и стискане под пълен ъгъл за справяне с уникалните предизвикателства при маршрутизирането на дизайна на BGA/LGA субстрат.и специфични DRC/DFA проверки за по-точно и ефективно маршрутизиране.Специфичните DRC/DFM/DFA проверки гарантират успешни BGA/LGA проекти с едно преминаване.Осигурени са също детайлно извличане на междусистемни връзки, 3D моделиране на пакети и анализ на целостта на сигнала и топлинен анализ с последици за захранването.
Време на публикуване: 28 март 2023 г