Ključne točke ovog članka
- BGA paketi su kompaktne veličine i imaju veliku gustoću pinova.
- U BGA paketima, preslušavanje signala zbog poravnanja kuglica i neusklađenosti naziva se BGA preslušavanje.
- BGA preslušavanje ovisi o lokaciji signala uljeza i signala žrtve u polju kuglične mreže.
U IC-ovima s više vrata i brojem pinova, razina integracije raste eksponencijalno.Ovi su čipovi postali pouzdaniji, robusniji i jednostavniji za korištenje zahvaljujući razvoju paketa kugličnih rešetki (BGA), koji su manji po veličini i debljini i većem broju pinova.Međutim, BGA preslušavanje ozbiljno utječe na integritet signala, čime se ograničava upotreba BGA paketa.Raspravljajmo o BGA pakiranju i BGA preslušavanju.
Ball Grid Array paketi
BGA paket je paket za površinsku montažu koji koristi sićušne metalne kuglice vodiča za montiranje integriranog kruga.Ove metalne kuglice tvore rešetku ili matrični uzorak koji je raspoređen ispod površine čipa i povezan s tiskanom pločicom.
Paket kuglastog rešetkastog niza (BGA).
Uređaji koji su pakirani u BGA nemaju pinove ili izvode na periferiji čipa.Umjesto toga, niz kugličnih rešetki postavljen je na dno čipa.Ovi nizovi rešetkastih kuglica nazivaju se lemne kuglice i djeluju kao konektori za BGA paket.
Mikroprocesori, WiFi čipovi i FPGA često koriste BGA pakete.U BGA paketnom čipu, kuglice za lemljenje dopuštaju protok struje između PCB-a i paketa.Ove kuglice za lemljenje fizički su povezane s poluvodičkom podlogom elektronike.Lead bonding ili flip-chip koristi se za uspostavljanje električne veze s podlogom i matricom.Vodljiva poravnanja nalaze se unutar supstrata što omogućuje prijenos električnih signala od spoja između čipa i supstrata do spoja između supstrata i niza kuglične mreže.
BGA paket raspoređuje spojne vodove ispod matrice u matričnom uzorku.Ovaj raspored osigurava veći broj izvoda u BGA kućištu nego u ravnim i dvorednim kućištima.U pakiranju s olovom, igle su raspoređene na granicama.svaki pin BGA paketa nosi kuglicu za lemljenje, koja se nalazi na donjoj površini čipa.Ovaj raspored na donjoj površini daje više površine, što rezultira s više igala, manje blokiranja i manje olovnih gaćica.U BGA paketu, lemne kuglice su najudaljenije jedna od druge nego u paketu s vodovima.
Prednosti BGA paketa
BGA paket ima kompaktne dimenzije i visoku gustoću pinova.BGA paket ima nisku induktivnost, što omogućuje upotrebu nižih napona.Niz kugličnih rešetki dobro je raspoređen, što olakšava poravnavanje BGA čipa s PCB-om.
Neke druge prednosti BGA paketa su:
- Dobro odvođenje topline zbog niske toplinske otpornosti pakiranja.
- Duljina vodiča u BGA kućištima je kraća nego u paketima s vodovima.Velik broj izvoda u kombinaciji s manjom veličinom čini BGA paket vodljivijim, čime se poboljšava izvedba.
- BGA paketi nude veće performanse pri velikim brzinama u usporedbi s ravnim paketima i dvostrukim in-line paketima.
- Brzina i prinos proizvodnje PCB-a povećava se korištenjem uređaja s BGA paketom.Proces lemljenja postaje lakši i praktičniji, a BGA paketi se mogu lako preraditi.
BGA preslušavanje
BGA paketi imaju neke nedostatke: lemne kuglice se ne mogu savijati, pregled je težak zbog velike gustoće paketa, a velika proizvodnja zahtijeva upotrebu skupe opreme za lemljenje.
Za smanjenje BGA preslušavanja, BGA raspored s niskim preslušavanjem je kritičan.
BGA paketi se često koriste u velikom broju I/O uređaja.Signali koje odašilje i prima integrirani čip u BGA kućištu mogu biti poremećeni sprezanjem energije signala s jednog voda na drugi.Preslušavanje signala uzrokovano poravnanjem i neusklađenošću lemnih kuglica u BGA paketu naziva se BGA preslušavanje.Konačni induktivitet između kugličnih rešetkastih nizova jedan je od uzroka učinaka preslušavanja u BGA paketima.Kada se u vodovima BGA kućišta pojave visoki I/O strujni prijelazi (signali upada), konačni induktivitet između nizova kuglične mreže koji odgovaraju signalnim i povratnim pinovima stvara smetnje napona na supstratu čipa.Ova smetnja napona uzrokuje kvar signala koji se prenosi iz BGA paketa kao šum, što rezultira učinkom preslušavanja.
U aplikacijama kao što su mrežni sustavi s debelim PCB-ima koji koriste prolazne otvore, BGA preslušavanje može biti uobičajeno ako se ne poduzmu mjere za zaštitu prolaznih otvora.U takvim krugovima, dugi otvori smješteni ispod BGA mogu uzrokovati značajno spajanje i generirati primjetne smetnje unakrsnog preslušavanja.
BGA preslušavanje ovisi o lokaciji signala uljeza i signala žrtve u nizu kuglične mreže.Za smanjenje preslušavanja BGA ključan je raspored BGA paketa s niskim preslušavanjem.Uz Cadence Allegro Package Designer Plus softver, dizajneri mogu optimizirati složene single-die i multi-die wirebond i flip-chip dizajne;radijalno, pritisni-stisnuti usmjeravanje pod punim kutom za rješavanje jedinstvenih izazova usmjeravanja BGA/LGA dizajna supstrata.i specifične DRC/DFA provjere za točnije i učinkovitije usmjeravanje.Specifične DRC/DFM/DFA provjere osiguravaju uspješne BGA/LGA dizajne u jednom prolazu.detaljno izdvajanje interkonekcija, 3D modeliranje paketa, te analiza integriteta signala i termalne analize s implikacijama napajanja.
Vrijeme objave: 28. ožujka 2023