Nøglepunkter i denne artikel
- BGA-pakker er kompakte i størrelse og har høj pin-densitet.
- I BGA-pakker kaldes signalkrydsning på grund af boldjustering og fejljustering BGA-krydstale.
- BGA krydstale afhænger af placeringen af indbrudssignalet og offersignalet i kuglegitteret.
I multi-gate og pin-count IC'er stiger integrationsniveauet eksponentielt.Disse chips er blevet mere pålidelige, robuste og nemme at bruge takket være udviklingen af ball grid array (BGA) pakker, som er mindre i størrelse og tykkelse og større i antal stifter.BGA-krydstale påvirker imidlertid signalintegriteten alvorligt og begrænser dermed brugen af BGA-pakker.Lad os diskutere BGA-emballage og BGA-krydstale.
Ball Grid Array-pakker
En BGA-pakke er en overflademonteringspakke, der bruger små metallederkugler til at montere det integrerede kredsløb.Disse metalkugler danner et gitter- eller matrixmønster, der er arrangeret under overfladen af chippen og forbundet med printkortet.
En ball grid array (BGA) pakke
Enheder, der er pakket i BGA'er, har ingen stifter eller ledninger i periferien af chippen.I stedet placeres kuglegitteret på bunden af chippen.Disse kuglegitter-arrays kaldes loddekugler og fungerer som stik til BGA-pakken.
Mikroprocessorer, WiFi-chips og FPGA'er bruger ofte BGA-pakker.I en BGA-pakkechip tillader loddekuglerne strøm at flyde mellem printkortet og pakken.Disse loddekugler er fysisk forbundet med elektronikkens halvledersubstrat.Blybinding eller flip-chip bruges til at etablere den elektriske forbindelse til underlaget og matricen.Ledende justeringer er placeret inden i substratet, hvilket gør det muligt at transmittere elektriske signaler fra overgangen mellem chippen og substratet til overgangen mellem substratet og kuglegitteret.
BGA-pakken fordeler forbindelsesledningerne under matricen i et matrixmønster.Dette arrangement giver et større antal ledninger i en BGA-pakke end i flade og dobbeltrækkede pakker.I en blyholdig pakke er stifterne arrangeret ved grænserne.hver ben på BGA-pakken bærer en loddekugle, som er placeret på den nederste overflade af chippen.Dette arrangement på den nederste overflade giver mere areal, hvilket resulterer i flere stifter, mindre blokering og færre blykortslutninger.I en BGA-pakke er loddekuglerne justeret længst fra hinanden end i en pakke med ledninger.
Fordele ved BGA-pakker
BGA-pakken har kompakte dimensioner og høj stifttæthed.BGA-pakken har lav induktans, hvilket tillader brug af lavere spændinger.Kuglegitterets array er med god afstand, hvilket gør det nemmere at justere BGA-chippen med printkortet.
Nogle andre fordele ved BGA-pakken er:
- God varmeafledning på grund af pakkens lave termiske modstand.
- Ledningslængden i BGA-pakker er kortere end i pakker med ledninger.Det høje antal ledninger kombineret med den mindre størrelse gør BGA-pakken mere ledende og forbedrer dermed ydeevnen.
- BGA-pakker tilbyder højere ydeevne ved høje hastigheder sammenlignet med flade pakker og dobbelte in-line-pakker.
- Hastigheden og udbyttet af PCB-fremstilling øges ved brug af BGA-pakkede enheder.Lodeprocessen bliver nemmere og mere bekvem, og BGA-pakker kan nemt omarbejdes.
BGA Crosstalk
BGA-pakker har nogle ulemper: loddekugler kan ikke bøjes, inspektion er vanskelig på grund af pakkens høje tæthed, og højvolumenproduktion kræver brug af dyrt loddeudstyr.
For at reducere BGA-krydstale er et BGA-arrangement med lavt krydstale kritisk.
BGA-pakker bruges ofte i et stort antal I/O-enheder.Signaler, der transmitteres og modtages af en integreret chip i en BGA-pakke, kan forstyrres af signalenergikobling fra en ledning til en anden.Signalkrydsning forårsaget af justering og fejljustering af loddekugler i en BGA-pakke kaldes BGA-krydstale.Den endelige induktans mellem kuglegitter-arrays er en af årsagerne til crosstalk-effekter i BGA-pakker.Når høje I/O-strømtransienter (indtrængningssignaler) forekommer i BGA-pakkens ledninger, skaber den endelige induktans mellem kuglegitterets arrays svarende til signal- og returstifterne spændingsinterferens på chipsubstratet.Denne spændingsinterferens forårsager en signalfejl, der transmitteres ud af BGA-pakken som støj, hvilket resulterer i en krydstaleeffekt.
I applikationer som netværkssystemer med tykke PCB'er, der bruger gennemgående huller, kan BGA-krydstale være almindelig, hvis der ikke træffes foranstaltninger for at afskærme de gennemgående huller.I sådanne kredsløb kan de lange gennemgangshuller placeret under BGA'en forårsage betydelig kobling og generere mærkbar krydstaleinterferens.
BGA krydstale afhænger af placeringen af indbrudssignalet og offersignalet i kuglegitteret.For at reducere BGA-krydstale er et BGA-pakkearrangement med lavt krydstal kritisk vigtigt.Med Cadence Allegro Package Designer Plus-software kan designere optimere komplekse single-die og multi-die wirebond og flip-chip designs;radial, fuld-vinkel push-squeeze routing for at løse de unikke routing udfordringer ved BGA/LGA substratdesign.og specifikke DRC/DFA-tjek for mere nøjagtig og effektiv routing.Specifikke DRC/DFM/DFA-tjek sikrer succesfulde BGA/LGA-designs i en enkelt omgang.detaljeret sammenkoblingsudtrækning, 3D-pakkemodellering og signalintegritet og termisk analyse med implikationer for strømforsyning er også tilvejebragt.
Indlægstid: Mar-28-2023