Belangrijkste punten van dit artikel
- BGA-pakketten zijn compact van formaat en hebben een hoge pindichtheid.
- In BGA-pakketten wordt signaaloverspraak als gevolg van uitlijning en verkeerde uitlijning van de bal BGA-overspraak genoemd.
- BGA-overspraak is afhankelijk van de locatie van het indringersignaal en het slachtoffersignaal in de kogelraster.
Bij IC's met meerdere poorten en pintellingen neemt het integratieniveau exponentieel toe.Deze chips zijn betrouwbaarder, robuuster en gebruiksvriendelijker geworden dankzij de ontwikkeling van Ball Grid Array (BGA)-pakketten, die kleiner van formaat en dikte zijn en een groter aantal pinnen.BGA-overspraak heeft echter een ernstige invloed op de signaalintegriteit, waardoor het gebruik van BGA-pakketten wordt beperkt.Laten we de BGA-verpakking en BGA-overspraak bespreken.
Ball Grid Array-pakketten
Een BGA-pakket is een pakket voor opbouwmontage dat kleine metalen geleiderkogeltjes gebruikt om het geïntegreerde circuit te monteren.Deze metalen balletjes vormen een raster- of matrixpatroon dat onder het oppervlak van de chip is aangebracht en is verbonden met de printplaat.
Een Ball Grid Array (BGA)-pakket
Apparaten die zijn verpakt in BGA's hebben geen pinnen of kabels aan de rand van de chip.In plaats daarvan wordt de kogelraster op de onderkant van de chip geplaatst.Deze kogelrasterarrays worden soldeerballen genoemd en fungeren als connectoren voor het BGA-pakket.
Microprocessors, WiFi-chips en FPGA's maken vaak gebruik van BGA-pakketten.In een BGA-pakketchip zorgen de soldeerballen ervoor dat er stroom kan vloeien tussen de PCB en de behuizing.Deze soldeerballen zijn fysiek verbonden met het halfgeleidersubstraat van de elektronica.Lead bonding of flip-chip wordt gebruikt om de elektrische verbinding met het substraat en de chip tot stand te brengen.Geleidende uitlijningen bevinden zich in het substraat waardoor elektrische signalen kunnen worden verzonden van de kruising tussen de chip en het substraat naar de kruising tussen het substraat en de kogelroosterarray.
Het BGA-pakket verdeelt de aansluitkabels onder de chip in een matrixpatroon.Deze opstelling biedt een groter aantal leads in een BGA-pakket dan in platte en dubbelrijige pakketten.In een loodhoudende verpakking zijn de pinnen op de randen gerangschikt.elke pin van het BGA-pakket draagt een soldeerbal, die zich op het onderoppervlak van de chip bevindt.Deze opstelling op het onderoppervlak biedt meer ruimte, wat resulteert in meer pinnen, minder blokkering en minder kortsluitingen.In een BGA-verpakking liggen de soldeerbolletjes het verst uit elkaar dan in een verpakking met stiften.
Voordelen van BGA-pakketten
Het BGA-pakket heeft compacte afmetingen en een hoge pindichtheid.het BGA-pakket heeft een lage inductie, waardoor lagere spanningen kunnen worden gebruikt.De kogelraster is goed verdeeld, waardoor het gemakkelijker wordt om de BGA-chip uit te lijnen met de PCB.
Enkele andere voordelen van het BGA pakket zijn:
- Goede warmteafvoer door de lage thermische weerstand van de verpakking.
- De leadlengte bij BGA-pakketten is korter dan bij pakketten met leads.Het hoge aantal leads in combinatie met het kleinere formaat maakt het BGA-pakket beter geleidend, waardoor de prestaties worden verbeterd.
- BGA-pakketten bieden hogere prestaties bij hoge snelheden vergeleken met platte pakketten en dubbel-in-line-pakketten.
- De snelheid en opbrengst van de PCB-productie nemen toe bij gebruik van BGA-verpakte apparaten.Het soldeerproces wordt eenvoudiger en handiger en BGA-pakketten kunnen eenvoudig worden herwerkt.
BGA-overspraak
BGA-pakketten hebben enkele nadelen: soldeerballen kunnen niet worden gebogen, inspectie is moeilijk vanwege de hoge dichtheid van de verpakking en bij de productie van grote volumes is het gebruik van dure soldeerapparatuur vereist.
Om BGA-overspraak te verminderen, is een BGA-opstelling met lage overspraak van cruciaal belang.
BGA-pakketten worden vaak gebruikt in een groot aantal I/O-apparaten.Signalen die worden verzonden en ontvangen door een geïntegreerde chip in een BGA-pakket kunnen worden verstoord door signaalenergiekoppeling van de ene leiding naar de andere.Signaaloverspraak veroorzaakt door de uitlijning en verkeerde uitlijning van soldeerballen in een BGA-pakket wordt BGA-overspraak genoemd.De eindige inductie tussen de kogelrasterarrays is een van de oorzaken van overspraakeffecten in BGA-pakketten.Wanneer hoge I/O-stroomtransiënten (inbraaksignalen) optreden in de BGA-pakketleidingen, veroorzaakt de eindige inductie tussen de kogelroosterarrays die overeenkomen met de signaal- en retourpinnen spanningsinterferentie op het chipsubstraat.Deze spanningsinterferentie veroorzaakt een signaalstoring die als ruis door het BGA-pakket wordt verzonden, wat resulteert in een overspraakeffect.
In toepassingen zoals netwerksystemen met dikke PCB's die doorlopende gaten gebruiken, kan BGA-overspraak gebruikelijk zijn als er geen maatregelen worden genomen om de doorgaande gaten af te schermen.In dergelijke circuits kunnen de lange via-gaten die onder de BGA zijn geplaatst een aanzienlijke koppeling veroorzaken en merkbare overspraakinterferentie genereren.
BGA-overspraak is afhankelijk van de locatie van het indringersignaal en het slachtoffersignaal in de kogelraster.Om BGA-overspraak te verminderen, is een BGA-pakket met lage overspraak van cruciaal belang.Met Cadence Allegro Package Designer Plus-software kunnen ontwerpers complexe single-die en multi-die wirebond- en flip-chip-ontwerpen optimaliseren;radiale push-squeeze-routering onder volledige hoek om de unieke routeringsuitdagingen van BGA/LGA-substraatontwerpen aan te pakken.en specifieke DRC/DFA-controles voor een nauwkeurigere en efficiëntere route.Specifieke DRC/DFM/DFA-controles garanderen succesvolle BGA/LGA-ontwerpen in één enkele doorgang.gedetailleerde interconnectie-extractie, 3D-pakketmodellering en signaalintegriteit en thermische analyse met implicaties voor de stroomvoorziening worden ook aangeboden.
Posttijd: 28 maart 2023